基于某PT100热敏电阻地数字温度计Word格式.docx

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（1）温度可以通过PT100热敏电阻实调程序；

（2）AD转换芯片检测温度的模拟量程序；

（3）LED显示程序；

3.系统功能 

（1）测量温度围−50℃～110℃；

（2）精度误差小于0.5℃；

（3）LED数码管显示。

2.2设计构思

（1）本题目使用铂热敏电阻PT100，其阻值会随着温度的变化而改变，PT100后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在110℃时它的阻值约为142.29欧姆,在-50℃它的电阻值为80.31欧姆。

厂家提供有PT100在各温度下电阻值值的分度表，在0℃到110℃电阻的变化率为（142.29-100）/110≈0.3845Ω/℃,在-50到0℃电阻的变化率为（100-80.31）/50=0.3938Ω/℃。

向PT100输入稳恒电流，使PT100输出的电压与其部电阻成线性关系变化。

（2）其输出的的电压是模拟信号，需要进行模数转换后才能被有效显示。

查找相关模数转换元器件后暂选ADC0808进行模数转换，其有效电压为0～5V。

向PT100输入稳恒电流，再通过A/D转换后测PT100两端电压，即得到PT100的电阻值，进而算出当前的温度值。

（3）由于0.385Ω相对于100多欧姆的电阻来说很小，即温度变化1℃时输出的电压变化量很小，这么小的电压不能改变ADC0808输出的一个数字信号。

所以要对PT100输出的电压进行放大。

放大倍数是根据最大测量温度确定的，即110℃时输出的电压不能超过+5V,否则测量不到110的温度，最终经调试后取放大倍数为36。

再将放大后的电压输入ADC0808模数转换器。

（4）综上所述。

采用2.49V的电压与运算放大器搭建成的恒流源对PT100进行供电，然后用运算放大器OP07搭建的同相放大电路将其电压信号放大36倍后输入到ADC0808中。

ADC0808根据输入0到5V的电压，转换成对应的十进制0到255数字。

再利用电阻变化率的特性，计算出当前温度值，数码管直接显示温度。

由于本设计要求测量的最大温度为110℃，所以本人设计时使+5V的电压对应温度110℃。

通过电压变化量求出电阻的变化量，再通过电阻变化率的特性求出温度的变化量，然后用110与温度变化量相比较即可求得当前的温度。

第三章总体程序流程图

0.2ms

0~255

第四章原理框图

4.1PT100铂热电阻:

图4-1PT100铂热电阻

pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。

PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。

4.2信号放大电路：

图4-2放大电路图

采用OP07搭建成仪表运算放大器，Vout=（V2-V1）x（1+2R5/R4x（R9/R7）,其中R5=R6，R7=R8，R9=R10。

本设计的放大倍数为36。

4.3A/D转换电路

图4-3ADC0808电路图

ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。

其部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

模拟信号输入0到5V电压，8位数字输出端口输出二进制00000000到11111111，即十进制0到255，所以分辨率为5V/255≈0.0196V。

例如输入的信号为+5V电压时，其输出为数字255。

ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图4-3所示。

各引脚功能如下：

1～5和26～28（IN0～IN7）：

8路模拟量输入端。

8、14、15和17～21：

8位数字量输出端。

22（ALE）：

地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

6（START）：

A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。

7（EOC）：

A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

9（OE）：

数据输出允许信号，输入，高电平有效。

当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

10（CLK）：

时钟脉冲输入端。

要求时钟频率不高于640KHZ。

12（VREF（+））和16（VREF（-））：

参考电压输入端

11（Vcc）：

主电源输入端。

13（GND）：

地。

23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：

3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路

ADC0808/0809工作时序图如下：

图4-4ADC0808转换时序示意图

当START上收到一个启动转换命令（正脉冲）后，8位A/D转换器开始对输入端的信号进行转换，100us后转换结束，转换结果D（0~2^8-1）存入三态输出锁存缓冲器，转换结束信号EOC由低电平变为高电平，通知CPU可以读结果。

