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4.3A/D转换电路6
4.4按键控制电路7
4.5显示电路7
第一章设计总体原理图
先给出总的设计原理图,让设计书一目了然。
能够更大的帮助读者了解本设计。
第二章设计方案
2.1设计目的
1.学会掌握0809单片机.A/D转换芯片的用法;
2.学会掌握8051单片机用法;
3.培养查阅资料的能力。
2.2设计要求
1.采用八位单片机作为控制芯片。
2.测量传感器采用1KΩ电阻应变片,总共八通道。
3.变换电路采用全桥方式,采用仪用放大器。
4.采用LED显示,显示精度为0.1%。
5.要求可通过键盘设置参数如:
应变量修正系数
6.采用线性电源,AC220V±
15%供电
2.3方案说明
由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路。
第三章设计框图
基于AT89S52型单片机的温度测量控制显示系统
利用AD590感温效应,将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,选用AT89S52型单片机作为主控制器件进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,通过4位共阴极LED数码管并口传送数据,实现温度显示。
此外在外加的报警电路方面控制也比较方便。
系统的框图如下:
1.主控制器---AT89S52单片机
单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点,四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要,很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。
2.显示电路
显示电路采用4位共阴极LED数码管,从P1口的P1.0到P1.3输出段码,P1.4到P1.7口输出片选信号。
3.温度传感器
温度传感器使用的是感温电阻,他可以感应环境的温度,并且他的输出与外界的温度是成线性的关系。
4.信号放大电路
在本次课程设计中,为了让输入的信号能够驱动相应的电子元件,我们采用了三级的放大电路,用的运算放大器是UA741。
5.A/D转换器
为了使该系统实现智能化和自动化,本课设使用了单片机进行控制,用到单片机则就要把输入进来的模拟信号进行数字化的转化,常见的模数转换元器件有很多,在本次课设中,为了提高系统的准确性,使用了ADC0804元件。
6.按键控制电路
本课设要求系统可以通过键盘的设置来设定一些参数,比如温度上下限报警值,当温度达到这类数值的时候就要进行相应的报警,为此我们加入了键盘控制电路,外接光敏电阻和蜂鸣器的装置。
第四章功能模块
4.1温度采集电路
图1温度采集电路
温度采集主要用到了铂电阻Rt100的温度传感特性。
PT100温度传感器是一种以铂(Pt)做成的电阻式温度传感器,属于正电阻系数,其电阻阻值与温度的关系可以近似用下式表示:
在0~650℃范围内:
Rt=R0(1+At+Bt2)
在-200~0℃范围内:
Rt=R0(1+At+Bt2+C(t-100)t3)
式中A、B、C为常数,
A=3.96847×
10-3;
B=-5.847×
10-7;
C=-4.22×
10-12;
由于它的电阻—温度关系的线性度非常好,因此在测量较小范围内其电阻和温度变化的关系式如下:
R=Ro(1+αT)
其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为华氏温度,因此铂做成的电阻式温度传感器,又称为PT100。
PT100温度传感器的测量范围广:
-200℃~+650℃,偏差小,响应时间短,还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点,其得到了广泛的应用,本设计即采用PT100作为温度传感器。
主要技术指标:
测温范围:
-200~650摄氏度
测温精度:
0.1摄氏度
稳定性:
当温度发生变化时,铂电阻的阻值会发生变化,而铂电阻的阻值又与温度呈现一一对应。
4.2放大电路
在许多需要A/D转换和数字采集的系统中,多数情况下,传感器输出的模拟信号都很微弱,必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大,才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求,再次情况下必须选择一种符合要求的放大器。
放大器的选择好坏对提高测量精度也十分关键,根据查阅的相关资料,在放大器电路精选中,一般在首级放大器有低噪声、低输入偏置电流、高共模抑制比等要求的大多采用自制的三运放结构,如下图3-2所示,三运放中由A1、A2构成前级对称的同相、反相输入放大器,后级为差动放大器,在这个结构图中,要保证放大器高的性能,参数的对称性与一致性显得尤为重要,不仅包括外围的电阻元件R5与R7、R8与R9、R10与R11,还包括A1与A2放大器的一致性。
4.3A/D转换电路
A/D转换器采用美国Harris公司的74LS47(双电源±
5V供电),它包含31/2位数字A/D转换器,可直接驱动发光二极管(LED)。
内部设有参考电压、七段译码器、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零、参考源和时钟系统等功能。
将高性能、低功耗和低成本很好的结合在一起,它有低于10µ
V的自动校零功能,零漂小于1µ
V/℃,低于10pA的输入电流,极性转换误差小于一个字。
真正的差动输入和差动参考源广泛用于各种单片测量单元。
可用于组装成各种数字仪表或数控系统中的监控仪表,广泛用于电压、电流、温度、压力等各种物理的测量。
封装形式有DIP40、LQFP44或QFP44等。
图3A/D转换电
4.4按键控制电路
图4按键控制电路
本课设要求系统可以通过键盘的设置来设定一些参数,所以在这里就用了三个按键和一个蜂鸣器,三极管以及两个发光二级管。
在本系统中,控制电路和复位电路是搭建在一起的,这样就可以在系统达到极限的时候能够自己复位,从而就能够有效的保护好整个系统的安全性和可靠性了。
由上图课件,当系统出现问题的时候,左边的二极管就会发光从而使得其旁边的蜂鸣器发出响声来报警,在此同时右边的复位电路也会被开启,从而能够有效地是系统得到安全保护。
4.5显示电路
当温度测量完之后,要通过显示电路将测量值显示出来。
显示电路由74LS47以及数码管构成。
其中,数码管是七段数码管,采取共阴极接法,即阴极接到一起,其余的各个管脚与74LS47芯片的管脚及单片机的一些引脚一一对应连接。
其电路图如下面所示。
注意:
这四个七段数码管采用了总线的连接方式,即数码的七段a,b,c,d,e,f,g,分别连接在一起,再用总线连接好,同理四个数码管的片选信号也是用总线的连接方式连接在一起的,从而方便单片机对其的控制。
图5显示电路
学号10780115
电子系统综合设计
设计说明书
数显温度测量仪
起止日期:
2013年5月2日至2013年5月23日
学生姓名
班级
10信科一班
成绩
指导教师(签字)
计算机与信息工程学院
2013年5月23日
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