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1、1.1. 需求分析需求分析随着以知识经济为特征的信息化时代的到来人们对仪器仪表的认识更加深入。温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍，最重要的工业参数之一。随着工业的不断发展，对温度的测量的要求也越来越高。而且测量的范围也越来越广，对温度的监测技术的要求也越来越高。因此，温度测量及其测量技术的研究也是一个很重要的课题。目前温度计种类繁多，应用广泛，大致可以包括以下几种方法：1） 利用物体热胀冷缩原理制成的温度计2） 利用热电效应技术制成的温度检测元件3） 利用热阻效应技术制成的温度计4） 利用热辐射技术制成的高温计5） 利用声学原理进行温度测量基于热敏电阻的测温控制系统采用热阻效应，
2、由 TL431 精密基准电压，NTC 热敏电阻(MF-55)的温度采集，A/D 和 D/A 转换，单片机 AT89C52 为核心的最小控制系统，LCD1602的显示电路等构成。温度值的线性转换通过软件的插值方法实现。该系统能够测量范围为-1050，测量精度1，可以通过数码管直观地显示出当前温度值。本系统设计中，主要应用了单片机作为控制器，用 NTC 热敏电阻制作的温度传感器实现温度变化但电压变化后再通过放大器后通过 AD 转换在将数据送入单片机处理后用 LED 显示出来实现温度测量。单片机可以用 USB 供电，另外一个可以用直流电源作为供电元件。学习板系统总体设计图学习板系统总体设计图2.2.
3、 系统设计系统设计2.12.1 AT89C52AT89C52 单片机电路图单片机电路图AT89C52 是 51 系列单片机的一个型号，它是 ATMEL 公司生产的。AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 8kbytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和256bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52 有 40 个引脚，32
4、 个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52 可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S 系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。兼容 MCS51 指令系统8k 可反复擦写(1000 次）FlashROM32 个双向 I/O 口256x8bit 内部 RAM3 个 16 位可编程定时/计数器中断时钟频率 0-24MHz2 个串行中断可编程 UART 串行通道2 个外部中断源共 6 个中断源
5、2 个读写中断口线3 级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能 AT89C52P 为 40 脚双列直插封装的 8 位通用微处理器，采用工业标准的 C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM 及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号 IR 的接收解码及与主板 CPU 通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和 XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接 12MHz 晶振。RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40
6、 脚）和 VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V 电源的正负端。P0P3 为可编程通用 I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为 N1 功能控制端口，分别与 N1 的相应功能管脚相连接，13 脚定义为 IR 输入端，10 脚和 11 脚定义为 I2C 总线控制端口，分别连接 N1 的SDAS（18 脚）和 SCLS（19 脚）端口，12 脚、27 脚及 28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板 CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。2.22.2 电路设计电路设计2.2.12.2.1 设计原理设计原理热热敏敏电电阻阻5V
7、R1V R图 1如图 1 所示，当外界温度变化时，热敏电阻的阻值随着发生变化，热敏电阻上分得的电压发生变化，通过单片机的 IO 口和集成 AD 可以获得热敏电阻的电压值为 V，通过计算得出热敏电阻的阻值变化规律 R=V*R1/(5-V)。由于热敏电阻的阻值与温度有表 1 的对应关系，将各对应值用数组形式写入程序，通过查表便可以得到此时外界的温度值。温度(摄氏度)阻值(千欧姆)温度(摄氏度)阻值(千欧姆)温度(摄氏度)阻值(千欧姆)225.71712.6327.7324.61812.1337.4423.61911.6347.1525.52011.2356.9621.62110.7366.6720
8、.72210.3376.4819.82310.0386.2919.0249.6396.01018.2259.2405.81117.4268.9415.61216.7278.8425.41316.0288.7435.21415.4298.6445.01514.8308.5454.81614.2318.4464.6表 12.2.22.2.2 硬件电路硬件电路1 2 3 41 2 3 4XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/
