温度测量仪设计word版

2010年电子技能竞赛设计与总结报告

课题：温度测量仪

学院：信息学院

专业：电子信息工程

小组：奥拉星

参赛时间：2010年11月15～12月1号

温度测量仪的设计 (3)

前言 (3)

一、总体硬件方案设计 (3)

1.1、温度传感器的放大电路设计 (4)

1.2、TLC549 模数转化电路设计 (6)

1.3、显示电路设计 (6)

1.4、无线发送与接收模块的选择与设计 (7)

二、总体的软件程序的设计 (8)

2.1 温度数据采集和数据处理子程序的设计 (8)

图8 温度采集和处理流程图 (8)

2.2温度显示、保存处理的子程序设计 (8)

2.3 无线发送与接受的子程序的设计 (9)

2.3 十组温度查询的子程序设计 (10)

三、调试与结果分析 (11)

3.1 调试仪器及方法 (11)

3.2 测试数据 (11)

3.3 软、硬件调试与故障原因分析 (11)

四、结论 (11)

五、参考文献 (12)

附录一硬件原理图及PCB板 (12)

附录二软件程序代码 (13)

温度测量仪的设计

[摘要]本文设计了一个基于集成温度传感器AD590的温度测量仪设计，它的主要功能是利用集成温度传感器AD590，TLC549,51单片机,1602,PT2262,SC2272设计了一个能够测温及其无线传输并显示温度的智能温度测量仪。其中AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。

关键字：51单片机、AD590温度传感器、PT2262、SC2272，TLC549

前言

随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，一般可以归纳以下几个方面。

(1)扩展检测范围

现在工业上通用的温度检测范围为200～3000℃，而今后要求能测量超高温度与超低温度。尤其是液化气体的极低温度测量更为迫切，入10K以下温度测量为当今研究的重要课题。

(2)扩大测温对象

温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测温。应用范围已经从土业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业以及航天工业领域。

(3)发展新型产品

利用以前的检测技术生产处适应于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足用户需要。同时利用新的检测技术制造出新的产品。

(4)适应特殊环境下的测温

对许多场合中的温度检测器有特殊要求，入防硫、防爆、耐磨等性能要求；又如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。

因此，本设计方向就是在温度测量远距离传送和保存方面进行有效的探索。

一、总体硬件方案设计

本系统分为两大部分，一部分为温度采集模块、51单片机及发送模块，另一部分为远距离数据的接收模块与51单片机。

温度采集及发送部分：本设计利用AD590进行温度的测量，在经过电压跟随器，放大电路放大、调整之后通过A/D转换器TLC549将模拟电压信号转化为数字信号，A/D转换之后的数据送到单片机1进行处理，单片机1控制液晶显示器，将温度值在液晶显示器上进行显示，在通过PT2262进行无线发送。

接收及显示部分：用SC2272进行无线接收，接收后的数据送到单片机2，单片机2控制液晶显示器进行显示。

结构图如下：

图1 发送模块框架图

图2 接收模块框架图

1.1、温度传感器的放大电路设计

AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源，它会将温度转换为电流，在8051的各种课本中经常看到。其规格如下：

1、度每增加1℃，它会增加1μA输出电流

2、可测量范围-55℃至150℃

3、供电电压范围+4V至+30V

AD590的管脚图及元件符号如下图所示：

AD590的输出电流值说明如下：

其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。AD590基本应用电路：

1、AD590的输出电流I=（273+T）uA（T为摄氏温度），因此测量的电压为（273+T）μA×10K=（2.73+T/100）V。为了将电压测量出来又务须使输出电流I不分流出来，我们使用电压跟随器其输出电压V2等于输入电压V。

2、由于一般电源供应教多器件之后，电源是带杂波的，因此我们使用齐纳二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调整至2.73V。

3、接下来我们使用差动放大器其输出Vo1为（100K/10K）×（V2-V1）=T/10，如果现在为摄氏28℃，输出电压为2.8V，输出电压接AD转换器，那么AD转换输出的数字量就和摄氏温度成线形比例关系。

4、通过R9和R12进行分压，V0=T/20，因为测试温度不大于100℃，使得最

终输出最大Vo为（1/2）×10=5V；能在A/D转换器TCL549的输入电压范围输入+0.3V之内。

0.3V～V

CC

图3 温度采集电路

1.2、TLC549 模数转化电路设计

TLC549是8位串行A/D转换器芯片，可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DATA OUT三条口线进行串行接口。具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs， TLC549为40 000次/s。总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换

范围，V

REF-接地，V

REF+

－V

REF-

≥1V，可用于较小信号的采样。

其工作原理为：TLC549均有片内系统时钟，该时钟与I/O CLOCK是独立工作的，无须特殊的速度或相位匹配。其工作时序如图2所示。当CS为高时，数据输出(DATA OUT)端处于高阻状态，此时I/O CLOCK不起作用。这种CS控制作用允许在同时使用多片TLC549时，共用I/O CLOCK，以减少多路(片)A/D并用时的I/O控制端口。

将V0的电压值输入TLC549进行AD转换，从芯片的DO脚输出，然后由单片机读取。两个4148二极管是进行电源稳压的，R7，R8进行参考电压设置，基本上等于5V。