基于热敏电阻的数字温度计

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电子信息工程学院电子设计应用软件训练任务

【训练任务】:

1、熟练掌握PROTEUS软件的使用;

2、按照设计要求绘制电路原理图;

3、能够按要求对所设计的电路进行仿真;

【基本要求及说明】:

1、按照设计要求自行定义电路图纸尺寸;

2、设计任务如下:

基于热敏电阻的数字温度计

设计要求

使用热敏电阻类的温度传感器件利用其感温效应,将随被测温度变化的电压或电流用单片机采集下来,将被测温度在显示器上显示出来:

●测量温度范围−50℃~110℃。

●精度误差小于0.5℃。

●LED数码直读显示。

本题目使用铂热电阻PT100,其阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆,在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。厂家提供有PT100在各温度下电阻值值的分度表,在此可以近似取电阻变化率为0.385Ω/℃。向PT100输入稳恒电流,再通过A/D转换后测PT100两端电压,即得到PT100的电阻值,进而算出当前的温度值。

采用2.55mA的电流源对PT100进行供电,然后用运算放大器LM324搭建的同相放大电路将其电压信号放大10倍后输入到AD0804中。利用电阻变化率0.385Ω/℃的特性,计算出当前温度值。

3、按照设计任务在Proteus 6 Professional中绘制电路原理图;

4、根据设计任务的要求编写程序,在Proteus下进行仿真,实现相应功能。【按照要求撰写总结报告】

成绩:_____

一、任务说明

使用热敏电阻类的温度传感器件利用其感温效应,将随被测温度变化的电压或电流用单片机采集下来,将被测温度在显示器上显示出来:

●测量温度范围−50℃~110℃。

●精度误差小于0.5℃。

●LED数码直读显示。

本题目使用铂热电阻PT100,其阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆,在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。厂家提供有PT100在各温度下电阻值值的分度表,在此可以近似取电阻变化率为0.385Ω/℃。向PT100输入稳恒电流,再通过A/D转换后测PT100两端电压,即得到PT100的电阻值,进而算出当前的温度值。

采用2.55mA的电流源对PT100进行供电,然后用运算放大器LM324搭建的同相放大电路将其电压信号放大10倍后输入到AD0804中。利用电阻变化率0.385Ω/℃的特性,计算出当前温度值。

二、元器件简介

1、AT89C51简介

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS,8位微处理器,俗称单片机。AT89C51 提供以下标准功能:4k 字节Flash 闪速存储器,128字节内部RAM,32 个I/O 口线,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。其引脚图

如图一所示。

图一AT89C51引脚图

VCC: 电源

GND: 地

P0 口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。

P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX)。

P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口,P2 输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,

此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX @DPTR)时,P2口送出高八位地址。在这种应用中,P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址(如MOVX @RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口:P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口,对P3 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。P3口亦作为AT89C51特殊功能(第二功能)使用,如表一所示。

表一AT89C51引脚号第二功能

RST:复位输入,晶振工作时,RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。ALE/PROG:地址锁存控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时,锁存

低8 位地址的输出脉冲。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器配置为片内振荡器时,石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

2、ADC0804

ADC0804是属于连续渐进式(Successive Approximation Method)的A/D转换器,这类型的A/D转换器除了转换速度快(几十至几百us)、分辨率高外,还有价钱便宜的优点,普遍被应用于微电脑的接口设计上,其引脚图如图二所示。

图二ADC0804引脚图

芯片参数:

工作电压:5V,即VCC= 5V。

模拟输入电压范围:0~5V,即0≤Vin≤5V。

分辨率:8位,即分辨率为1/2=1/256,转换值介于0~255之间。

转换时间:100us(fCK=640KHz时)。

转换误差:±1LSB。

参考电压:2.5V,即Vref=2.5V。

各个管脚的作用:

D0-D7:数字量输出端,输出结果为八位二进制结果;