課程設(shè)計(jì)-數(shù)字溫度計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘 要 ：</b></p><p>　　本論文介紹了一種以單片機(jī)為主要控制器件，以鉑熱電阻Pt100為溫度傳感器的新型數(shù)字溫度計(jì)。主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)

2、。硬件電路主要包括主控制器，測(cè)溫電路和顯示電路等，主控制器采用單片機(jī)80C52。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。此外，還介紹了系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析。由于采用了鉑熱電阻Pt100作為檢測(cè)元件，與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，本數(shù)字溫度計(jì)減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。還可以在高溫報(bào)警、遠(yuǎn)距離多點(diǎn)測(cè)溫控制等方面進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，具有很好的發(fā)展前景。</p>

3、<p><b>　　關(guān)鍵詞：</b></p><p>　　單片機(jī)，主控制器，溫度傳感器，鉑熱電阻Pt100,單片機(jī)80C52，數(shù)字溫度計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：</b></p><p>　　已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　根據(jù)給定主要功能要求和主要元器件

4、，設(shè)計(jì)一個(gè)完整的數(shù)字溫度計(jì)</p><p>　　(1) 自制穩(wěn)壓電源</p><p>　　(2) 被測(cè)溫度的范圍在0至200°C</p><p>　　(3) 用4位數(shù)碼管顯示溫度值</p><p>　　一．溫度傳感器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.穩(wěn)壓源的設(shè)計(jì)</b></p

5、><p>　　恒流源電路的作用是提供一個(gè)不隨負(fù)載變化的電流，這樣才能使該電流I通過(guò)PT100后讓阻值變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，從而輸出變化的電壓信號(hào)。因此恒流源輸出電流的穩(wěn)定程度將直接決定溫度測(cè)量的精度，本設(shè)計(jì)中使用如圖2所示的恒流源，輸出電流為12mA。</p><p><b>　　鉑熱電阻Pt100</b></p><p>　　鉑電阻是用很細(xì)的鉑絲(

6、Ф0.03～0.07mm)繞在云母支架上制成，是國(guó)際公認(rèn)的高精度測(cè)溫標(biāo)準(zhǔn)傳感器。因?yàn)殂K電阻在氧化性介質(zhì)中，甚至高溫下其物理、化學(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定，因此它具有精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠的特點(diǎn)。因此鉑電阻在中溫(-200～650℃)范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。目前市場(chǎng)上已有用金屬鉑制作成的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫?zé)犭娮瑁鏟t100、Pt500、Pt1000等。它的電阻—溫度關(guān)系的線性度非常好，如圖1所示是其電阻—溫度關(guān)系曲線，在-200～650℃溫度范圍內(nèi)線性度已

7、經(jīng)非常接近直線。鉑電阻阻值與溫度的關(guān)系可以近似用下式表示：</p><p>　　在0～650℃范圍內(nèi)：</p><p>　　Rt =R0 (1+At+Bt2)</p><p>　　在-190～0℃范圍內(nèi)：</p><p>　　Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t-100)t3)</p><p>　　式中A、B、C

8、為常數(shù)，</p><p>　　A=3.96847×10-3；</p><p>　　B=-5.847×10-7；</p><p>　　C=-4.22×10-12；</p><p><b>　　二.模數(shù)轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　TLC0832是廣泛應(yīng)用的8位A/D

9、轉(zhuǎn)換器。TLC0832是雙通道輸入，并且可以軟件配置成單端或差分輸入。串行輸出可以方便的和標(biāo)準(zhǔn)的移位寄存器及微處理器接口。參考電壓為5V，不需要進(jìn)行調(diào)零，使用非常方便，可以和任何型號(hào)的微處理器進(jìn)行連接使用，最小功耗為15mW,轉(zhuǎn)換時(shí)間為32us,最小誤差為±1LSB。ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之

10、間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32uS,具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變得更加方便。</p><p><b>　　芯片接口說(shuō)明： </b></p><p>　　· CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 </p><p>　　· CH0 模擬輸入通道0，或

