温度测控仪设计毕业设计样本.docx

温度测控仪设计毕业设计样本.docx

《温度测控仪设计毕业设计样本.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《温度测控仪设计毕业设计样本.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

温度测控仪设计毕业设计样本

温度测控仪设计

学生：

XXX指引教师：

XXX

内容摘要：

本文重要简介了智能温度测量仪设计，涉及硬件和软件设计。

先对该测量仪进行概括性简介，然后简介该测量仪在硬件设计上重要器件：

“Pt100热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示屏以及描述测量仪总体构造原理。

在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温办法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D转换器进行温度信号采集。

总体来说，该设计是切实可行。

核心词：

温度Pt100热电阻AT89C51单片机LCD显示屏

Designofandcontrolinstrument

Abstract：

Thispaperdescribesthedesignoftheintelligenttemperaturemeasuringinstrument，includinghardwareandsoftwaredesign.Bethefirstgeneraldescriptionofthemeasuringinstrument，andthendescribesthehardwaredesignofthemeasuringinstrument'smaindevice：

"Pt100thermalresistance"，AT89C51microcontrollerandLCDdisplay，anddescribetheprincipleofmeasuringtheoverallstructure.Inthisdesign，asisthePT100platinumresistancetemperaturesensor，temperaturemeasurementusingconstantcurrentmethod，throughthemicrocontrollertocontrol，amplifier，A/Dconverterfortemperaturesignalacquisition.Overall，thedesignisfeasible.

Keywords：

temperaturePt100thermalresistanceAT89C51microcontrollerLCDmonitor

.

温度测控仪设计

前言

随着工业生产效率不断提高，自动化水平与范畴也不断扩大，因而对温度检测技术规定也愈来愈高，

当前工业上通用温度检测范畴为200～3000℃，而此后规定能测量超高温度与超低温度。

特别是液化气体极低温度测量更为迫切，入10K如下

温度测量为当今研究重要课题。

温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体测温。

应用范畴已经从土业领域延伸到环保、家用电器、汽车工业以及航天工业领域。

发展新型产品

运用此前检测技术生产处适应于不同场合、不同工况规定新型产品，以满足顾客需要。

同步运用新检测技术制造出新产品。

对许多场合中温度检测器有特殊规定，入防硫、防爆、耐磨等性能规定；又如移动物体和高速旋转物体测温、钢水持续测温、火焰温度检测等。

因而，本设计方向就是在温度测量远距离传送和保存方面进行有效摸索。

1总体硬件方案设计

本系统分为两大某些，一某些为温度采集模块、51单片机及发送模块，另一某些为远距离数据接受模块与51单片机。

温度采集及发送某些：

本设计运用AD590进行温度测量，在通过电压跟随器，放大电路放大、调节之后通过A/D转换器TLC549将模仿电压信号转化为数字信号，A/D转换之后数据送到单片机1进行解决，单片机1控制液晶显示屏，将温度值在液晶显示屏上进行显示，在通过PT2262进行无线发送。

接受及显示某些：

用SC2272进行无线接受，接受后数据送到单片机2，单片机2控制液晶显示屏进行显示。

图1-1发送模块框架图

图1-2接受模块框架图

1.1温度传感器放大电路设计

AD590是美国模仿器件公司生产单片集成两端感温电流源，它会将温度转换为电流，在8051各种课本中经常看到。

其规格如下：

◆度每增长1℃，它会增长1μA输出电流

◆可测量范畴-55℃至150℃

◆供电电压范畴+4V至+30V

AD590管脚图及元件符号如下图所示：

图1.1-1AD590管脚图

AD590输出电流值阐明如下：

◆其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增长1℃，它会增长1μA输出电流，因而在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。

AD590基本应用电路：

图1.1-2基本应用电路

◆AD590输出电流I=（273+T）uA（T为摄氏温度），因而测量电压为（273+T）μA×10K=（2.73+T/100）V。

为了将电压测量出来又务须使输出电流I不分流出来，咱们使用电压跟随器其输出电压V2等于输入电压V。

◆由于普通电源供应教多器件之后，电源是带杂波，因而咱们使用齐纳二极管作为稳压元件，再运用可变电阻分压，其输出电压V1需调节至2.73V。

◆接下来咱们使用差动放大器其输出Vo1为（100K/10K）×（V2-V1）=T/10，如果当前为摄氏28℃，输出电压为2.8V，输出电压接AD转换器，那么AD转换输出数字量就和摄氏温度成线形比例关系。

