智能温度计课程设计.doc-资料库

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《智能仪器》课程设计说明书学生姓名：学号：学专题院：业：目：机电工程学院电子信息工程技术智能温度计指导教师：职称：

一.课程设计的目的：本课程是电子信息工程技术专业的专业基本能力训练课程，其目的是通过本课程设计，使学生掌握智能仪器的一般设计方法，熟悉系统硬件和软件的一般开发环境和开发流程，为设计和开发智能仪器打下坚实的基础。培养学生基于单片机应用系统的分析和设计能力和专业知识综合应用能力，同时提高学生分析问题和解决问题的能力以及实际动手能力，为日后工作奠定良好的基础。二.设计题目：智能型温度测量仪的设计三.内容和要求四.组织方式 1.智能型温度测量仪的设计 ⑴．功能要求 ①．配合温度传感器，实现温度的测量； ②．具有开机自检、自动调零功能； ③．使用 220V/50Hz 交流电源，设置电源开关、电源指示灯和电源保护功能。 ⑵．主要技术指标 ①．测量温度范围：0～120℃ ②．测量误差：≤1% ⑥．显示方式：4 位 LED 数码管显示被测温度值。 1

目录  一：《智能仪器》课程设计指导书  二：摘要  三：引言:  四智能温度计的设计梗概  五：系统硬件组成  六：系统硬件组成温度传感器 AD590  七：放大器  八：3A/D 转换器 MC14433 放大器  九： LED 显示器  十：性能弊端处理  十一：总结  十二：体会  十三：参考文献  十四：程序清单 2

 摘要：本论文叙述了应用单片机 AT89C51 构成的智能温度计主要的功能、硬件的组成和软件的设计。该系统的功能是通过温度传感器对温度进行采集，然后通过 A/D 转换器 MC14433 进行模数转换，传给单片机进行处理，从而实现温度的实时显示。整个系统结构紧凑、简单可靠、操作灵活、功能强、性能价格比高，较好地满足了现代农业生产和科研的需要。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用 CMOS 工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促使单片机性能的发展。而现在单片机在农业上也有了很多的应用。关键词：温度传感器；A/D 转换器；实时显示引言:单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗 3

低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛。 1 智能温度计的设计梗概下图是智能温度计的基本组成方框。主要由温度传感器，放大器，A/D 转换器，单片机控制，LED 显示器，电源等组成。温度传感器是把温度转换成电压（或电流）的器件。不同的温度传感器，输出电压的范围也差别很大。放大器的主要功能是把微弱的温度电压信号放大到（0—2）伏或（0 —5）伏的范围内，以便进行 A/D 转换。一方面控制 A/D 转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面将采集到的数字温度电压值，经过计算处理，得到相应的温度值，送到 LED 显示器以数字形式显示测量的温度。LED 显示器用于显示测量温度的结果。智能温度计的基本组成如图 1 所示温度传感器放大器 A/D 转换器单片机 8951 LED 显示器电源图 1 智能温度计方框图 4

2 系统硬件组成硬件组成如图 2 所示图 2 测量摄氏（℃）温度的电路原理。假定：温度测量范围：0——150℃ 摄氏（℃）温度数字显示： 000.0 或 112.8 等，十进制小数点后一位 2.1 温度传感器 AD590 图中用电位器 R1 调零点，用 R2 调增益，方法如下：在 0 oC 时调整 W1 使输出 Vo＝273.2mV。然后在 100 ℃时调 W2 使 Vo＝373.2mV。然后反复多次，直至 0 ℃时 Vo＝273.2mV，100 ℃时 Vo＝373.2mV 为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为 25℃，那么 Vo 应为 298.2mV。0 ℃和 100 ℃环 5

境的产生方法：冰水混合物是 0 ℃的环境，沸水为 100 ℃环境。 2.2 放大器放大器由运算放大器 A 组成，常用的芯片有：LF335，LF336，CA3140 等，主要功能是把模拟的温度电压信号放大到 A/D 转换器要求的输入电压范围。A/D 转换器 MC14433 要求，模拟输入电压的范围为：0——2V。W3 的作用是抵消温度传感器 AD590 在摄氏 0 ℃ 时产生的温度电压 Vo ＝ 273.2mV，使放大器 A 的输出电压为 0.0V。放大器 A 的放大倍数选择为 10，保证温度在 0—150℃范围内变化，而放大器的输出电压在 0—1。50V 的范围内。电位器 W2 用于调整放大器的放大倍数。 2.3 A/D 转换器 MC14433 图 3 是主要框图和引脚的分布图 3 MC14433 的方框图和引脚 6

引脚引线功能如下： G 被测电压 VX 和参考电压 VR 的模拟接地端 VR 外接参考电压端（+2V 或+200Mv） VX 被测电压输入端 R1，R1/C1，C1 外接积分电阻 R1 和积分电容 C1 元件端。外接元件典型值：当量程为 2V 时，C = 0.1μF,R = 470kΩ；当量程为 200mV 时， C1 = 0.1μF, R1 = 27kΩ C01,C02 外接失调电容 C0 端。C0 典型值为 0.1μF DU 数据显示控制端。当 DU 和 EOC（引脚 14）连接时，每次 A/D 转换都输出 CLKI，CLKO 时钟振荡器外接电阻 RC 端， RC 的典型值为 470kΩ，时钟频率随 RC 增加而下降 VEE 模拟负输入端。典型值为-5V VSS 数字地，除 CLKO 端外所有输出端的低电平基准。当 VSS 与 VAG 相连（即数字地和模拟地相连）时，输出电压幅度为 VAG～VDD（0V～+5V）；当 VSS 与 VEE（-5V）相连，输出电压幅度为 VEE～VDD（-5V～+10V）。实际应用时一般是 VSS 与 VAG 相连 EOC 转换结束控制端（输出）。每当一个 A/D 转换周期结束，EOC 端输出一个宽度为时钟周期 1/2 宽度的正脉冲 OR 过量程标志输出端。平时为高电平。当｜VX｜﹥VR 时（被测电压输入绝对值大于参考电压），OR 端输出低电平 DS1～DS4 多路选通脉冲输出端，对应 DS1 千位，对应 DS4 个位。每个选通脉冲宽度为 18 个时钟脉冲，两个相邻脉冲之间间隔为 2 个时钟周期 Q0～Q3 BCD 码数据输出线。其中为 Q0 最低位，Q3 为最高位。当 DS2 、 DS3 和 DS4 选通期间，Q0～Q3 除了表示千位的 0 或 1 外，还表示了转换值的正负极性和欠量程还是过量程 VDD 正电源端。典型值为+5V 2.4 LED 显示器共阴极 LED 显示器的阳极和单片机 CPU 的 P1 口连接，显示段码由 CPU 通过 P1 口传送到 LED 显示器的阳极。位扫描码由单片机 8051 的 P2 口低四 7

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