11、作為IN+/-使用。 </p><p>　　· CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。 </p><p>　　· GND 芯片參考0 電位（地）。 </p><p>　　· DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 </p><p>　　· DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 </p>

12、<p>　　· CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 </p><p>　　· Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。</p><p><b>　　單片機(jī)與顯示部分</b></p><p>　　本模塊使用80C52單片機(jī)，位移位存儲(chǔ)總線寄存器CD4094和四位數(shù)碼管組成單片機(jī)主要實(shí)現(xiàn)三方面的功能：</p>

13、<p>　　管腳功能： VCC：供電電壓。 </p><p>　　GND：接地。 　　</p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流?！　?lt;/p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流 </p><p>　

14、　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 　　</p><p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 </p><p

15、>　　PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。</p><p><b>　　四．原理圖</b></p><p><b>　　五．PCB圖</b></p><p><b>　　六.調(diào)試與問(wèn)題分析</b></p><p>　　程序編寫完成后對(duì)其編譯調(diào)試。設(shè)計(jì)采用Keil C作為編

16、譯環(huán)境。PT100的校正:這個(gè)可以利用溫度計(jì)和萬(wàn)用表就可以完成，利用溫度計(jì)實(shí)際測(cè)得的溫度值和利用萬(wàn)用表測(cè)得此時(shí)PT100的實(shí)際阻值，然后以此作為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行后面的設(shè)計(jì)。顯示電路的調(diào)試：使用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生特定的信號(hào)，然后再將其輸入到AD的模擬信號(hào)輸入端，觀察數(shù)碼管的顯示情況。</p><p><b>　　元件清單</b></p><p><b>　　八.源程

17、序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　#define ulong unsigned long</p>&l

18、t;p>　　#define _rrca_() CY = ACC & 0x01 ;產(chǎn)生RRC A指令</p><p>　　#define _rlca_() CY = ACC & 0x80 ;產(chǎn)生RLC A指令</p><p>　　sbit bADcs=P1^4;</p>&

19、lt;p>　　sbit bADcl=P1^5;</p><p>　　sbit bADda=P1^6;</p><p>　　sbit flag=P1^7;</p><p>　　sbit str=P2^7;</p><p>　　sbit d=P2^6;</p><p>　　sbit clk=P2^5;</p&g

20、t;<p>　　bit choose=0;</p><p>　　unsigned char data1;</p><p>　　unsigned char count;</p><p>　　unsigned char cycle;</p><p>　　uint ge,xiao1,xiao2;</p><p>

21、;　　unsigned long data2;</p><p>　　const uchar </p><p>　　table1[17]={0x81,0xed,0x43,0x49,0x2d,0x19,0x11,0xcd,0x01,0x09,0x71,0x31,0x93,0x61,0x13,0x17,0xff};</p><p>　　const uchar</p&

22、gt;<p>　　table2[17]={0x80,0xec,0x42,0x48,0x2c,0x18,0x10,0xcc,0x00,0x08,0x70,0x30,0x92,0x60,0x12,0x16,0xff};</p><p>　　uchar buffer[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};</p><p>　　void Delayus(uchar i)

23、 ;延時(shí)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(--i);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(void)</p><p>

24、<b>　　{</b></p><p>　　uchar bit_count=0;</p><p>　　uchar table_counter=0;</p><p>　　uchar byte_counter=0;</p><p>　　uchar temp_i=0;</p><p>　　buffer[

25、0]=xiao2;</p><p>　　buffer[1]=xiao1;</p><p>　　buffer[2]=ge;</p><p>　　buffer[3]=0x00;</p><p>　　//led_str_off;//先清零</p><p><b>　　str=0;</b></p&g

26、t;<p>　　//led_clk_off;</p><p><b>　　clk=0;</b></p><p>　　for(byte_counter=0;byte_counter<4;byte_counter++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　bi

27、t_count=8;</p><p>　　if(byte_counter==2)temp_i=table2[buffer[byte_counter]];</p><p><b>　　else</b></p><p>　　temp_i=table1[buffer[byte_counter]];</p><p><b&

