完整版)测控电路毕业课程设计温度测量控制系统

1、测控系统设计论文题目：温度测量控制系统学生姓名：刘涛院（系）：自动化工程学院专 业：测控技术与仪器2011 年 4 月目录1.摘要 31.1 指导思想 31.2 基本设计内容及要求 31.3 电路特点 32.电路设计 32.1 总体设计思想 32.1.1 方案论证 32.1.2 原理框图 32.1.3 硬件设计思想 42.2 各主要部件及电路工作原理 42.2.1 单片机电路 42.2.1.1时钟显示 42.2.1.2复位电路 52.2.1.3程序流程图 62.2.1.4键盘流程图 72.2.2 温度信号的获取与放大 72.2.2.1PT100 温度传感器 72.2.2.2信号放大电路 92.

2、2.2.3 温度值计算过程 92.2.3 模数转换单元电路 92.2.4 按键电路 112.2.5 显示电路 122.2.6 电热杯控制电路 143.数据的处理 144. 小结 155.设计体会及今后的改进意见 . 155.1 体会 155.2 改进意见 15参考文献 16附录：元器件清单 171 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。Abstract: Temperature measurement is the production

3、 of life often need to work, in the 21st century, the temperature sensor is , multi-function, bus, standardization, develop rapidly.关键词： High precision, multi-function, bus, standardization,；允通电流w 5mA。另外， PT100 温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等 优点。图5键盘流程图鉑热电阻的线性较好，在0100摄氏度之间变化时，最大非线性偏差 小于0.5摄氏度。鉑热电阻阻值与温度关系

4、为： -200CV tv 0C时，RRt =100* 帀+At+Bt?+Ct3*(t 100 ; 0CW t 850C 时，；在常温0100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化 为：，当温度变化c, PT100阻值近似变化0.39。222.2信号放大电路对信号放大，我使用了低价格、高精度的仪器放大器OP07,它运用方便，0是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路，可以 通过外接电阻方便的进行各种增益的调整。其增益计算公式为：222.3温度值计算过程由于AD检测到的模拟电压值计算可到的值，然后利用如下公式求出温度值:C:Cuu-p-ri81託pLUIR1RJ22Jvcc

5、1cARI、J1R.5LOKOPO?klGJ5020SCl10i1图6温度的获取与放大电路223模数转换单元电路ADC0809是带有8位AD转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的 控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式 AD转换器，可以和单片机直接 接口。它是美国国家半导体公司的产品， 是目前国内最广泛的8位通用的 AD转换的芯片。ADC0809的内部逻辑结构如图2-2所示图7 ADC0809内部逻辑结构OIt-TcEEA B c由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个AD转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用

6、AD转换器进行转换。三态输出锁器 用于锁存AD转换完的数字量，当0E端为高电平时，才可以从三态输出 锁存器取走转换完的数据。引脚结构如图2-3所示。INI*7ToTTTTPVTTTM5IM62 ft亘亘Z120T17T5图8 ADC0809引脚结构ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将 A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码 后被选中的通道的模拟量送入转换器进行转换。A, B和C为地址输入线,用于选通IN0 IN7上的一路模拟量输入。通道选择表 1如下:CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN511

7、0IN6111IN7表1通道选择模数转换电路仿真图:224按键电路键盘电路中采用的是三个独立式按键修改温度。按键电路仿真图:225显示电路在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使 用LED数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置 灵活，与单片机接口简单易行。LED数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。图 8为 0.5英尺LED数码管的外形和引脚图，其中七只发光二极管分别对应 ag 笔段构成“”字形另一只发光二极管 Dp作为小数点。因此这种 LED显示 器称为七段数码管或八段数码管。图11 LED数码管当LED数码管与单片机相连时，一般将 LE

8、D数码管的各笔段引脚a、 b、，、g、Dp按某一顺序接到MC&51型单片机某一个并行10 口 D0D1、，、 D7,当该I0 口输出某一特定数据时，就能使 LED数码管显示出某个字符。LED数码管编码方式有多种，按小数点计否可分为七段码和八段码； 按共阴共阳可分为共阴字段码和共阳字段码，不计小数点的共阴字段码与 共阳字段码互为反码；按a、b、，、 g、Dp编码顺序是高位在前，还是低 位在前，又可分为顺序字段码和逆序字段码。甚至在某些特殊情况下将a、 b、，、g、Dp顺序打乱编码。表2为共阴极和共阳极LED数码管几种八段 编码表。共阴顺序小数点暗共阴逆序小数点暗共阳顺序小数点亮共阳顺序小数点暗D

9、p g f e d c b a16进制a b c d e f gDp16进制0 0 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 0013FH0FCH40HC0 H0 0 0 0 0 1 10 1 1 0 0 0 01006H060H79HF9 H0 1 0 1 1 0 11 1 0 1 1 0 1215BH0DAH24HA4 H0 1 0 0 1 1 11 1 1 1 0 0 1314FH0F2H30HB0 H0 1 1 0 0 1 10 1 1 0 0 1 14066H066H19 H99 H0 1 1 0 1 1 01 0 1 1 0 1 1516DH0B6H12 H92 H60 1 1 1

10、 1 1 07DH1 0 1 1 1 1 1BEH02 H82 H1070 0 0 0 0 1 1107H1 1 1 0 0 0 0 0E0H78 HF8 H80 1 1 1 1 1 117FH1 1 1 1 1 1 1 0FEH00 H80 H90 1 1 0 1 1 116FH1 1 1 1 0 1 1 0F6H10 H90 H表2 共阴极和共阳极LED数码管几种八段编码显示电路仿真图：226电热杯控制电路电热杯控制电路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。其电路仿真图如下:3.数据的处理数据处理流程图:川:始Ni舁平均位保 疗此次结果IF采样1F加图

11、14数据处理流程图4. 小结本方案设计完成温度测量及控制的任务。由总体电路可知此温度测量 控制系统硬件电路由于单片机的使用简单明了，每一部分功能较为单一集 中，便于设计及排查问题，但软件方面较为复杂。使用PT10 0作为温度传感器元件，可用连续采样取平均值的方法减少误差，使结果较为准确。5. 设计体会及今后的改进意见5.1体会温度检测是工业过程控制中一个重要参数，在本次课程设计中，通过 对测控电路、传感器和单片机的综合运用，查阅大量资料，上网搜集信息顺利完成了预期的任务。测控电路是测量与控制相结合的课程，需要用到各方面综合的知识，这也是本学期开设这门课程的目的。在设计过程中，单纯一方面的知识是

12、无法完成设计任务的，只有多学科的综合运用才能顺 利完成各单元电路的设计，从而达到要求，这是我过去实验或课程设计所 未曾经历的。本次测控电路课程设计虽未做出实物来， 但同样锻炼了我的动手能力， 特别是对于 Pretel 软件的使用更加熟练，为将来的学习及工作都打下了 好的基础。5.2 改进意见 本设计中使用单片机测量温度，通过继电器控制单片机的方案，需要准确的单片机程序，并且可以尝试设计智能系统，控制测量温度的数值或 范围，功能将更加完善。参考文献1 张国雄 .测控电路 （第三版） . 机械工业出版社 .2008.12 李华 .MCS-51 系列 单片机 实用 接口技术 . 北京 航空 航天大学 出版 社.1993.83 何道清 张禾 谌海云 . 传感器与传感器技术（第二版） . 科学出版 社.2008.34 黄继昌，张海贵，郭继忠 . 实用单元电路及其应用 M. 人民邮电出社， 20025 沙占友，王彦朋，孟志永 . 单片机外围电路设计 M. 电子工业出版社，20036 张