CPU可用查询方式（将EOC信号接至一条I/O线上）或中断方式（EOC信号作为中断请求信号导入中断逻辑）了解A/D转换过程是否结束。

4.4主芯片电路图

图4-58051电路图

采用8051单片机作为主芯片，由于P0口部没有上拉电阻，所以P0口作为输出要接上拉电阻。

4.5四位数码管

图4-6七段四位数码管图

本设计最大显示为三位小数和一位小数，所以采用七段四位共阴数码管，其中段接8051的P0口，位接8051的P2.0~P2.3口。

第五章仿真电路图

图5-1温度为110℃显示的温度

图5-2温度为112℃显示的温度

本设计测量的最大温度为110℃，当温度大于110℃时依然显示为110℃。

这是因为温度为110℃时输入ADC0808的电压为最大值，即+5V,当温度大于110℃时，输入ADC0808的有效电压依然为+5V。

图5-3温度为91度时显示的温度

随机选择-50~110的一个温度，实际为91的温度，测量值为91.1，符合要求的0.5度的围。

图5-4温度为0时显示的温度

温度为0时，检测的温度为-0.2℃。

线性关系好，符合设计要求。

图5-5-26度时所显示的温度

实际温度为-26度时，测量的温度为-25.8度，符合设计要求。

图5-6温度为-50℃时所显示的温度

图5-7温度为-51℃所显示的温度

本设计测量的最小温度为-50℃，当温度低于-50℃时，输出数码管的值无效，显示为0。

第六章心得体会

参考文献

[1]黄勤，单片机原理及应用，，清华大学，2006年。

[2]郭天祥，51单片机C语言教程，，电子工业，2012年。

附录程序代码

#include<

reg51.h>

#include<

math.h>

#defineucharunsignedchar

sbitSTAR=P2^4;

sbitEOC=P2^6;

sbitCLOCK=P2^5;

sbitOE=P2^7;

sbitP20=P2^0;

sbitP21=P2^1;

sbitP22=P2^2;

sbitP23=P2^3;

uchargetdata;

doublechange;

longinttemp;

uchardispbuf[6];

ucharcodetable1[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40};

//无小数点"

0~9"

"

-"

ucharcodetable2[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};

//带小数点"

;

/***************定时器初始化程序***********/

voidTimeInitial（）

{

TMOD=0x10;

//定时器1选择2^16

TH1=（65536-200）/256;

//赋初值，定时0.2毫秒

TL1=（65536-200）%256;

EA=1;

//开中断允许

ET1=1;

TR1=1;

//开定时器1

}

/*************延时程序****************/

voidDelay（uchari）

unsignedintj;

for（;

i>

0;

i--）

{

for（j=0;

j<

125;

j++）

{;

}

}

/***************定时/计数器1程序**************/

voidt1（void）interrupt3using0//选用0组工作寄存器

CLOCK=~CLOCK;

//取反，0.2ms给ADC0808一个时钟脉冲

/*************数码管显示程序***********/

voidDisplay（）//

{P0=table1[dispbuf[3]];

//显示百位

P20=0;

P21=1;

P22=1;

P23=1;

Delay（8）;

P0=0x00;

P0=table1[dispbuf[2]];

//显示十位

P20=1;

P21=0;

P0=table2[dispbuf[1]];

//显示个位

P22=0;

P0=table1[dispbuf[0]];

//显示小数位

P23=0;

/************计算温度**************/

voidPT100（）

{doublePR,aveT,aT,deal,U,aR;

//电阻值，温度对电阻的变化量（Ω/°

C），温度变化量，结果，电压，电阻变化量

U=5.0/255.0*getdata;

//计算某一刻的电压值

aR=（5.0/255.0*getdata）/（5.0/142.29）;

//计算某一刻的电阻值

PR=142.29-aR;

//计算电阻变化量,110°

C阻值为142.29

aveT=42.29/110.0;

//1°

C=42.29/110（Ω）

aT=PR/aveT;

//温度变化量

deal=10*（110.0-aT）;

//所得温度x10

temp=（longint）deal;

//最终温度取整（实际值x10倍）

if（U<

3.52&

&

U>

2.82）//计算并显示-50~0的温度

{aveT=（100.0-80.31）/50.0;

//

PR=100.0-aR;

aT=10*（PR/aveT）;

temp=（longint）aT;

dispbuf[0]=temp%10;

//计算小数位

dispbuf[1]=temp/10%10;

//计算个位

dispbuf[2]=temp/100%10;

//计算十位

dispbuf[3]=10;

//使显示'

-'

号

//if（temp%2==0）

//temp=temp-5;

else//计算并显示0~110的温度

{dispbuf[0]=temp%10;

dispbuf[3]=temp/1000;

Display（）;

//调用显示函数

/*************主函数************/

voidmain（）

TimeInitial（）;

while

（1）

STAR=0;

//关闭转换

OE=0;

//关闭输出

STAR=1;

//开启转换

while（EOC==0）

{

OE=1;

//开启数据输出允许

Delay（10）;

//延时

getdata=P1;

//模数转换后的值赋给getdata

PT100（）;

//调用温度计算函数

}}

}