单片机课程设计之热敏电阻测温

1、JIUJIANG UNIVERSITY单片机课程设计报告题目热敏电阻温度采集系统设计院系电子工程学院专业自动化姓名xxxxxxxx班级学号_xxxx指导教师xxxx日期2012-2-232第一部分：设计背景.3第二部分：系统主要功能.5第三部分：电路设计与参数选择.5第四部分：系统软件设计.11第五部分：系统调试与仪器使用.21第六部分：测试数据与结果分析.23第七部分：使用说明书.23第八部分：总结.243热敏电阻温度采集系统设计摘要温度在人类的生活中扮演着极其重要的角色,在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业温度的测量及为重要。本次课程 设计采用单片机了STC12C5A60S2口10K

2、 NTC热敏电阻为核心器 件来设计热敏电阻测温系统。 通过NTC热敏电阻对外界温度信号 进行采集，由于热敏电阻的阻值随外界温度变化而变化，再通过测量电路把阻值的变化转换为电压的变化，利用STC12C5A60S2单片机的集成AD把采集到的模拟电压信号转换为数字信号，利 用单片机对数字信号进行处理后就可以得到相应的温度值，从而完成了对温度的测量。该系统采用了STC12C5A60S单片机、NTC热敏电阻、共阴 极数码管显示、电容、排阻、晶振、电阻等元器件。关键字:STC12C5A60SS片机、热敏电阻、测温系统第一部分设计背景在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活 在哪里，从事什么

3、工作，无时无刻不在与温度打着交道。白18世纪工 业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%勺工业部 门4都不得不考虑着温度的因素。温度对于工业如此重要，由此推进了 温度传感器的发展。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。在工农业生产中，温度检测及其控制占有举足轻重的地位， 随着 现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。要达到较高的测量精 度需要很好的解决引

4、线误差补偿问题、 多点测量切换误差问题和放大 电路零点漂移误差等问题，使温度检测复杂化。模拟信号在长距离传 输过程中，抗电磁干扰时令设计者伤脑筋的问题， 对于多点温度检测 的场合，各被检测点到监测装置之间引线距离往往不同，此外，各敏 感元件参数的不一致，这些都是造成误差的原因，并且难以完全清除。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等 优点，成为白动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。 采用单片机对温度采集进行 控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大 幅度提局被控数据的技术指标，从而能够大大提局产品的质量和数

5、量。5第二部分系统主要功能本系统测量的温度范围为 2-42摄氏度,可以通过数码 管直观地显示出当前温度值。第三部分电路设计与参数选择1、设计原理图1如图1所示，当外界温度变化时，热敏电阻的阻值随着发生变化，热敏电阻上分得的电压发生变化，通过单片机的IO口和集成AD5V热敏电阻6可以获得热敏电阻的电压值为V,通过计算得出热敏电阻的阻值变化 规律R=V*R1/(5-V)。由于热敏电阻的阻值与温度有表1的对应关系，7将各对应值用数组形式写入程序，通过查表便可以得到此时外界的温 度值温度（摄氏度）阻值（千欧姆）温度（摄氏度）阻值 （千 欧姆）温度（摄氏度）阻值（千欧姆）225.71712.6327.7

6、324.61812.1337.4423.61911.6347.1525.52011.2356.9621.62110.7366.6720.72210.3376.4819.82310.0386.2919.0249.6396.01018.2259.2405.81117.4268.9415.61216.7278.8425.41316.0288.7435.21415.4298.6445.081514.8308.5454.81614.2318.4464.62、硬件电路A.AT89C5230pf3、元器件选用及连接元件号元件名称元件说明1电源5V2电阻R110KC130pfC2R110kRV1热敏电阻-10

7、0|一X12918P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1/T2EXP1.0/T2EAALEPSENRSTXTAL219-IXTAL11716151413121110P3.7/RD6P3.6/W：P3.5/T1二l1rP3.4/T0-P3.3/INTP3.2/INT42 11P3.1/TXL inP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A922_ 21P2.0/A821P0.7/AD7P0.6/AD6-P0.5/AD5-P0.4/AD4P0.3/AD3-P0.2/AD2-P0.1/AD1

