数字式热敏电阻温度计设计

数字式热敏电阻温度计设计I摘要温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数之一，所以温度测量技术和测量仪器的研究是一个重要的课题。随着时代的进步和发展，单片机技术已经伸入到各个领域，基于单片机数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，其输出温度采用数字显示。本设计是基于单片机的温度测试系统，采用热敏电阻搭建电桥，进行温度测试。利用高精密仪表放大器PGA203对小信号进行放大，该芯片具有失调电压小，输入阻抗高，共模抑制比高等特点。在进行模数转换是使用TLC4535将模拟信号转换为数字信号。TLC4535是14位的串行AD，具有转换速率高，低功耗等特点。51单片机作为主控制器件进行数据运算。该系统能较好的对温度变化进行实时显示，达到了本设计的要求。关键字：单片机仪表放大器串行AD温度电桥IIThedesignofdigitalthermistortrermometerABSTRACTTemperatureasanimportantphysics,industrialproductionprocessinthemostgeneral,oneofthemostimportantparameters,sothetemperaturemeasurementtechnologyandmeasurementinstrumentresearchisanimportanttopic.WiththeprogressofTheTimesanddevelopment,microcontrollertechnologyhasdippedintovariousareas,basedonsingle-chipdigitalthermometerandtraditionalthermometerreadings,comparedwithconvenient,temperaturemeasurementrange,itsoutputtemperatureusingdigitaldisplay.Thedesignisbasedonsingle-chiptemperaturetestsystem,buildabridgethermistortemperaturetest.High-precisioninstrumentationamplifierPGA203smallsignalamplification,thechiphasasmalloffsetvoltage,highinputimpedance,commonmoderejectionratioandhigh。DuringtheanalogtodigitalconversionistousetheTLC4535toconvertanalogsignalstodigitalsignals.TLC453514serialAD,withahighconversionrate,lowpowerconsumptioncharacteristics.51microcontrollerasthemaincontroldevicefordataoperations.Thesystemcanbebettertotemperaturechangesinreal-timedisplaytoachievethedesignrequirements.IIIKeywords：Sigle-chipInstrumentatioaamplifierSerialtheADTemperaturebridge目录第1章绪论1.1课题背景........................................................11.2国内外测温状况...................................................11.3温度检测技术介绍.................................................3第二章数字式热敏电阻温度计的设计方案2.1方案一..........................................................52.2方案二..........................................................52.3方案比较与选择...................................................6第三章设计原理与结构3.1温度测量电桥结构及工作原理.......................................83.1.1温度电桥的介绍.............................................83.1.2电路工作原理...............................................93.1.3.电路分析..................................................103.2仪表放大器的结构及使用方法.......................错误!未定义书签。3.3.OP07的介绍及应用...............................................193.4.TLC3545的介绍及应用...........................................243.5单片机介绍.......................................错误!未定义书签。3.6LED显示器简介..................................................213.6.1LED显示器结构............................................213.6.2LED显示器分类............................................223.6.3LED显示器的参数..........................................223.7LED显示器工作原理..............................................223.8键盘电路设计....................................错误!未定义书签。3.8.1键盘的作用.................................错误!未定义书签。3.8.2键盘电路及其说明..........................................273.8.3键盘的机械抖动............................................27第四章系统结构及工作原理4.1系统硬件原理图及相关说明........................................284.1.1基于80C51单片机及其外围电路的主机控制单元................114.1.2PGA203组成的仪表放大器...................................164.1.3TLC3545串行AD............................................244.1.4LED数字显示及其驱动电路..................................20第五章系统程序的设计5.1程序模块设计....................................................325.2仿真环境介绍....................................错误!未定义书签。5.2.1Keil介绍.................................................335.2.2Proteus介绍...............................错误!未定义书签。总结................................................................34参考文献.............................................................35附录................................................................36武汉大学珞珈学院本科毕业论文1第1章绪论1.1课题背景“工欲善其事，必先利其器”，这是中国的一句古话，人们早就知道工具的重要性。随着以知识经济为特征的信息时代的到来，人们对仪器仪表作用的认识愈加深入。作为工业自动化技术工具的自动化仪表与控制装置，在高新技术的推动下，正跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代。而温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数之一。随着工业的不断发展，对温度测量的要求越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度的检测技术的要求也越来越高。因此，温度测量和温度测量技术的研究也是一个重要的研究课题。温度传感器是当前温度检测的主要器件，本课题的主要出发点是设计出测量温度检测的温度连续检测的仪器。该论文主要讲述了用温度传感测温的主要原理、实际硬件电路的设计、软件设计和调试分析。第一章介绍了温度检测现状和仪器仪表的发展现状。第二章提出了几种单片机数字温度计的设计方案并作出比较。第三章讲述了单片机系统硬件电路的设计过程，包括对智能温度传感器DS18B20详细的介绍以及单片机系统的设计，并讲述了仪器的软件设计，给出了软件流程图，整套仪器是由单片机系统控制的，包括LED显示器、通讯接口等。第四章进行系统调试分析，这将有助于今后对系统的改进，以进一步提高系统的测量精度，并讲述了通过本设计所得的结论和心得体会。1.2国内外测温状况随着国内外工业的日益发展，温度检测技术也不断地进步，目前的温度检测使用的温度计种类繁多、应用范围也较广泛，大致包括以下几种方法：（1）利用物体热胀冷缩原理制成的温度计利用此原理制成的温度计大致分成三大类：a玻璃温度计，它是利用玻璃感温包内的测温物质（水银、酒精、甲苯、煤油等）受热膨胀、遇冷收缩的原理进行温度测量的；b双金属温度计，它是采用膨胀系数不同的两种金属牢固粘合在一起制成的双金属片作为感温元件，当温度变化时，一端固定的双金属片，由于两种金属膨胀系数不同而产生弯曲，自由端的位移通过传动机构带动指针指示出相应温度；c压力式温度计，它是由感温物质（氮气、水银、二甲苯、甲苯、甘油和低沸点武汉大学珞珈学院本科毕业论文2液体如氯甲烷、氯乙烷等）随温度变化，压力发生相应变化，用弹簧管压力表测出它的压力值，经换算得出被测物质的温度值。（2）利用热电效应技术制成的温度检测元件利用此技术制成的温度检测元件主要是热电偶。热电偶发展较早，比较成熟，至今仍为应用最广泛的检测元件。热电偶具有结构简单、制作方便、测量范围宽、精度高、热惯性小等特点。常用的热电偶有以下几种：a镍铬-镍硅，型号为WRN，分度号为K，测温范围0-900℃，短期可测1200℃。b镍铬-康铜，型号为WRK，分度号为F，测温范围0-600℃，短期可测800℃。c铂铑-铂，型号为WRP，分度号为S，在1300℃以下的温度可长期使用，短期可测1600℃。d铂锗30-铂锗6，型号为WRR，分度号为B，测温范围300-1600℃，短期可测1800℃。（3）利用热阻效应技术制成的温度计用此技术制成的温度计大致可分成以下几种：a电阻测温元件，它是利用感温元件（导体）的电阻随温度变化的性质，将电阻的变化值用显示仪表反映出来，从而达到测温的目的。目前常用的有铂热电阻（分度号为Pt100，Pt10两种）和铜热电阻（分度号有Cu5O，