南昌航空大学专业课程设计报告

课程设计说明书

课程设计名称：单片机原理与应用

课程设计题目：温度采集与控制（二）学院名称：信息工程学院

专业：电子信息科学与技术班级：100432学号：12345678姓名：某人评分：教师：吴小润

2013年6月25日

电子信息科学与技术专业课程设计任务书

2012－2013学年第2学期分散1周第17周－19周集中

题目温度的采集与控制（二）

内容及要求

（1）、采用PT100温度传感器测温；

（2）、采用0804A/D转换器；

（3）、测温范围0~255℃，分辨率为±1℃；

（4）、当采集温度超过200℃时能用继电器控制LED亮。

主要参考元器件

ADC0804、TL084、PT100、STC89C51

进度安排

1、分散阶段：第15周至第16周根据指导教师布置的题目，学生查资料，确定

设计方案，画出电路图。

2、集中阶段：第17周至第19周集中辅导学生完成系统的调试、专业课程设计

测试、上交报告。

学生姓名：

指导时间第17周-19周指导地点：综合楼中509任务下达2013年6月9日任务完成2013年6月25日

考核方式 1.评阅□ 2.答辩□ 3.实际操作□ 4.其它□

指导教师吴小润系（部）主任王忠华

注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

摘要

温度的采集与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用，例如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制，特别是利用单片机技术的温度测控系统更是以其体积小、可靠性高而被广泛采用。

本设计主要采用单片机技术并用小规模集成电路设计实现温度实时采集与控制。根据模块化设计思想，本电路主要分为四大部分：其一是测量放大电路模块，它主要由电桥和三运放差分放大电路实现；其二是A/D转换模块，主要使用ADC0804A/D中速8位转换器实现模拟温度数字化；其三是51单片机控制模块，由STC单片机编程控制AD转换及报警及温度显示；其四是报警电路模块，由PNP、继电器控制LED报警实现。

本设计最终实现了温度实时采集与控制功能，温度每变化一度，显示数据更新一次，温度测量范围是0至255℃，并且当温度超过200℃时，LED灯亮，实现报警，是一个经济实用的控制系统，为研发更精确、功能更强大的温度采集控制系统奠定了基础。

关键字：铂热电阻、A/D转换、模拟信号数字化、单片机技术

目录

前言 (1)

第一章温度采集与控制设计要求 (2)

1.1设计任务及要求 (2)

第二章设计方案及系统设计概述 (3)

2.1设计方案 (3)

2.2硬件系统组成 (3)

2.3工作原理 (5)

第三章电路设计 (6)

3.1测量放大电路 (6)

3.2A/D转换电路 (7)

3.3报警电路 (10)

3.4单片机控制电路 (10)

3.5软件编程 (13)

第四章制作、调试、结果分析 (18)

4.1制作部分 (18)

4.2系统调试 (18)

4.3结果分析 (19)

第五章设计总结与展望 (19)

参考文献 (20)

附录一元器件清单 (21)

附录二仿真原理图 (22)

前言

随着现代信息技术的飞速发展，温度采集与控制系统在社会生产生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。

从目前温度控制的产品现状及国内外的市场前景来看，温度采集与控制课题是一个成熟的有市场潜力的研究项目。该课题的研究不仅能够解决国内在这方面研究的弱势，而且能够迅速适应市场发展，满足国内外市场的需求。目前我国农业经济占很大比例，而温控系统在农业生产中显得尤为重要，并且由过去单因素控制向利用环境计算机进行多因子动态控制的展，以后更趋于智能化、网络化和节能化发展。

由于所学理论知识和学校所提供器件都有限，本次设计采用单片机技术完成，控制功能比较简单，很容易就能实现，其他的模块电路采用的是最基本电子技术。本设计最重要的是用单片机软件编程实现功能，它的编程思想方法仍值得学习和研究，为温控系统的进一步研究奠定基础。

第一章温度采集与控制设计要求

1.1设计任务及要求

一、基本要求

（1）、采用PT－100温度传感器测温

（2）、采用0804A/D转换器

（3）、测温范围：0℃-255℃，分辨率为±1℃

（4）、当采集温度超过200℃时能能用继电器控制LED发光管亮。

二、设计任务

（1）画出原理图，并分析电路各部分电路元件的功能。

（2）熟悉电路中所用到的ADC0804芯片、电桥电路的测试，单片机的应用以及数码管的显示。

（3）进行软件的编程，实现温度的转换，使数码管显示温度值。

（3）进行电路的排版、焊接、分级调试、调试，直到电路能达到规定的要求。

（4）记录实验测量数据，并写出完整、详细的课程设计报告。

三、设计目标

（1）用桥式电路对信号进行检测，并用电位器模拟PT100使电桥电路产生电压差。

（2）对产生的电压差通过ADC0804进行模数转换，并通过软件控制单片机使数码管显示温度值。

（3）当转换后的温度超过200°时，通过继电器控制LED灯报警。

第二章设计方案及系统设计概述

2.1设计方案

根据参考原理框图，电路分成由被测量、传感器、变换器组成的测量放大电路与AD转换电路和单片机控制电路及报警电路四大部分，其中单片机控制还包括数码显示。主要参考元件有PT100、ADC0804、STC89C52、四位数码管、继电器。通过仿真，发现该方案能实现测温、控温基本要求。原理框图如图2-1所示。

送数控制

图2-1温度采集与控制原理框图

2.2硬件系统组成

本次设计需要设计一个具有温度采集和控制的单片机应用系统，包括硬件电路和软件编程两部分内容。下面分别介绍下硬件系统组成和软件编程流程。

1.测量放大电路

测量放大电路有很多方法，在模拟电路课程中学习过同相比例放大电路、反相比例放大电路和差分放大电路等等。

方案一：利用LM741组成两个反相放大器，第一个的放大倍数为20倍，第二个为51倍，两个方向放大电路使得负向电压输出变为正向电压输出，共放大约为100倍，其具体电路接法如图2-2。