◆通过R9和R12进行分压，V0=T/20，由于测试温度不不不大于100℃，使得最后输出最大Vo为（1/2）×10=5V；能在A/D转换器TCL549输入电压范畴输入0.3V～VCC+0.3V之内。

温度采集电路图采用智能化间歇数据采集，即一方面把温度变化值分为报警温度、预警温度、准预警温度、正常温度四个档次。

当温度处在正常状况下时，温度采集周期为30min，若某一点温度有变化，当接近准预警点时，采集周期变化为10min，若温度仍有提高达到预警温度，则采集周期为3min，一旦浮现报警温度，系统进入实时采集状态，并发出报警。

图1-3温度采集电路

1.2TLC549模数转化电路设计

TLC549是8位串行A/D转换器芯片，可与通用微解决器、控制器通过CLK、CS、DATAOUT三条口线进行串行接口。

具备4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs，TLC549为40000次/s。

总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。

采用差分参照电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范畴，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于较小信号采样。

其工作原理为：

TLC549均有片内系统时钟，该时钟与I/OCLOCK是独立工作，不必特殊速度或相位匹配。

其工作时序如图2所示。

当CS为高时，数据输出（DATAOUT）端处在高阻状态，此时I/OCLOCK不起作用。

这种CS控制作用容许在同步使用多片TLC549时，共用I/OCLOCK，以减少多路（片）A/D并用时I/O控制端口。

将V0电压值输入TLC549进行AD转换，从芯片DO脚输出，然后由单片机读取。

两个4148二极管是进行电源稳压，R7，R8进行参照电压设立，基本上等于5V。

图1.2-1模数转换电路

1.3显示电路设计

1602液晶已经涉及在单片机学习板内了，在这里只稍微简介它引脚功能。

D0~D7是命令/数据口，接单片机P1口，由单片机读（写）命令（数据）,RS是命令/数据选取端口，RW是读/写选取端口，E是1602使能端。

1602有它自己字库，顾客只需写入相应代码并控制好1602给出时序就可以在液晶屏上显示但愿得到字符或图像了。

图1.3-1液晶显示屏

1.4无线发送与接受模块选取与设计

PT2262、SC2272是一种CMOS工艺制造编码电路。

采集温度信号可以通过PT2262编码，通过17脚输出到射频发射模块数据输入端发射出去，与此同步射频接受模块接受后将数据送到解码芯片SC2272，其地址通过核对与SC2272地址匹配后，SC2272VT脚才输出高电平，与此同步PT2262相应数据脚也输出高电平。

