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1、湖0件拓孝林单片机原理及应用课程设计报告书课题名称热敏电阻温度计姓名学号专业指导教师机电与控制工程学院任务书课程题目 热敏电阻温度计热敏电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件，由于它具有灵敏度高，体积小，重量轻，热惯性小，寿命长，以及价格便宜等优点，因此应用非常广泛。热敏电阻具有负的温度特性，当温度升高时，电阻值减小。热敏电阻的阻值 温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此在使用时要进行线性化处理。设计目的1 通过课程设计实践， 树立正确的设计思想，培养综合运用专业课程和其他选修课程的理论与生产实际知识来分析和解决电子设计问题的能力。2 学习电子设计的一般方法、步骤，掌握电子设计的
2、一般规律。3 进行电子设计基本技能的训练，培养查阅资料的技能、掌握Protel 2004 的工作流程和调试方法。4 学习掌握单片机设计原理和设计思路。设计要求(1)测量温度为10150C;(2) 温度误差不大于 0.5%；(3) 温度用 4位数码管显示；(4) 以热敏电阻作为温度检测元件；目录绪论 11 .实验原理 22 .电路实现 42.1 热敏电阻温度转换原理 42.2 原理图53 .程序设计63.1 温度计算程序 63.2 温度转换十进制程序 73.3 显示子程序 94 .总结125 .参考文献 14绪论温度作为一个重要的物理量， 是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数之一，所以温度测
3、量技术和测量仪器的研究是一个重要的课题。随着时代的进步和发展，单片机技术已经伸入到各个领域，基于单片机数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，其输出温度采用数字显示。 该课程设计仔细研究了有关公司开发的相关产品。首先详细介绍了钳热电阻PT100,运算放大器LM324 AD0804芯片及单片机工作原理，在此基础上，设计了相应的硬件原理图及软件程序，实现了温度检测与显示环节。一.实验原理测量部分可以采用热敏电阻，热电偶及温度传感器。由于精度要求不高，故我们通过热敏电阻实现温度的测量功能。信号放大部分为使信号不失真，就得保证电路的对称性，所以我们采用单端输入双端输出的差动放大电路进行
4、信号的变换，同时用高精度，低漂移的运放来代替晶体三极管。A/D 转换部分 CPU8051 通过 P0 口 P0.0-P0.2 向 A/D 发送模拟的地址编码信息 ， 并通过地址线P2.0 和写控制线控制地址编码信号的锁存。选通相应的模拟输入通道，然后启动A/D 转换。当转换结束后， A/D 经过 EOC 发出标志信号，经反相后送入 8051 的 向 8051 发出中断请求，当 8051 响应请求后，通过P2.0 的读控制端使 A/D 的 OE 端变为高电平，从而控制转换器的三态数据输出 ， 锁存器通过P0 口 P0.0-P0.7向 8051 输出。数码显示部分用 74LS164 驱动显示，另外
5、我们用一个PNP 型的三极管来控制数码管的电源，是因为 164 没有数据锁存端，数据在传送过程中，对输出端来说是透明的，这样，数据在传送过程中，数码管上有闪动现象，驱动的位数越多，闪动现象越明显。为了消除这种现象，在数据传送过程中，关闭三极管使数码管没电不显示，数据传送完后立刻使三极管导通，这样就实现锁存功能。二 . 电路实现1. 热敏电阻温度转换原理热敏电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件，由于它具有灵敏度高，体积小，重量轻，热惯性小，寿命长，以及价格便宜等优点，因此应用非常广泛。热敏电阻具有负的温度特性，当温度升高时，电阻值减小。热敏电阻的阻值 温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度
6、较大，因此在使用时要进行线性化处理。热敏电阻的温度特性曲线热敏电阻的使用是为了感知温度，为此给热敏电阻通以恒定的电流，测量电阻两端就得到一个电压，然后即可通过下列公式求得温度值：其中的参数如下：T：被测温度T0: 与热敏电阻特性有关的温度参数K:与热敏电阻特性有关的系数:热敏电阻两端的电压根据这一公式，如果能测得热敏电阻两端的电压并知道参 数T0和K,则可以计算出热敏电阻的环境温度，即:被测温度, 这样就把电阻随温度的变化关系转化为电压随温度变化的关 系。数字式热敏电阻温度计设计工作的主要内容就是把热敏电 阻两端电压值经 A/D转换为数字量，通过软件方法计算得到 温度值，然后进行显示处理。2.
