《热敏电阻测温显示系统课程设计燕山大学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热敏电阻测温显示系统课程设计燕山大学（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计说明书课程名称单片机原理及应用题 目热敏电阻测温显示系统学院（系）电气工程学院年级专业2012级学 号 120103020073学生姓名 指导教师 吴希军教师职称 副教授燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系学号1学生姓名专业（班级）检测1设计题目热敏电阻测温显示系统设 计 技 术 参 数设一个米用热敏电阻为敏感元件的温度测量显示系统，温度显示范围为0-100C,显示分辨率0.1 C。设 计 要 求设计热敏电阻检测电路与单片机的接口电路、 4位LED显示电路；编 制相应的程序。工 作 量设计的内容满足课程设计的教
2、学目的与要求， 设计题目的难度和工作 量适合学生的知识和能力状况，工作量饱满。工 作 计 划查阅资料进行设计准备、设计硬件电路、编制程序，编制程序、验证 设计、撰写任务书。参 考 资 料单片微型计算机接口技术及其应用张淑清 国防工业出版社单片机原理及应用技术张淑清国防工业出版社单片机应用技术汇编指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2014年1月2 日燕山大学课程设计说明书摘要如今，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，对温度的检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
3、的课题。 本文设计一个采用热敏电阻为敏 感元件的温度测量显示系统，温度显示范围为0-100显示分辨率0.1C。包含温度传感器， AD转换器，51系列单片机，LED数码显示管四部 分。并利用汇编语言编制的程序，实现热敏电阻测温显示系统。单片微型单片机简称单片机，又称微型控制器，是微型计算机的一个重要 分支。单片机是70年代发展起来的一种大规模集成电路芯片，是 CPU,RAM, ROM,I/O接口和中断系统于同一硅片的器件，80年代以来，单片机发展迅速， 各类新产品不断涌现，出现了很多高性能机种。本课题讨论的热敏电阻测温显示系统的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机，目前温度计种类繁多，应用范围
4、也比较广泛，大多数温度计都是利 用物体热胀冷缩原理，热电效应技术，利用热阻效应技术，热辐射原理，声学 原理制成，从而进行温度的测量。本系统的温度测量采用的就是热阻效应， 测 温电桥的主要部分是热敏电阻。热敏电阻的主要特点：a,灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10100 倍以上，能检测出来10龈氏度的温度变化。b,工作温度范围宽，常温器件 适用于-55315摄氏度，高温器件适用于高于315摄氏度，低温器件适用于 -27355a氏度。C,体积小，能够测量其他温度计不能测量的空隙，d,使用方便，电阻值可以在0.1100k欧间任意选择。e,易加工成复杂的任意形状可 以大批量生产，f,稳定好，过载能
5、力强。关键词：温度传感器，热敏电阻，A/D数模转换，数码管动态显示-# -目录引言 3第1章基本原理41.1 总体设计思路 41.2 传感器电路模块 41.2.1 热敏电阻简介41.2.2 测温电桥和放大电路 51.3 A/D转换器工作原理51.3.1 A/D0809 简介 51.3.2 基于A/D0809的模数转换电路61.4 AT89C51的工作原理71.5 LED数码管显示原理 71.5.1 LED数码管简介 71.5.2 LED数码管驱动方式 81.5.3 LED数码管驱动电路 10第二章电路整体结构设计及软件设计 112.1电路整体结构设计 112.1软件设计 11第三章心得体会 1
6、4附录 15引言单片微型计算机简称为单片机，又称为微型控制器， 是微型计算机的一个重要分支。单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统于同一硅片的器件。80年代以来，单片机发展迅速，各类新产品不断涌现，出现了许多高性能 新型机种，现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。单片机具有体积小、重量轻、能耗省、价格低可靠性高和通用灵活 等优点，广泛应用于卫星定向、汽车火化控制、交通自动管理等方面。单片机有两种基本结构形式：一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林 斯顿结构。另一种是
7、将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的 结构，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和 数据存储器截然分开的结构为多。本课题讨论的热敏电阻测温显示系统 的核心是目前应用极为广泛的 51系列单片机。第1章基本原理1.1 总体设计思路温度测量模块主要为温度测量电桥，当温度发生变化时，电桥失去 平衡，从而在电桥输出端有电压输出，但该电压很小。经过集成放大器放大，将放大后的信号输入AD转换芯片， 进行A/D转换后，就可以用信号放大显示模块单片机进行数据的处理，在电路上，就可以将被测温度显示出来。测温系 统1.2 传感器电路模块1.2.1 热敏电阻简介热敏电阻是开发早，种类多，发展
8、较成熟的敏感元器件，热敏电阻 由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻的变化。若电子和 空穴的浓度分别为n、p,迁移率分别为 “、Np，则半导体的电导为:(1)因为n、p、此都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线，这就是半导体热敏电阻的工作原理。热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻,以及临界温度热敏电阻（CTR）。热敏电阻的主要特点是：灵敏度高，起电阻温度系数要比金属大10-100倍以上，能检测出很小的温度变化；工作温度范围宽，常温器件适用于-55 3159；体积小，能够测量其他温度计无法测量的
9、空隙，腔体及生物体内血管的温度；使用方便，电阻值可在 0.1 100 KC问任意选择；易加工成复杂的形状，可大 批量生产，稳定性好，过载能力强。本课程设计中采用 WAVE2000试验箱中的NTC热敏电阻。1.2.2 基于热敏电阻测温电桥和放大电路本课程设计中采用NTC热敏电阻，其相关温度传感器电路原理图如图1-1所示。图1-1温度传感器原理图温度传感器中采用电桥电路，并利用CA324四运算放大将电阻值转换为电压值输出。1.3 A/D转换器工作原理1.3.1 AD0809 简介本设计中才用型号为 AD0809的A/D转换器.ADC0809对输入模拟 量要求：信号单极性，电压范围是0-5V,若信号
10、太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。本电路设计直接采用0-5V的输出电压即可满足电路需求，AD0809芯片图如图1-2所示：风inX陪一-r巩IN.-S二 aTM武|ADDA工叫m. hADDBSTART2-EADDCEOCAIXO8O9ALE口己1LSOEM%CLQCK 有九号一工1AR一皿一17%GND 153J 吗1.1AC-与图1-2 AD0809芯片1.3.2 基于AD0809的数模转换电路本设计中试验箱内部基于 AD0809的模数转换电路图，如图1-3所示RD4RD3 仙 14*g 1 7I NT IN-6 t
11、N-2 IN-3 N-4lsb2-ereft-rsf+J1N0IN11 N-1IN-5EOCEOCALEA/D CSCLK IMADD-A ADD-B ADD-CENABLE START CLOCKS丈TeiOURU30： A 74LS02Uli图1-3模数转换电路图如图1-3所示，实验只有IN0和IN1两个输入端口，输出端口地址取 决于片选A/D_CS所接片选端得段地址，片选将于第四章讲述。ADC0809是8位逐次逼近型 A/D转换器。它由一个 8路模拟开关、一个地址锁存 译码器、一个 A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8个模拟通道，允许 8路模拟量分时输入，共用 A/D
12、转换器进行转换。 三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当 OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。实验电路及接线如下图示连线连接孔1连接孔21IN0温度传感器输出2AD_CSCS21.4 AT89C51的工作原理AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压、高性能 CMOS 8 位 微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读 存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATME
13、L高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令 集和输出管脚相兼容。其主要特性如下：?与MCS-51兼容?4K字节可编程FLASH存储器?寿命：1000写/擦循环?数据保留时间：10年?全静态工作：0Hz-24MHz?三级程序存储器锁定?128X8位内部RAM?32可编程I/O线?两个16位定时器/计数器?5个中断源?可编程串行通道?低功耗的闲置和掉电模式?片内振荡器和时钟电路1.5 LED 数码管显示原理1.5.1 LED数码管简介LED数码管实际上是由七个发光管组成 8字形构成的，加上小数点就是8个。这 些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,h来表示。当数码管特定的段加
14、上电压后，这些特定的 段就会发亮，以形成我们眼睛看到的2个8数码管字样了。如：显示一个2字，那么应当是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED数码管有一般亮和超亮 等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发 光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为 1.8V左右，电流不超过 30mA。发光二极管的阳极连接到一 起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。常用 LED数码管显示的数字和字符是 0、1、2、3、4、5、6、7、 8、9、A、B、C、D、E、F。本设计中为共阴极数码管。1.5.2 LED数码管驱动方式LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据 LED数码管的驱动方式的不同，可 以分为静态式和动态式两类。A、静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都 由一个单片机的I/O 口进行驱动，或者使用如