图1.4-1PT2262引脚图

图1.4-2PT2262时序图

1.5键盘设计

独立键盘也涉及在单片机学习板内，P3.2接单片机外部中断。

图1.5-1独立键盘引脚图

2总体软件程序设计

2.1温度数据采集和数据解决子程序设计

经AD590采集温度转化为了电压值，然后经放大电路解决后，使输出电压V=T/20,这样才干保证TLC549输入电压不不不大于基准电压。

在硬件调试时，基准电压设立成5V,因此在程序解决时要将从TLC549得到数字值乘以5/255才干得到电压V，然后再乘以20才干得到温度（此时温度是双精度型）。

中值滤波是为了得到很短时间温度平均值，有稳定数值作用。

图2.1-1温度采集和解决流程图

2.2温度显示、保存解决子程序设计

图2.2-1温度显示和保存流程图

由于采集到每个温度值都是0~100摄氏度之间任意值，为了使精度达到0.1℃，咱们只保存一位小数（在二进制表达中只占低4位）。

将温度分解成整数某些和小数某些，是为了以便存储和发送。

本设计只保存10组温度。

2.3无线发送与接受子程序设计

由于选用发送模块是集成PT2262无线射频芯片PC-T2A,因此只能运用其6位数据口中4位，将温度分解发送。

经计算每编码发送都需要发送3~4次接受端才干接受到有效数据，因此在程序中恰当对发送使能端置高进行延时。

发送完4位数据后也需要延时，给接受端解决数据时间，防止乱码。

图2.3-1无线发送流程图

选用接受模块是与集成SC2272PCR1B-2芯片。

当接受到编码地址与之相匹配时候，SC2272VT端从低电平变为高电平，然后立即恢复低电平。

因此运用其下降沿可以触发单片机2外部中断0进行温度接受解决。

SC2272需要接受三次才干得到一种完整温度值。

123

图2.3-2无线接受解决流程图

2.4十组温度查询子程序设计

由于独立键盘接是单片机1外部中断0，因此当它按下去时产生下降沿触发外部中断，在中断解决程序中依照中断次数读取储存温度。

在中断解决程序中关中断是为了消除按键抖动触发另一次中断。

图2.4-1温度查询流程

3调试与成果分析

3.1调试仪器及办法

测试仪器：

数字万用表，示波器，函数信号发生器

测试办法：

硬件调试时，运用函数信号发生器，与示波器依照原理调相应线路电压值，达到与AD590采到温度，及TLC549转化进行相相应。

依照理论原理分析，输入一信号，运用示波器去跟踪观测PT2262,SC2272各引脚高低电平与否合理对的，即意味着在无线传播中两芯片地址与否匹配？

达到对的发送与接受。

3.3软、硬件调试与故障因素分析

调试过程：

一开始测试温度误差很大，经检查发现是采温某些TLC549参照电压与程序解决中参照电压不匹配，经调试硬件和程序，得出误差较小温度值。

发送后，发现接受模块无法显示，经检查发现接受模块SC-2272VT端驱动能力较差，不能与单片机TTL电平匹配，于是咱们就用C9018三极管增强它驱动能力，使得接受模块有温度显示，但是发现接受显示乱码，经示波器检查发当前发送温度时由于PT2262芯片发送使能端默认接地，导致不受单片机控制，接受模块无法对的接受温度数据。

因此咱们将PT2262发送使能端与默认地剪断，让其受单片机控制。

最后实现了温度无线传送。

4结束语

本次课程设计完毕是基于集成温度传感器AD590温度测量及其无线传送设计，并通过LCD1602显示温度值，通过半个月不断努力、克服各种困难，最后实现了任务目的。

本次设计重要是对在温度测量智能化、集成化方面摸索，这也是温度测试发展趋势。

同步，也是测控技术将来发展趋势。

设计是理论知识与实践完美结合，对于当代大学生实践能力是个较好培养。

短短半个月设计虽然短暂，但是它给咱们收获的确难忘，不但仅在智能仪器方面有了很大进步，并且在传感器，单片机等方面也学到了不少在上课学不到知识。

这段时间咱们查阅到诸多关于课程设计书籍，对咱们协助也很大。

此前很盲目东西，当前明白了诸多。

也对咱们专业动手实践兴趣提高了诸多。

有了这些经历对于咱们日后工作一定会有很大协助。

令咱们终身受益。

在课程设计过程中也可以看到咱们局限性，如原理知识掌握不实，曾经学过知识如今却不会应用，软件应用也不纯熟，但愿日后提供应咱们更多锻炼机会来培养咱们实践能力。

本设计是在XX教师悉心指引下完毕。

孙活教师作为一名先进、经验丰富教师，具备丰富知识和经验，在整个论文实验和论文写作过程中，对我进行了耐心指引和协助，提出严格规定，引导我不断开阔思路，为我答疑解惑，勉励我大胆创新，使我在这一段宝贵时光中，既增长了知识、开阔了视野、锻炼了心态，又培养了良好实验习惯和科研精神。

在此，我向我指引教师表达最诚挚谢意！

附录1:

硬件原理图及PCB板

附录2:

软件程序代码

发送模块代码：

#include

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

/*TLC549引脚设立*/

sbitSCLK=P2^0;

sbitDO=P2^1;

sbitCS=P2^2;

/*1602引脚设立*/

sbitRS=P2^5;

sbitRW=P2^6;

sbitE=P2^7;

/*PT2262引脚设立*/

sbitD1=P1^0;

sbitD2=P1^1;

sbitD3=P1^2;

sbitD4=P1^3;

sbitTE=P2^3;

/*AT24C02引脚设立*/

sbitscl=P1^5;

sbitsda=P3^6;

/*按键设立*/

sbitfront=P3^2;

ucharcodelie1[]="NOWT:

";

ucharcodelie2[]="10PreT:

";

ucharxdataxiaoshu,zhengshu,cishu,xuhao;//定义两个变量，分别存储温度整数某些和小数某些

/********************************************************************

温度采集模块子函数

**********************************************************************/

/********************************************************************

*名称：

delay（uintz）

*功能：

延时,延时时间大概为z毫秒。

*输入：

无

*输出：

无

**********************************************************************/

voiddelay（uintz）

{

uintx,y;

for（x=z;x>0;x--）

for（y=110;y>0;y--）;

