2022年电子系统综合设计数显温度测试仪 .pdf

目录第一章设计方案 . 1 1.1 设计目的 . 1 1.2 设计要求 . 1 1.3 方案说明 . 1 第二章设计框图 . 2 第三章功能模块 . 3 3.1 温度采集电路 . 3 3.2 放大电路 . 4 3.3A/D 转换电路 . 4 3.4 按键控制电路 . 5 3.5 显示电路 . 6 第四章设计总体原理图. 7 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 1 第一章设计方案1.1 设计目的1. 学会掌握0809 单片机 .A/D 转换芯片的用法；2. 学会掌握8051 单片机用法；3. 培养查阅资料的能力。1.2 设计要求1.采用八位单片机作为控制芯片。2.测量传感器采用1K电阻应变片3.变换电路采用全桥方式，采用仪用放大器4.要求可通过键盘设置参数如：应变量修正系数5.采用线性电源，AC220V 15%供电1.3 方案说明由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，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，这种设计需要用到 A/D 转换电路。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 2 第二章设计框图基于 AT89S52 型单片机的温度测量控制显示系统利用 AD590 感温效应，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，选用 AT89S52 型单片机作为主控制器件进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来， 这种设计需要用到A/D 转换电路， 通过 4 位共阴极 LED 数码管并口传送数据，实现温度显示。此外在外加的报警电路方面控制也比较方便。系统的框图如下：1. 主控制器 -AT89S52单片机单片机 AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。2. 显示电路显示电路采用4 位共阴极LED数码管，从P1口的 P1.0 到 P1.3 输出段码 ,P1.4 到 P1.7口输出片选信号。3. 温度传感器温度传感器使用的是感温电阻，他可以感应环境的温度，并且他的输出与外界的温度是成线性的关系。4. 信号放大电路在本次课程设计中，为了让输入的信号能够驱动相应的电子元件，我们采用了三级的放大电路，用的运算放大器是UA741。5.A/D 转换器为了使该系统实现智能化和自动化，本课设使用了单片机进行控制，用到单片机则就要把输入进来的模拟信号进行数字化的转化，常见的模数转换元器件有很多，在本次课设中，为了提高系统的准确性，使用了ADC0804元件。6. 按键控制电路本课设要求系统可以通过键盘的设置来设定一些参数，比如温度上下限报警值，当温度达到这类数值的时候就要进行相应的报警，为此我们加入了键盘控制电路，外接光敏电阻和名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 3 蜂鸣器的装置。第三章功能模块3.1 温度采集电路图 1 温度采集电路温度采集主要用到了铂电阻Rt100 的温度传感特性。PT100 温度传感器是一种以铂(Pt)做成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数,其电阻阻值与温度的关系可以近似用下式表示：在 0 650范围内： Rt =R0 (1+At+Bt2) 在-2000范围内： Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t-100)t3) 式中 A、 B、C 为常数，A=3.96847 10-3；B=-5.847 10-7；C=-4.22 10-12；由于它的电阻 温度关系的线性度非常好，因此在测量较小范围内其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+ T) 其中 =0.00392, Ro为 100( 在 0的电阻值 ),T 为华氏温度，因此铂做成的电阻式温度传感器，又称为PT100。PT100 温度传感器的测量范围广：-200 +650，偏差小，响应时间短，还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点，其得到了广泛的应用，本设计即采用PT100 作为温度传感器。主要技术指标：测温范围： -200650 摄氏度测温精度： 0.1 摄氏度稳定性： 0.1 摄氏度当温度发生变化时，铂电阻的阻值会发生变化，而铂电阻的阻值又与温度呈现一一对应。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 4 3.2 放大电路在许多需要A/D 转换和数字采集的系统中，多数情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足A/D 转换器对输入信号电平的要求， 再次情况下必须选择一种符合要求的放大器。放大器的选择好坏对提高测量精度也十分关键， 根据查阅的相关资料，在放大器电路精选中，一般在首级放大器有低噪声、低输入偏置电流、高共模抑制比等要求的大多采用自制的三运放结构，如下图3-2 所示，三运放中由 A1、A2 构成前级对称的同相、反相输入放大器，后级为差动放大器，在这个结构图中，要保证放大器高的性能，参数的对称性与一致性显得尤为重要，不仅包括外围的电阻元件R5 与 R7、R8 与 R9、R10 与 R11，还包括A1 与 A2 放大器的一致性。图 2 放大电路3.3A/D 转换电路A/D 转换器采用美国Harris 公司的 74LS47 （双电源 5V 供电），它包含3 1/2 位数字A/D转换器， 可直接驱动发光二极管（LED） 。 内部设有参考电压、七段译码器、 独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零、参考源和时钟系统等功能。将高性能、低功耗和低成本很好的结合在一起，它有低于10 V 的自动校零功能，零漂小于1 V/，低于 10pA 的输入电流，极性转换误差小于一个字。真正的差动输入和差动参考源广泛用于各种单片测量单元。可用于组装成各种数字仪表或数控系统中的监控仪表，广泛用于电压、电流、 温度、压力等各种物理的测量。封装形式有DIP40 、LQFP44 或 QFP44 等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 5 图 3 A/D 转换电路3.4 按键控制电路图 4 按键控制电路本课设要求系统可以通过键盘的设置来设定一些参数，所以在这里就用了三个按键和一个蜂鸣器， 三极管以及两个发光二级管。在本系统中， 控制电路和复位电路是搭建在一起的，这样就可以在系统达到极限的时候能够自己复位，从而就能够有效的保护好整个系统的安全性和可靠性了。 由上图课件， 当系统出现问题的时候，左边的二极管就会发光从而使得其旁边的蜂鸣器发出响声来报警，在此同时右边的复位电路也会被开启，从而能够有效地是系统得到安全保护。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 6 3.5 显示电路当温度测量完之后，要通过显示电路将测量值显示出来。显示电路由74LS47 以及数码管构成。其中，数码管是七段数码管, 采取共阴极接法，即阴极接到一起，其余的各个管脚与 74LS47 芯片的管脚及单片机的一些引脚一一对应连接。其电路图如下面所示。注意：这四个七段数码管采用了总线的连接方式，即数码的七段a,b,c,d,e,f,g,分别连接在一起， 再用总线连接好， 同理四个数码管的片选信号也是用总线的连接方式连接在一起的，从而方便单片机对其的控制。图 5 显示电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 7 第四章设计总体原理图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -