基于单片机labview的温度测量系统设计

串口收发电路的温度测量单片机系统设计

设计目录

第一部分电路设计 (3)

1.1 温度采集电路 (3)

1.2 串口收发电路 (7)

1.3 温度显示电路 (9)

第二部分上位机软件 (10)

2.1 基于Labview的温度检测设计

第三部分程序代码…………………………………………..

电路设计

1.1温度采集电路

本设计采用热敏电阻，通过飞利浦公司生产的AD转换芯片PCF9591采集热敏电阻的温度信息，总体电路图如下

PCF8591简介

描述

PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。

特性

【1】单独供电

【2】PCF8591的操作电压范围2.5V-6V

【3】低待机电流

【4】通过I2C总线串行输入/输出

【5】PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址

【6】PCF8591的采样率由I2C总线速率决定

【7】4个模拟输入可编程为单端型或差分输入

【8】自动增量频道选择

【9】PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDD 【10】PCF8591内置跟踪保持电路

【11】8-bit逐次逼近A/D转换器

【12】通过1路模拟输出实现DAC增益

引脚信息

AIN0～AIN3：模拟信号输入端。

A0～A3：引脚地址端。

VDD、VSS：电源端。（2.5～6V）

SDA、SCL：I2C 总线的数据线、

时钟线。

OSC：外部时钟输入端，内部时钟

输出端。

EXT：内部、外部时钟选择线，使

用内部时钟时EXT 接地。

AGND：模拟信号地。

AOUT：D/A 转换输出端。

VREF：基准电源端。

PCF8591操作

内部地址寄存器

内部控制寄存器

AD转换总时序

先送入要读取的器件的地址，即所要读取的通道，然后等待应答信号，开始读取下位机芯片送来的AD数据。

底层驱动时序如下

单字读写

起始以及停止信号

准备完毕的应答信号，上位机接收

本电路通过PCF8591的AIN2通道采集热敏电阻的温度信息，通过I2C总线方式读取下位机提取的信息，实现温度采集。

温度传感器 PT100 简介

设计原理

pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。

温度特性曲线

由上图，可以拟合其温度与电阻的关系为

R=77/200*Temperature+100;

串联的限流电阻的值为100欧姆，则AD输入电压的计算公式为

ADValue/255*5000=100/(R+100)*5000;

由以上两公式换算可以得到

Temperature=200/77*(100*255/ADValue-100)

1.2串口收发电路

通过串口收发电路，将采集到的温度信息提取后传送到电脑上，通过上位机显示所采集的温度信息，实现人机交互界面，更加人性化电路如下：

串口通信芯片采用美信公司的MAX232

引脚介绍

第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。

其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。

8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。

TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。

第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。

主要特点

1、符合所有的RS-232C技术标准

2、只需要单一+5V电源供电

3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-

4、功耗低，典型供电电流5mA

5、内部集成2个RS-232C驱动器

6、内部集成两个RS-232C接收器

7、高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。

1.3 温度显示电路

温度显示电路采用1602液晶，与单片机的P0口相连，实现温度显示，其电路图如下

液晶电路的读写时序以及其内部寄存器的操作可以在网上查找，此处不作详述，用液晶屏幕实现静态显示温度的功能。

整体电路如下

上位机软件

2.1前面板设计

温度超过限定值或者低于限定值时，指示灯亮起，温度读取开关，用于串口的打开和关闭。