《单片机控制技术》期末课程设计
题目：基于热敏电阻的数字温度计
专业：新能源科学与工程
班级：
成员：
完成日期：2015年12月26日
1 设计任务及要求
设计任务：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。
要求：（1）测量温度范围−50℃～110℃。（2）精度误差小于0.5℃。（3）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AD0808中。利用电阻变化率0.385Ω/℃的特性，计算出当前温度值。我们也考虑到当测量温度低于（或高于）所测温度时会对该测量装置造成损坏，所以可以添加一个温度报警装置，因为该课程并无严格要求，所以在下面我们会简单带过。
2 方案设计与论证
2.1温度传感器的选择
方案一：
采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成（热电偶的构成如图 2-1），热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小，但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺点，并且这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。
图 2-1热电偶电路图
系统主要包括对A/D0808的数据采集，自动手动工作方式检测，温度的显示等，这几项功能的信号通过输入输出电路经单片机处理。还有复位电路，晶振电路，启动电路等。故现场输入硬件有手动复位键、A/D 转换芯片，处理芯片为51 芯片，执行机构有4 位数码管、报警器等。系统框图如 2-1-2所示：
图 2-1-2热电偶温差电路测温系统框图
方案二
我们用铂电阻PT100作为传感器。热电阻PT100是最常用的温度传感器之一，与其他热敏电阻相比，它的主要优点是测量精度高（可精确到0.1摄氏度），线性度好，测量范围广（-200℃～650℃），性能稳定，使用方便，完全满足设计要求，所以我最终选择铂电阻PT100采用热敏电阻PT-100测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0—100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度。当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。
该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器数码显示器进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间。系统框图如图 2-1-3所示：
测温
模块信号放大
器AD 转换模块单片机显示模
块
报警装置
设置上
下限
电
源模块
图2-1-3温度测温系统框图
从以上两种方案，容易看出方案一的测温装置可测温度范围宽、体积小，但是线性误差较大。方案二的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次设计采用了方案二。
2.2微处理器ADC0808
ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件（如图2-2）。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D 转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D 转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D 转换。
ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下：
1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。
8、14、15和17～21：8位数字量输出端。
22（ALE ）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
6（START ）： A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns 宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D 转换）。
7（EOC ）： A/D 转换结束信号，输出，当A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
9（OE ）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
10（CLK ）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ 。
12（VREF （+））和16（VREF （-））：参考电压输入端
11（Vcc ）：主电源输入端。
单 片 机 越线报警
中断控制查询
键盘 微机 数学显示 传感器 放大处理 正常工作指标
A/D 变换 被测物
