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数字温度计（cu50）.docx

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.99M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    数字温度计（Cu50） 设计任务： 以单片机为控制器，利用温度传感器 Cu50 或 Cu100 测量温度， 并且用液晶显示，设计出一个利于测量温度的数字温度计。可用于 工业生产中的温度测量和控制。 1. 功能要求 （1） 测量温度范围为：-50 度—+300 度。 （2） 测量温度分辨率为：0.1 度。 （3） 显示温度分辨率为：0.1 度。 2. 设计要求 （1） 分析设计要求，查阅相关资料，并进行归纳总结。 （2） 了解信号调理电路的工作原理及 A/D 转换电路， Cu50 或 Cu100 分度表的应用。 （3） 分析系统功能，制定系统总体方案。 （4） 设计硬件电路原理图，编写软件程序框图。 （5） 撰写课程设计报告。
    摘要 本课程设计基于 Cu50 传感器和 80C51 单片机的智能测温仪表。 智能测温仪表电路主要由 80C51 单片机、LED 显示、串行通信口、电 源等电路组成。其以 51 单片机为核心控制部件，利用 Cu50 阻值随温 度变化的特点，利用三线制接线方式，可以较好的消除引线电阻的影 响，因而温度的变化可转换成电路输出微弱电压信号的变化，电压信 号经集成运放电路放大后，在 A/D 转换器将模拟信号变换成数字信号。 单片机根据输入量和设定值进行运算，将结果送到 LCD1602 显示，完 成对温度的测量。本设计采用 AD7705 进行数模转换，AD7705 模数转 换器为 16 位，成本低、功耗小无需使用外部信号调理，硬件便可接 受低电平和高电平模拟输入，广泛应用于测温场合。 关键字：Cu50 传感器、80C51、AD7705 数模转换器
    1.系统基本工作原理 本课程设计的温度计测温系统由温度传感器电路、信号放大电路、 A/D 转换电路、单片机系统、温度显示系统构成，其基本工作原理： 温度传感器电路将测量到的温度信号转换成电压信号输出到信号 放大电路，与温度值对应的电压信号经放大后输出至 A/D 转换电 路，把电压信号转换成数字量送给单片机系统。单片机系统根据 显示需要对数字量进行处理，再送温度显示系统进行显示。 2.系统总体设计 2.1 总体方案设计 本设计主要由三大模块组成：传感器及其放大电路、A/D 转换模 块、显示模块。温度传感部分将温度物理量转换成模拟电信号， 并将这个信号作为放大电路的输入。A/D 转换部分采用串行 A/D 转 换器进行模数转换，以 80C51 单片机作为控制核心。显示部分采 用 LCD1602 液晶显示，第一位显示温度的正负，其余显示温度值。 系统的整体设计框图如图 2-1。 图 2-1 系统整体框图
    2.2 系统原理框图及电路图 本电路中采用 5V 标准电压分别给 AD7705 与 80C51、LCD1602 供电，由于 REF+、REF-的电压范围为 1—3.5V。因此用 5V 电压 为 REF 提供 2.5V 左右基准电压。系统电路图如图 2-2。 图 2-2 系统整体硬件原理图 3.系统硬件设计 3.1.1 温度传感器选型 温度测量在人们的生产生活中占有重大作用。如体温测量、 室温测量等。发电厂、纺织、食品、医药、仓库等场所，对温度 的要求比较严格，因此对这些领域的温度进行实时监测和控制具 有很大现实意义。 温度传感器型号有很多，常用的有热敏电阻、PT100、Cu50 等热电阻类的传感器。选型要根据使用的具体温度范围和仪表的 输入信号要求来定。在工业生产过程中对于低温控制系统常选用
    的是 Cu50，而高温则选用 PT100。由于本设计要求测量温度范围 为：-50 度—+300 度，所以本设计选取 Cu50 作为温度测量传感 器。 3.1.2 温度传感器工作原理 此电路是基于 Cu50 为温度传感器所设计的，它是利用当 Cu50 在 0 摄氏度时它的阻值为 50 欧姆且它的阻值会随着温度的 上升而成均匀增长的，不同的阻值所对应的温度是唯一确定的。 Cu50 的分度表如下图 3-1.1 所示。 Cu50 铜热电阻的温度和阻值对应关系（公式计算） （1）-50℃
    60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 62.842 63.056 63.270 63.484 63.698 63.911 64.125 64.339 64.553 64.767 64.981 65.194 65.408 65.622 65.836 66.050 66.264 66.478 66.692 66.906 67.120 67.333 67.547 67.761 67.975 68.189 68.403 68.617 68.831 69.045 69.259 69.473 69.687 69.901 70.115 70.329 70.544 70.762 70.972 71.186 71.400 71.614 71.828 72.042 72.257 72.471 72.685 72.899 73.114 73.328 73.542 73.751 73.971 74.185 74.400 74.614 74.828 75.043 75.258 75.477 75.686 75.901 76.115 76.330 76.545 76.759 76.974 77.189 77.404 77.618 77.833 78.048 78.263 78.477 78.692 78.907 79.122 79.337 79.552 79.767 79.982 80.197 80.412 80.627 80.843 81.058 81.272 81.488 81.704 81.919 82.134 图 3-1.1 Cu50 分度表 3.1.3 温度传感器的接线方式 在工业的实际生产中，测量点一般在现场而显示设备或控制 设备一般都安装在控制室或者控制柜上，两者之间的距离可能数 十至数百米，而这数十米或数百米的导线上的电阻，若不消除其 影响，也会对温度的检测而产生很大的影响，所以在设计温度传 感器时，选择采用三线制的接线方式。即在 Cu50 热电阻的根部 一端连接一根引线，另一端连接两根引线，通过比较压差，便可 得知此时 Cu50 上的电压，进而可得知此时的温度。采用三线制 的接线方式，可以较好的消除引线电阻的影响。图 3-1.2 为三线 制接线原理图。
    图 3-1.2 三线制接线原理图 通过比较两电容的压差，便可较为精确的得到 Cu50 上的电压， 进而可知现在的温度，采用三线制的接线方式，消除了引线电阻 对 Cu50 的影响，使得实验的测量更为精确。 3.2.1 信号调理电路工作原理 信号调理电路是把来自传感器的模拟信号，变换为用于数据 采集、控制过程、执行计算、显示读出和其他目的的数字信号。 模拟传感器可测量很多物理量。如温度、压力、流量、运动、位 置、PH、光强等。但是传感器信号不能直接转换为数字数据，因 为传感器输出是相当小的电压、电流或变化。因此在变换为数字 数据之前必须进行调理。 所谓调理就是放大、缓冲或定标模拟信号，使其适合于模数 转换器（ADC）的输入。然后，ADC 对模拟信号进行数字化，并
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