9、AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52R110kRV1100X1CRYSTALC130pfC230pfC310uFR24.7k热热敏敏电电阻阻2 3 4 5 6 7 8 91RP1RESPACK-8图
10、22.2.32.2.3 器件选用及连接器件选用及连接元件号元件名称元件说明1电源5V2电阻 R110K3热敏电阻 R10K4电容 C310uF5电阻 R24.7K6电容 C130pF7电容 C230pF8晶振 X112MHZ9排阻 RP110K X 810数码管8 段共阴11单片机STC12C5A60S2表 2系统所用的元器件及说明如表 2 所示。引脚连接安排为：P1.1 引脚接热敏电阻，RST引脚接复位电路，X1、X2 连接用来起振，P2.7-P2.4 引脚接数码管的 1、2、3、4，P0.0-P0.7 引脚接数码管的 a b c d e f g h 和 10K 的排阻。2.32.3 模数转
11、换电路模数转换电路前向通道中，当温度值转换为电压后，还需要将电压值进行 A/D 转换，转换后的值才能送到单片机进行处理。后向通道中进行温度显示前应该先经过 D/A 转换2.42.4 硬件选用硬件选用2.4.12.4.1 热敏电阻的选用热敏电阻的选用热敏电阻器的热敏电阻有电阻值随温度升高而升高的正温度系数（简称 PTC）热敏电阻和电阻值随温度升高而降低的负温度系数（简称 NTC）热敏电阻。 NTC 热敏电阻器，是一种以过渡金属氧化物为主要原材料，采用电子陶瓷工艺制成的热敏半导体陶瓷组件。这种组件的电阻值随温度升高而降低，利用这一特性可制成测温、温度补偿和控温组件，又可以制成功率型组件，抑制电路的
12、浪涌电流。 电阻温度特性可以近似地用下式来表示： R= R*EXPB*(1/T-1/T) 式中：RT、RN 分别表示 NTC 在温度 T(K)和额定额定温度 TN (K)下的电阻值，单位 ，T、TN 为温度，单位K（TN(k)=273.15+TN()） 。B，称作 B 值，NTC 热敏电阻特定的材料常数(Beta)。由于 B值同样是随温度而变化的，因此 NTC 热敏电阻的实际特性，只能粗略地用指数关系来描述，所以这种方法只能以一定的精度来描述额定温度或电阻值附近的有限的范围。 电阻温度关系： NTC 热敏电阻器 CWF2-502F3950 各温度点的电阻值，即电阻温度关系表。NTC 热敏电阻器
13、 CWF2-502F3950 的测温范围为-55,125，其电阻值的变化范围为250062,242.64。如表 1 所示，列举了 2-42 摄氏度的电阻温度关系。2.4.22.4.2 AT89C52AT89C52 单片机的选用单片机的选用AT89C52 单片机中包含中央处理器（CPU） 、程序存储器（Flash） 、数据存储区（SRAM） 、定时/计数器、UART 串口、串口 2、I/O 接口、高速 A/D 转换、SPI 接口、PCA、看门狗及片内 R/C 振动器和外部晶振等模块。AT89C52 系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片内系统。2.4.52.4.5
14、 性能特点性能特点60KB 的 Flash 片内程序存储器、256 字节的内部随机存取数据存储器（RAM） 、1024 字节的外部存储器、1K 字节的数据 Flash 存储（EEPROM） 、ISP（在系统可编程）/IAP(在应用可编程)、 看门狗、内部集成 MAX810 专用复位电路、外部掉电检测电路、时钟源：外部精度晶体/时钟，内部 R/C 振荡器、4 个 16 位定时器、3 个时钟输出口、7 个外部中断 I/O口、PWM(2 路)/PCA(可编程计数器阵列，2 路)、A/D 转换，10 位精度 ADC,共 8 路.2.52.5 C C 语言程序流程图及代码语言程序流程图及代码系统系统 C
15、 C 程序代码：程序代码：Config.h 代码：#ifndef _CONFIG_H_#define _CONFIG_H_#include #define FOSC 12000000L#define ADC_POWER 0x80#define ADC_FLAG0x10#define ADC_START0x08#define ADC_SPEEDLL 0x00#define ADC_SPEEDL0x20#define ADC_SPEEDH0x40#define ADC_SPEEDHH 0x60#define ADC_POSITION 1/AD 通道位置 0-7#define NUX_DATA P0
16、/数码管段选#define NUX_SEGP2/数码管位选void Delay_ms(unsigned int ms); /延时函数void InitADC(); /初始化 AD 功能#endifMain.c 代码：#include “config.h“unsigned int code Ttable422=2,257, 3,246, 4,236, 5,225, 6,216, 7,207 8,198 9,190 10,182 11,174 12,167 13,160 14,154 15,148 16,142 17,136 18,131 19,126 20,121 21,116 22,112 23,107 24,103 25,100 26,96 27,92 28,89 29,86 30,82 31,80 32,77 33,74 34,71 35,69 36,66 37,64 38,62 39,60 40,58 41,56 42,54 43，52 ; /
