热敏电阻及测温系统课程设计

热敏电阻及测温系统课程设计

目录

1、总体设计 (1)

1.1 课设任务 (1)

1.2 小组成员及分工 (1)

1.2.1 小组成员组成 (1)

1.2.2 组员分工 (1)

1.3 总体设计方案 (1)

2、硬件设计 (3)

2.1 热敏电阻温度传感器 (3)

2.2 A/D转换器 (3)

2.2.1 AD0809简介 (3)

2.2.2 基于AD0809的数模转换电路4

2.2.3 模数转换单元电路的设计 (4)

2.3 LED数码管显示原理 (5)

2.4 AT89S52单片机 (6)

3 软件设计 (9)

3.1 模数转换 (9)

3.2数码显示 (10)

4、仿真及计算 (11)

4.1 实验步骤 (11)

4.2利用MATLAB对实验数据进行处理 (11)

4.3 仿真公式 (14)

4.4 结果分析 (14)

5、心得体会 (16)

6、参考文献 (17)

附录 (18)

1、总体设计

1.1 课设任务

1．了解热敏电阻的工作原理；

2．掌握热敏电阻调理电路和AD转换；

3．了解非线性特性和其校正方式；

4．使用单片机读取转换值并显示。

本课程设计使用热敏电阻为传感器，结合后端处理电路和AD转换器，并用AT89C51单片机获取数据，测得温度数码管显示出来。

1.2 小组成员及分工

1.2.1 小组成员组成

组长：黄波

组员：华林峰、黄奔涛、柯良

1.2.2 组员分工

当我们拿到这个课题“热敏电阻及温度测试系统”后，首先全组人员开了一个小的讨论会，大家都提出了自己的想法，然后根据课程设计的任务要求进行了明确的分工：组长黄波负责系统的总体的设计和程序的编写；黄奔涛主要负责上网查找相关热敏电阻传感器和AD0809数模转换器的工作原理；华林峰负责对设计过程中实验数据的记录并利用MATLAB软件对实验数据进行处理；柯良则负责文字的处理，撰写课程设计报告；然后，大家一起对热敏电阻调理电路和AD转换进行学习研究，并进行软件的调试；最终实现了课程设计的任务要求，达到了胥老师所预期的结果及“热敏电阻传感器将采集到的电压信号经过

AD0809模数转换器将模拟信号转换为数字信号并在单片机上显示当前的温度值。

1.3 总体设计方案

图1-1 设计方案图

首先通过热敏电阻进行温度采集，然后利用AD0809芯片进行A/D模数转换，再经过AT89C51芯片进行处理，最后通过LED数码管显示温度。

2、硬件设计

2.1 热敏电阻温度传感器

晶体二极管或三极管的PN结电压是随温度变化的。如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降约2.2mV，利用这种特性可做成各种各样的PN结温度传感器。它具有线性好、时间常数小（0.2～2秒）。灵敏度高等特点，测温范围为-50℃～+150℃。所需器件及模块：+5V直流固定电源、0-2V数显电压表、9号温度传感器特性实验模块、PN结温度传感器

2.2 A/D转换器

2.2.1 AD0809简介

A/D转换的好与坏直接关系到整个系统的精确度。由于本系统测量的是温度信号，响应时间长，滞后大，不要求快速转换，因此选用8位串型A/D转换器ADC0809。能达到设计的基本要求。为进一步提高精度，可以直接采用12位A/D 转换器，也可以采用过采样和求均值技术来提高测量分辨率。本系统采用了求平均值来提高分辨率。因为8位ADC0809其性价比更高，更重要的是我对ADC0809更加了解（课本上学的就是ADC0809），所以本次设计我选用了ADC0809作为模数转换器。AD0809芯片图如图2-1所示：

图2-1 AD0809芯片

2.2.2 基于AD0809的数模转换电路

本设计中试验箱内部基于AD0809的模数转换电路图，本电路能将采集到的模拟信号（电压信号）转换为数字信号，如图2-2所示

图2-2 模数转换电路图

2.2.3 模数转换单元电路的设计

图2-3 A/D转换电路接线原理图

由图2-3可以看出A、B、C都接地（都为0），故信号输入口选IN0，其空间地址为7FF8H。

实验只有IN0端口，输出端口地址取决于片选A/D_CS所接片选端得段地址，片选将于第四章讲述。ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 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A/D 转换器进

行转换。三态输出锁器用于锁存A/D 转换完的数字量，当OE 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。

2.3 LED数码管显示原理

本课程设计中采用的是动态显示驱动的方法实现热敏电阻测温显示系统。LED数码管位选地址为0X002H，本课程设计中采用的片选为CS1，因此，LED数码管位选地址为09002H。而关于数码管的八段二进制编码存放在0X004H中，即09004H。本课程设中不使用按键部分。下面是数码管显示电路图

图2-4显示电路图

经过单片机P0输出的八位二进制码，变换成BCD码，在数码管上显示。经过段选信号和位选信号的控制，最后在相应数码管上显示出相应的温度值。

2.4 AT89S52单片机

本实验采用AT89S52单片机，其管脚图如下：

图2-5 AT89S52管脚图其管脚功能如下：

VCC：AT89S52电源正端输入，接+5V。

VSS：电源地端。

XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。

XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。

RESET：AT89S52的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。

EA/Vpp："EA"为英文"External Access"的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用