智能仪器课程设计——温度测量仪

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1、 1 目 录 前 言 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 第 1 章 智能温度测量仪表方案设计与论证 3 1.1 功能与要求 3 1.2 方案论证与比较 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1.3 方案的确定 5 第 2 章 智能温度测量仪表的硬件设计 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.1 系统硬件框图如图 2 所示 .6 2.2 温度采集与放大电路的设计6 2.3 调零电路的设计 .7 2.4 A/D 转换电路的设计 .8 2.5 单片机最小系统 错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.6 LED 显示电路的设计 错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.7 系统电源的设计.13

2、 第 3 章 软件设计 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 3.1 主程序设计 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.2 ADC0809 数据读取程序设计 .错错 误误!未定义书签。未定义书签。 3.3 数字滤波程序设计.16 3.4 温度设定及显示程序设计.20 第 4 章 设计体会与小结. 23 参考文献 24 附录 25 2 前前 言言 。 智能型温度测量仪是基于 AT89C51 单片机对温度进行控制的， 采用 PT100 温度传 感器采集温度数据，通过仪用放大器将温度信号放大，然后再送入 A/D 转化器，将模 拟信号转变成便于单片机处理的数字信号，经过单片机处理后，把温度用

3、LED 数码管 以动态扫描的方式显示出来。 温度测量仪，涉及了模拟电子技术，数字电子技术，单片机接口技术，传感器检 测技术等，是一个综合性比较强的课题，比较适合学生做课程设计，在做课程设计过 程中，学生通过查找各种资料和书籍，巩固并加深了对专业知识的认识，提高了分析 问题的能力和相对独立思考问题的能力。 3 第第 1 章章 智能温度测量仪表方案设计与论证智能温度测量仪表方案设计与论证 1.1 功能与要求与技术指标功能与要求与技术指标 功能要求功能要求 配合温度传感器，实现温度的测量； 具有开机自检、自动调零功能； 具有克服随机误差的数字滤波功能； 使用 220V/50Hz 交流电源，设置电源开

4、关、电源指示灯和电源保护功能。 主要技术指标主要技术指标 测量温度范围：0150 测量误差：1% 显示方式：4 位 LED 数码管显示被测温度值。 1.2 1.2 总体方案论证总体方案论证 方案一：采用 DS18B20 数字传感器采集温度数据，然后送入单片机进行数据处理，处理 后将温度由数码管显示电路图如图 1 所示： 图 1-2： 4 DS18B20 数字传感器是一个 3 脚的芯片，1 脚为接地，2 脚为数据输入输出，3 脚为可 选的 VCC 电源。通过一个单线接口发送或接收数据，因此单片机与 DS18B20 之间仅需一条 连线（加上地线） 。作为温度采集芯片，可直接将采集值进行处理得到数字

5、量送入单片机, 之后由数码管或 LCD 液晶显示。采用此芯片做温度采集，使得硬件电路结构简单，同时也 避免了使用多级电路出现前后级阻抗不匹配的问题，不但节约了硬件部分的成本，提高了 采集数据的可靠度。 方案二方案二：采用 Pt100 铂热电阻温度传感器采集温度数据，Ptl00 铂电阻具有抗震性 能好、测温范围广、测量精度高、机械强度高、耐压性能好等特点,且电阻率较大,其电阻 R，与温度 t 的关系为正比例系数的单调函数，实际测量中有良好的重复性。PT100 温度传 感器 0时电阻值为 100，电阻变化率为 0.3851/。 方案比较方案比较 PT100 铂热电阻： 优点：是一种广泛应用的测温元

6、件,在-50600范围内具有其他任何温度传感器无 可比拟的优势,包括高精 度、稳定性好、抗干扰能 力强等优点，测温范围在 本课程设计的要求范围 之内。 缺点：测量电路比较 复杂，容易出现多级电路 出现前后级阻抗不匹配 的问题。DS18B20 数字温 度传感器： 优点：具有可编程、A/D 转换，温度采集电路结构简单。 缺点： 55125，测温范围具有一定的局限性，不适合特殊高温场合的 应用，不满足本课程设计的要求（0150） ，故最终选择 PT100 铂热电阻温度传 感器采集温度数据。 1.31.3 方案确定方案确定 温度温度 PT100 阻值阻值 传感两端电压传感两端电压 mV 0 100.00 124.38 1 100.39 124.8 50 119.40 147.79 1