8、P0.0/AD02812722632542221323334353637383923456789RESPACK-893热敏电阻R10K4电容C310uF5电阻R24.7K6电容C130pF7电容C230pF8晶振X112MHZ9排阻RP110K X 810数码管8段共阴11单片机STC12C5A60S2表2系统所用的元器件及说明如表2所示。引脚连接安排为：P1.1引脚接热敏电阻，RSEI脚接复位电路，XI、X2连接用来起振，P2.7-P2.4引脚接数码管的1、2、3、4, P0.0-P0.7引脚接数码管的a b c d e f g h和10K的排阻。4、硬件选用i.热敏电阻的选用热敏电阻器的热

9、敏电阻有电阻值随温度升高而升高的正温度系 数（简称PT。热敏电阻和电阻值随温度升高而降低的负温度系数 称NTC热敏电阻。（简10NT曲敏电阻器，是一种以过渡金属氧化物为主要原材料，采用 电子陶瓷工艺制成的热敏半导体陶瓷组件。这种组件的电阻值随温度升高而降低，利用这一特性可制成测温、温度补偿和控温组件，又可 以制成功率型组件，抑制电路的浪涌电流。电阻温度特性可以近似地用下式来表示：R= R*EXPB*(1/T-1/T)式中：R、R分别表示NT桥温度T(K)和额定额 定温度TN(K)下的电阻值，单位Q, T、TN为温度，单位K (TN(k)=273.15+TN(C)。B,称作B值，NT敏电阻特定的

10、材料常 数(Beta)。由于B直同样是随温度而变化的，因此NT敏电阻的实际 特性，只能粗略地用指数关系来描述，所以这种方法只能以一定的精 度来描述额定温度或电阻值附近的有限的范围。电阻一温度关系：NT燃敏电阻器CWF2-502F3950温度点的电 阻值，即电阻一温度关系表。NT敏电阻器CWF2-502F3950测温范 围为-55C,125 C，其电阻值的变化范围为250062 Q,242.64Q 。如表1所示，列举了2-42摄氏度的电阻温度关系。2. STC12C5A60S夺片机的选用及单片机资源安排2.1 STC12C5A60S2概述本次课程设计核心元件是单片机STC12C5A60S 2下面

11、对STC12C5A60S2简单的概述112.1.1基本构造STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器（CPU、程序存储器（Flash）、数据存储区（SRAM定时/计数器、UAR碑口、串口2、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA看门狗及片内R/C振动器 和外部晶振等模块。STC12C5A60S系列单片机几乎包含了数据采集 和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片内系统。TMP：IMPALZ2.1.2性能特点60KB的Flash片内程序存储器、256字节的内部随机存取数据存储器（RAM、1024字节的外部存储器、1K字节的数据Flash存储（EEPRQM ISP（在系统可编程）/I

12、AP（在应用可编程）、看门狗、 内部PSW4rnUTJT IITJLCOLTD.Uzui1VrPort! WffB4卜Purr 顿存ftiPori gHrPori 心单片机STC12C5A60S的基本构造如图3所示:ACCYTALVON泠IPOK P3-P*J512集成MAX81传用复位电路、外部掉电检测电路、时钟源：外部 精度晶体/时钟，内部R/C振荡器、4个16位定时器、3个时钟输出 口、7个外部中断I/O口、PWM（爵）/PCA（可编程计数器阵列，2路）、A/D转换，10位精度ADC共8路.2.1.3 STC12C5A60SS片机资源利用本次课程设计， 主要应用了STC12C5A60S2

13、片机中中央处理器（CPU、高速A/D转换、外部晶振等模块。第四部分C 语言程序流程图及代码主函数流程图:13中断流程图:AD数码管显示顷二7开始匚二查表获取温度的十位段码数码管i显示十位n查表获取温度的个位段码数码管2显示温度的个位U数码管3显示,14系统C程序代码:Config.h 代码:#ifndef _CONFIG_H_#define _CONFIG_H_#include #define FOSC 12000000L#define ADC_POWER 0 x80#define ADC_FLAG 0 x10#define ADC_START0 x08#define ADC_SPEEDLL

