基于单片机热敏电阻温度采集

毕业设计说明书

第一章序论

1.1课题研究的意义

温度是工业生产中主要的参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。单片机在工业生产中的应用尤其广泛，温度采集系统则是单片机在工业生产中的一个典型的应用。采用单片机对温度进行采集不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。

随着嵌入式系统开发技术的快速发展及其在各个领域的广泛应用，单片机已经以其体积小、功能强、价格低、使用灵活等特点显示出了明显的优势和广泛的应用前景。作为一名测控技术与仪器专业的学生，理应对单片机有更深的了解，此次针对89C51型单片机在温度控制方面的应用，对温度恒定系统进行了分析并给出了具体的解决方案。

1.2课题研究的背景和当今发展趋势

数据采集系统始于20世纪50年代，1965年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非熟练人员操作，并且测试任务由测试设备高速自动控制完成。由于该种数据采集系统具有高速属性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。

20世纪70年代中后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机融为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因而获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，另一类是工业现场数据采集系统。

20世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了极大的发展，开始出现了，通用的数据采集与自动化测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪器仪表和采集器、通用接口总线和计算机等构成。例如：国际标准ICE625（GPIB）接口总线系统就是一个典型的代表。这类系统主要用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。

时至今日，由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的数据采集系统。现代的数据采集系统，在系统初始化、编程、修改、扩充等方面，变得比过去更加容易。A/D变换器的技术发展，允许以更高的分辨率，更快的采集速度和更低的成本，实现更精密的测量。目前，数据采集系统的一种较为肯定的发展趋势是：把个人计算机同数据采集系统结合起来，实现测量和控制任务的自动化

随着科学技术的发展和数据采集技术的广泛应用，对数据采集系统的各项指标，如采样率、分辨率、存储深度、数字信号处理的、抗干扰能力等方面提出了越来越高的要求，这时超高速数据采集系统应运而生。

单片机的发展方向是不断强化控制功能（即将更多的外围电路单元集成到CPU）、低功耗（一边电池供电）、低成本（例如在CPU芯片内，按用途分别集成成不同的电路，形成系列化产品，这样既能满足了不同领域的需求又降低了成本）

单片机主要面向工业控制，工作环境比较恶劣，如高温、强电磁干扰，甚至含有腐蚀性气体，再太空中工作的单片机控制系统，还必须具备抗辐射能力，因而决定了单片机CPU与通用微机CPU具有不同技术的特征和发展方向：1抗干扰性强2可靠性高3控制能里往往很强指令系统比微机系统简单5更新换代速度比通用微机吃力慢的多。

本文是基于单片机热敏电阻电路设计

第二章总体设计

1 系统功能

2 需求设计分析

2.1 总体需求

结合当前我的设计及设计情况，具体以下任务需求：利用AT89C51单片机和负温度系数热面电阻的组合编程实现温度实时测量和LED显示。温度的测量范围为-20℃到80℃，当按下显示温度的键时，通过检查热敏电阻两端电压，经过计算得到实时电压，再显示出来。

2.2硬件的需求

基于设计需要并从经济角度考虑，我选择了89C51单片机作为硬件支持，它是一个低电压，高性能CMOS8位单片机大有4K字节的可以反复擦写的程序寄存器(PENROM)。和128字节的存取数据存储器（RAM），这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产，并且能够与MCS-51系列的单片机兼容。片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元，由较强的功能的89C51单片机能够被应用到控制领域中。

2.3软件的需求

选定了硬件后就需要编写软件了，本设计选用的编程软件为C语言。同硬件的设计一样，软件也是分块进行的。主要包括以下部分的程序：系统初始化程序、键盘扫描程序、A/D转换程序、温度计算程序、各部分程序由主程序（main.c）调用，组成一个整体。

2.4单片机选择

AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。该器件时INTEL公司生产的MCS-51系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS-51的CMOS产品。不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，而且继承和扩展了MCS-48单片机的体系结

构和指令系统。

（1）中央处理器ATC51简介

①AT8951的特点

AT89C51具有以下几个特点：

AT80C51与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；

片内有4K字节在线可重复编程快擦写程序存储器；

全静态工作，工作范围：0Hz~24MHz；

三级程序存储器加密；

128×8位内部RAM；

32位双向输入输出线；

两个十六位定时器、计数器

五个中断源，两级中断优先级；

一个全双工的异步串行口；

间歇和掉电两种工作方式。

②AT89C51的功能描述

AT89C51时一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4K字节的在线可重复编写程序、快速擦除速写入程序的储存器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为10年。它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可以完全替代MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。

AT89C51可构成正真的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程，而且擦鞋时间仅需10毫秒，仅为8751/87C51的擦出时间的百分之一，与8751/87C51的12V电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。

工作电压范围宽（2.7V-6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz-24MHz之间，比8751/87C51等51系列的6MHz-12MHz更具有灵活性，系统能快能慢。

AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。P0口时三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口直接用于对外部存储器的读/写操作。

③AT89C51引脚功能

3传感器工作原理与性能

3.1传感器的工作原理

传感器的核心元件是热敏电阻。热敏电阻时双端温度敏感原件。当温度发生变化时热敏电阻的阻值也发生变化，在不同温度下，热敏电阻都有一个固定的阻值与温度相对应，并且只要热敏电阻没有损坏，这种对应关系具有重复性。热敏电阻阻值随温度变化的响应值是高度的非线性响应。在热敏电阻的量程范围内，温度较小的变化都会引起热敏电阻阻值相对较大的变化，绝大数热敏电阻具有负温度系数特性，即随着温度的升高，电阻值下降；其特性曲线如下