28、gt;　　nop;</b></p><p>　　while(bit_count>0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if((temp_i&0x80)==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　/

29、/led_d_off;</p><p><b>　　d=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　//led_d_

30、on;</p><p><b>　　d=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　temp_i=(temp_i<<1);</p><p><b>　　nop;</b></p><p>　　//led_clk_o

31、n;</p><p><b>　　clk=1;</b></p><p><b>　　//nop;</b></p><p>　　//led_clk_off;</p><p><b>　　clk=0;</b></p><p><b>　　//

32、nop;</b></p><p>　　bit_count--;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//led_str_on;</p><p><b>　　str=1;</b&

33、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　void ad()</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　choose=0;</b></p><p>　　count

34、= 0;</p><p>　　bADcs = 0;當(dāng)TLC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用.</p><p>　　bADcl = 0;</p><p>　　bADda = 1;在第1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平.</p><p>　　bADcl = 1; </p><p>　　bADcl

35、 = 0; pulse 1 down</p><p>　　bADda = 1;</p><p>　　bADcl = 1; bADcl = 0;//pulse 2 down</p><p>　　if(choose == 0)</p><p>　　bADda = 0;</p><p><b>　　else<

36、/b></p><p>　　bADda = 1; </p><p>　　bADcl = 1; bADcl = 0;//pulse 3 down</p><p>　　bADcl = 1; bADcl = 0;//pulse 4 down</p><p>　　//bADcl = 1;</p><p>　　for(c

37、ycle = 8; cycle > 0; cycle-- )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　bADda = 1;</p><p>　　//bADcl = 0;//pulse </p><p>　　bADcl = 1;</p><p>　　CY = bADda;&

38、lt;/p><p>　　_rlca_();//RRC A</p><p>　　bADcl = 0;//pulse</p><p><b>　　}</b></p><p>　　data1= ACC;</p><p>　　for(cycle = 8; cycle > 0; cycle-- )<

39、;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　bADda = 1;</p><p>　　bADcl = 1;</p><p>　　CY = bADda;</p><p>　　_rrca_();//RLC A</p><p>　　bADcl = 0;//pulse

40、 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　//bADcl = 0;//pulse</p><p><b>　　} */</b></p><p>　　void ad(void)</p><p>　　{ uchar i;</p><

41、p>　　//data1=0;</p><p>　　bADcs = 0;當(dāng)TLC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用.</p><p><b>　　bADcl=0;</b></p><p><b>　　bADda=1;</b></p><p><b>　　bADcl=1

42、;</b></p><p>　　bADcl=0;//i down</p><p><b>　　bADda=1;</b></p><p><b>　　bADcl=1;</b></p><p>　　bADcl=0;2 down</p><p><b>　　

43、bADda=0;</b></p><p><b>　　bADcl=1;</b></p><p>　　bADcl=0;3 down</p><p><b>　　bADda=1;</b></p><p><b>　　bADcl=1;</b></p>&l

44、t;p>　　bADcl=0;4 down</p><p>　　for(i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　data1<<=1;</p><p><b>　　bADcl=0;</b></p><p>&

45、lt;b>　　bADcl=1;</b></p><p>　　if(bADda==1) data1|=0x01;</p><p><b>　　bADda=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/* for(i=8;i>0;i--)</p

46、><p><b>　　{</b></p><p><b>　　bADcl=0;</b></p><p><b>　　bADcl=1;</b></p><p><b>　　}*/</b></p><p><b>　　bADcs

47、=1</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void cal()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　data2=((ulong)data1*493)/256;</p><p>　　ge=data2/100;&

48、lt;/p><p>　　xiao1=(data2%100)/10;</p><p>　　xiao2=data2%10;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></

49、p><p><b>　　flag=1; </b></p><p><b>　　while(1){</b></p><p><b>　　ad();</b></p><p><b>　　cal();</b></p><p>　　displ