14、0 x00#define ADC_SPEEDL 0 x20#define ADC_SPEEDH 0 x40#define ADC_SPEEDHH 0 x60#define ADC_POSITION 1#define NUX_DATA P0#define NUX_SEG P2void Delay_ms(unsigned int ms);void InitADC();#endifMain.c代码：#include config.hunsigned int code Ttable422=2,257,3,246, 4,236, 5,225, 6,216, 7,2078,198 9,190 10,182

15、 11,174 12,167 13,160 14,154 15,148 16,142 17,136 18,131 19,126 20,121 21,116 22,11223,107 24,103 25,100 26,96 27,92 28,89 29,86 30,82 31,80 32,77 33,74 34,71 35,69 36,66 37,64 38,62 39,60 40,5841,5642,54 43 , 52 ; /此数组保存热敏电阻的温度值(从2-43摄氏度)，超出无效unsigned char code TableDATA13=0 x3F, 0 x06, 0 x5B, 0 x4

16、F, 0 x66, 0 x6D,0 x7D, 0 x07, 0 x7F, 0 x6F/*0-9*/,0 x00/*无*/, 0 x02, 0 x39,/数码管数字0-9unsigned char code TableSEG 4 = 0 xEF,0 xDF,0 xBF,0 x7F;/数码管位置0-3/AD通道位置0-7/数码管段选/数码管位选/延时函数/初始化AD功能15unsigned char show4;/定义温度全局 /*函数名称:void Delay_ms(unsigned int ms)功能描述：延时函数一输入:unsigned int ms延时时间输出：无全局变量：无调用模块：无*

17、void Delay_ms(unsigned int ms)for(;ms0;ms-);/*函数名称：void adc_isr() interrupt 5*功能描述：AD中断，获取AD数据*输入：无*输出:show*全局变量：show*调用模块：Delay_ms*/void Adc_isr() interrupt 5unsigned char i;unsigned int m;m = ADC_RES;/计算此时热敏电阻阻值m = (100*m)/(255-m);/计算此时的温度值for(i=41;i= Ttablei1 & m 0;j-)for(i=0;i4;i+)/数码管扫描NUX_

18、SEG = TableSEG3-i;NUX_DATA = TableDATAshowi;Delay_ms(100);NUX_DATA = 0 x00;第五部分系统调试与仪器使用1、系统调试的仪器选用及其使用如表3所示仪器名称仪器用途万用表检测电路的通断、短路、测量电阻、电压、电流起子撬下单片机程序卜载电路板下载程序给单片机电烙铁修改电路板上的错误17电脑用来编写程序、修改程序，仿真等表32、系统调试及调试故障的检测与分析第一步 用下载程序的电路板和电脑给单片机下载编写好的程序第二步 将下载好的单片机安装在设计的电路板上，给电路板接上5V的电源（接上电源后，数码管没有显示。分析：电路出现短路或者

19、断 路或者连线有误；检测：用万用表测量单片机正负引脚有电压，测 量各引脚之间的电阻，核对电路图及其电路板上的连线，一切正常。分析：电路板焊接无误，程序出现问题）第三步 在电脑上修改原有的程序，并且将程序下载到下载电路板上， 用下载电路板上的热敏电阻测温系统进行检测（修改程序后，数码管有显示，但是没有规律 分析：程序出现错误）第四步 在电脑上继续修改原有的程序，并且将程序下载到下载电路 板上，用下载电路板上的热敏电阻测温系统进行检测（修改程序后， 数码管有显示，且运行正常）第五步 将修改好的程序用下载程序的电路板和电脑下载到单片机（数码管显示正常，但是与下载电路板上的热敏电阻测温系统有1摄 氏度的温度差距，并且显示的温度数字不停地左右跳动 分析：实际电路使用的电阻和程序里给定的电阻有差距，A/D转换扫描的频率太快；检测：修改程序，将温度计算公式加1,减小A/D转换扫描的频率）第六步 将修改好的程序用下载程序的电路板和电脑下载到单片机（成功正确显示）18第六部分测试数据与结果分析1、 测试数据1让该热敏电阻测温系统处于空气中时，温度显示为12摄氏度