基于单片机温度测量装置的设计.

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1、目录1引言………………………………………………………………..42方案设计…………………………………………………………..53单元电路设计……………………………………………………..64系统软件设计……………………………………………………..125课程设计总结……………………………………………………..146电路总原理图……………………………………………………..157电路仿真…………………………………………………………..168参考文献…………………………………………………………..179程序附录…………………………………………………………..181引言在人类的生活环境中，温度扮演着

2、极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近几年来，温度控制系统早已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又与人们息息相关的一个世纪问题。针对这种实际情况，设计一个温度测量系统具有广泛的应用前景与意义。在本设计中选用AT89C52型单片机作为主控制器件，采用热电阻作为测温元件，通过数码显示管并行传送数据，实现温度显示。本设计的内容主要分为两部分，一是对系统硬件部分的设计，包

3、括温度采集电路和显示电路；二是对系统软件部分的设计，应用C语言实现温度的采集与显示。最终完成了数字温度计的总体设计。其系统构成简单，信号采集效果好，数据处理速度快，便于实际检测使用。2方案设计基于单片机的温度测量装置方框图：温度的测量单片机A/D转化数码管显示运算放大图1总体方案框图2.1电路总体说明2.1.1温度的测量用PT-100的热电阻来测量温度。因为随着温度的变化阻值也发生变化。2.1.2运算放大电路是可以把信号放大。2.1.3A/D转化是将模拟量转化为数字量。2.1.4选用AT89C51的单片机来控制温度的变化。2.1.5在选用数码管将温度显示的数码管上面。3单元电路设计3.

4、1温度测量电路图一为热电阻的三线制测温电路，可以消除和减小引线电阻的影响。如图一，热电阻的三根导线接到测温电桥，其中两根引线的内阻分别串入测量电桥相邻两臂的电阻上。引线的长度变化不影响电桥的平衡，所以可以避免因连接导线电阻受环境影响而引起的测量误差。我们采用pt-100的热敏电阻，阻值会随着温度的变化而变化，测温的精度在1度左右。Pt-100的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线。铂电阻的阻值随温度的变化而变化的计算公式：-200

5、t+Bt*t+C(t-100)t*t*t]（1）0≤t<850℃Rt=R0（1+At+Bt2）（2）Rt为t℃时的电阻值，R0为0℃时的阻值。公式中的A,B,系数为实验测定。这里给出标准的DINIEC751系数：A=3.9083E-3、B=-5.775E-7、C=-4.183E-12根据韦达公式求得阻值大于等于100欧姆的Rt-〉t的换算公式：0≤t<850℃t=(sqrt((A*R0)^2-4*B*R0*(R0-Rt))-A*R0)/2/B/R0PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT)　其中α=

6、0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度
因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即Rt=Rt0[1+α（t-t0）]式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。　半导体热敏电阻的阻值和温度关系为Rt=AeB/t中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。图2热电阻测温电路3.2运算放大电路因为通过PT-100热电阻测的温度的信号很小，所以我们采用具有一定抗共模抗干扰能力的减法差动放大器电路，所以我们才有LM244这个四运算放大器

7、。减法差动放大电路只对U有放大作用。从图中可以看到U1、U2两个同相运放电路构成输入级，在与差分放大器U3串联组成三运放差分防大电路。电路中有关电阻保持严格对称,具有以下几个优点:(1)U1和U2提高了差模信号与共模信号之比,即提高了信噪比;(2)在保证有关电阻严格对称的条件下,各电阻阻值的误差对该电路的共模抑制比KCMRR没有影响;(3)电路对共模信号几乎没有放大作用,共模电压增益接近零。因为电路中R1=R2、R3=R4、R5=R6，放大倍数