温度测量控制系统
学生姓名：董锦锦学号：20105042051
学院：物理电子工程学院专业：电子信息工程
指导教师：马建忠职称：教授
摘要：温度的测量是生产生活中时常需要的工作，进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
关键词：温度传感器；高精度；总线标准化；高可靠性；测温系统
Temperature measurement and control systems Abstract：Temperature measurement is the production of life often need to work, in the 21st century, the temperature sensor is headed in high precision, multi-function, bus, standardization, high reliability and safety, development virtual sensor and network sensor, research monolithic temperature measuring system and other high-tech direction develop rapidly.
Key words：The temperature sensor; High precision; Standardization of the bus; High reliability; Temperature measurement system
1 绪论
1.1指导思想
本课题以PT100热电阻为温度检测元件，设计了一个对单点温度实时检测的单片机温度检测系统。
1.2基本设计内容及要求
使用PT100温度传感器（电阻值随温度变化），设计传感器放大电路，将传感器的电阻值转变为0~5V电压信号，将温度值显示出来。再设计控制电路，控制一个300W电热杯温度，使其能够稳定在设定的温度值[1]。
1.3电路特点
设计以测量显示部分电路为主，以单片机系统为核心，对单点的温度进行实时测量检测。并采用热电阻PT100作为温度传感器、op07作为信号放大器、ADC0809作为A/D转换部件，对于温度信号的采集具有大范围、高精度的特点。在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升，具有更高的性价比。
2电路设计
2.1总体设计思想 2.1.1方案论证
方案1：采用单片机测量并控制温度，测量电路采用电桥电路。此方案硬件
电路简单，但是需设计复杂的软件电路。
方案2：采用模拟电路测量并控制温度，测量电路采用电桥电路。此方案电路复杂，但是不需要软件电路的支持。
采用方案1，此方案硬件电路简单，易于构成。虽然软件复杂，单片机程序易于获取，且可以用软件校正温度的测量，使测量结果更加精确。 2.1.2原理框图
2.1.3硬件设计思想
电路中单片机采用的是89C51，是我们书中常用的单片机型号。
在温度信号的获取与放大电路中，以PT100为温度传感器获取温度信号，以放大器op07为信号放大器件[2]。
电热杯控制电路中，由于电热杯是使用220v 的强电，故需要与单片机电路隔离，采用的是继电器控制电热杯。用7409驱动继电器，二极管作为继电器的保护电路。
显示电路中由于需要显示带小数点的4位数字，采用的是4个Bcd7段带小数点的共阴数码管显示测量值，用8255扩展单片机的输出端口。
键盘电路中采用的是三个独立式按键修改温度的恒定值,按键分别是加、减、功能键。按下功能键便可修改温度值，按功能键不同次数可以选择加减的幅值，再次按功能键确定[3]。
A/D 转换的好与坏直接关系到整个系统的精确度。由于本系统测量的是温度
信号，响应时间长，滞后大，不要求快速转换，因此选用8位串型A/D转换器ADC0809便能能达到设计的基本要求。为进一步提高精度，可以直接采用12位A/D转换器，也可以采用过采样和求均值技术来提高测量分辨率。因为8位ADC0809其性价比更高，更重要的是我在课本上学的就是ADC0809，对它更加熟悉，所以本次设计我选用了ADC0809作为模数转换器。
2.2各主要电路及部件工作原理
2.2.1单片机电路
单片机采用89C51。AT89系列单片机对于一般用户来说，有下列明显的优点：①内部含有Flash存储器，在系统开发过程中很容易修改程序，可以大大缩短了系统的开发时间。②与MCS-51系列单片机引脚兼容，可以直接进行代换。
③AT89系列并不对80C31的简单继承，功能进一步增强，在我国这种单片机受到广泛青睐。
时钟显示：
单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。单片机的时钟产生方式有两种。
①内部时钟方式。②外部时钟方式。
图1 单片机的2种时钟方式
复位电路：
单片机的复位是靠外部电路实现的。单片机工作后，只要在它的RST引线上加载高电平，单片机就能够有效地复位[4]。
单片机通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。
图2 单片机的2种复位电路
单片机仿真引脚图：
图3 单片机电路
程序流程图：
程序主要由主程序和子程序两部分构成。主程序主要实现系统的初始化，键值处理，A/D转换，显示数据。
程序框图如图4所示
键盘流程图：
键盘框图如图5所示
图4 程序流程图
图5 键盘流程图
温度信号的获取与放大
在本电路中，以PT100为温度传感器获取温度信号，以放大器op07为信号