7、原理图三.程序设计（ 1）温度计算程序在温度计算公式中系数值K 是一个很小的数，为了计算方便，取放大256 倍后的 K 值与 VT 执行乘法运算，即256*K*VT 。 相乘后如果只取高 8 位， 则可以抵消 K 的 256倍放大，得到正确的结果。还有从热敏电阻的阻值 温度特性可以看出，在-10 150 温度范围内阻值与温度的关系线性度较好，通常把这个温度范围作为有效温度范围。当温度超出此范围时，以数码管全部显示“F乍为标志。假定6 位数码管显示缓冲区的存储单元为内部RAM27H-2CH（ 对应 LED0-LED5）. 输入的 A/D 转换电压在累积器A电 扩大256倍后的K值为0XXH,T0
8、值为0YYH。温度程序如下：COMP: MOV B, #0XXHMUL ABMOV A, #0YYHCLR CSUBB A, BCJNE A, #0AH, COMP1COMP1: JNC COMP4CJNE A, #97H, COMP2COMP2: JC COMP3COMP4: MOV 27H, #0FHMOV 28H, #0FHMOV 29H, #0FHMOV 2AH, #0FHMOV 2BH, #0FHMOV 2CH, #0FHACALL DISPCOMP3: RET（ 2）温度值转换为十进制的程序计算得到的温度值在A 中，以十六进制的形式存在。LED 显示应转换为十进制数，由于有效温度值
9、不超过150 ，所以显示用 3 位数码管，其显示格式如下：转换程序如下：MOV R1, #00HMOV R2, #00HCLR CCHAN: SUBB A, #64HJC CHAN1JNC RAJMP CHAN2CHAN1: ADD A, #64HCHAN2: SUBB A, #0AHJC CHAN3JNC R2AJMP CHAN2CHAN3: ADD A, #0AHMOV 27H, #0AHMOV 28H, #0DHMOV 29H, #10HMOV 2AH, AMOV 2BH, R2MOV 2CH, R1RET（ 3）显示子程序假定段控口地址位 88H ，位控口地址位为 8CHDISP: M
10、OV R6, #27HMOV R7, #20HMOV R0, #88HMOV R1, #8CHDISP1: MOV A, #00HMOVX R0, AMOV A, R7MOV R1, ARRC AJC DISP2MOV R7, AAJMP DISP1DISP2: MOV R7,#20HDISP3: MOV A, R7MOVX R0, AMOV A, R6ADD A, #0EHMOVC A, A+PCMOVX R0, AACALL DELAYINC R6MOV A, R7JB ACC.0, DISP4RR AMOV R7, AAJMP DISP3DISP4: RETDSEG: DB 3FH,06
11、H,5BH,4FH,66HDB 6DH,7DH,07H,7FH,6FHDB 77H,7CH,39H,5EH,79HDB 71H,00H总结数字温度计是为了测温而设计开发的。 在单片机技术与热敏电阻的巧妙结合下，可以有效测出温度，并实时数字显示，当温度超过限定值时会及时发出报警，提高了操作的安全性，同时为测量人员提供了方便。本文设计应用中， 主要进行了以下几方面的工作:(1) 本文在前半部分详细叙述了利用热敏电阻，组成测温电桥的测温的原理及为何选用PT100， 使我更加了解本设计的设计目的及要求。(2) 在了解热阻效应和 PT100 的工作原理的基础上研究和分析了系统设计方案，并对系统中遇到的不
12、同的场景进行了分析；(3) 完成了数字温度计系统的硬件选型和电路设计；(4) 完成了系统的软件流程图设计；本文通过对数字温度计系统的设计过程及计算得出如下结论:本系统对有限温度范围内的温度测量具有较高的精度， 实现了测量温度显示和超出限定温度报警功能，其主要技术指标达到了系统设计要求；本文关于数字温度计的设计，虽然可以满足广大普通客户的需求，也做了一些尝试性的探索工作，但是还存在很多不完善的地方，仍有许多方面有待进一步深入研究 :(1)需要对热敏电阻的线性度和系统电路设计的可靠性进行进一步的研究；(2)本文在系统的精度方面研究非常局限，并没有做到非常精确，这就要求以后在这方面还有更近一步研究。(3 )本次课程设计的数字温度计的测量范围具有很大的局限性，只是在理论上通过了，在实际电路中必将遇到很多问题，在硬件电路中如电源的稳定输出，滤波等方面有待很大的改善。三 . 参考文献1 . 单片机基础实用教程 尹念东中国地质大学出版社 20052 . 数字电路与数字电子技术岳怡 西北工业大学出版社 20043 电子设计实战攻略 刘征宇福建科学技术出版社 2006指导教师 评语课程设计成 绩指导教师签 字年 月曰