}

/********************************************************************

*名称：

ad549（void）

*功能：

将AD590采集温度电压化为8位数字量。

*输入：

温度电压

*输出：

相应TLC549中参照电压数字量

*

**********************************************************************/

uintTLC549（void）//把模仿量转换成数字量,参照是REF。

仅仅是数字量，不是真实电压值。

{

uchartemp,i;//定义存储数据和变量

CS=1;

SCLK=0;//初始化

CS=0;//DO输出最高位

_nop_（）;

_nop_（）;//两个机器周期满足了1.4微秒

for（i=0;i<8;i++）//串行数据移位输入

{

temp<<=1;

temp|=DO;

SCLK=1;

_nop_（）;//时序控制看芯片资料

SCLK=0;

_nop_（）;

}

CS=1;

for（i=0;i<17;i++）

_nop_（）；

return（temp）;

}

/********************************************************************

*名称：

average（void）

*功能：

将TLC549转换完毕数字量换成电压值，并通过一定关系，化为温度值，精度为0.1℃。

*输入：

温度电压相应average（void）

*输出：

AD590采集温度值

*

**********************************************************************/

doubleaverage（void）//定义一种数组，存储25个AD采样数据，然后取平均值，这种办法叫做中值滤波，作用是使输出稳定，并把数据换成电压。

{

uchari;

uinttemp;

doubletemp1,j,average1[25];

for（i=0;i<25;i++）

{

temp=TLC549（）;

j=（（double）temp）*20*5/255;//依照电路图可知REF=5V,AD输出时8位数据，因此要提成255份。

average1[i]=j;

delay

（1）;//采样间隔随规定定。

}

for（i=0;i<25;i++）

{

temp1+=average1[i];

}

temp1=temp1/25;//一定要注意不同类型间赋值和计算必要用强制转换。

尚有一种特别重要C51FPS.LIB文献必要要在安装目录下LIB文献夹内。

return（temp1）;

}

/********************************************************************

液晶显示模块子函数

**********************************************************************/

/********************************************************************

*名称：

convert（ucharinput）

*功能：

实验板上把D0~D7位置弄反了！

需要转过来

*输入：

需在液晶屏上显示值，或是1602命令值

*输出：

相应实验板上"正常值"

**********************************************************************/

ucharconvert（ucharinput）//实验板上把D0~D7位置弄反了！

需要转过来

{

uchari,temp,output;

for（i=0;i<8;i++）

{

temp=input&0x01;

input>>=1;

output|=temp;

if（i<7）

output<<=1;

}

return（output）;

}

/********************************************************************

*名称：

order（ucharo）

*功能：

控制1602液晶显示功能

*输入：

1602液晶命令值或数据指针地址

*输出：

无

**********************************************************************/

voidorder（ucharo）

{

RS=0;

RW=0;

P0=convert（o）;

E=0;

delay（5）;

E=1;

delay（5）;

RS=1;

}

/********************************************************************

*名称：

shuju（uchars）

*功能：

将需显示数值显示在1602液晶上

*输入：

字符

*输出：

无

**********************************************************************/

voidshuju（uchars）

{

RS=1;

RW=0;

P0=convert（s）;//一定要放在en=0前面否则会浮现乱码。

。

。

E=0;

delay（5）;

E=1;

delay（5）;

RS=0;

}

/********************************************************************

*名称：

init（）

*功能：

液晶屏初始化

*输入：

无

*输出：

无

**********************************************************************/

voidinit（void）

{

uchari;

order（0x38）;//设立16*2显示，5*7点阵，8位数据接口

order（0x06）;//当读写一种字符后地址指针加1，光标向后移1

order（0x0c）;//开显示屏，不显示光标

order（0x01）;//数据指针清零，显示屏清空

/*在液晶屏上显示上行为"NOWT：

°C",下行为"10PreT：

°C"*/

order（0x80）;

for（i=0;i<6;i++）

shuju（lie1[i]）;

order（0x80+0x40）;

for（i=0;i<7;i++）

shuju（lie2[i]）;

order（0x80+0x0c）;

shuju（0xdf）;//

shuju（0x43）;//C

order（0x80+0x40+0x0e）;

shuju（0xdf）;//

shuju（0x43）;//C

}

/********************************************************************

*名称：

fasongzhengshu（uchars）

*功能：

发送温度整数某些

*输入：

无

*输出：

无

**********************************************************************/

voidfasongzhengshu（uchars）

{

P1=s;

//1=0x37;

//TE=0;

//while

（1）;

P1=_cror