基于单片机的温度采集系统

基于51单片机的温度采集系统

队员：林楷松

吴汉帮

毛欢

李春慧

目录

一、绪论 (2)

二、基本理论分析 (3)

2.1系统方案设计 (3)

2.2 器件的选择 (3)

2.2.1 单片机AT89C51 (3)

三、硬件电路设计 (5)

3.1 最小系统设计 (5)

3.1.1 时钟电路 (5)

3.1.2 复位电路 (6)

3.2 PT100驱动电路设计 (6)

3.3 ADC0809驱动电路设计 (7)

3.4 电源电路设计 (7)

四、程序设计 (8)

4.1 中断服务程序设计 (8)

4.2 主函数程序设计 (9)

4.3 数码管显示程序设计 (9)

五、结论 (10)

【摘要】本系统设计以89C51微控制器作为数据处理与控制单元，PT100作为温度传感器，将温度变化转化为电阻大小的变化，再通过驱动电路将其转化为电压信号，单片机通过控制AD采集芯片ADC0809采集电压信号，通过实验测量将其转化问实际温度值，单片机数据处理之后，将温度信息显示到到数码管上。本系统可以实现多路温度信号采集，通过进行温度数据的运算处理，将所采集到的温度显示出来。

【关键字】89C51单片机PT100 温度AD采集数码管显示

一、绪论

随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的。单片机在测控领域中具有十分广泛的应用，它既可以测量电信号，又可以测量温度湿度等非电信号。由单片机构成的温度检测、温度控制系统可广泛应用于很多领域。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑在为我们服务。时下，家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊控制化己成为世界潮流，而这些高性能无一不是靠单片机来实现的。

人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。

测量温度的关键是温度传感器，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域。

温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据采集之后，通过进行温度数据的运算处理，将当前温度信息发送到数码管进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，将实际温度值显示到数码管上。

二、基本理论分析

2.1系统方案设计

根据系统的设计要求，当温度传感器PT100把所测得的温度通过驱动电路转换成电压信号，89C51通过控制ADC0809对AD值尽心采集并进行处理，把温度数码管上显示。

利用89C51芯片控制温度传感器PT100进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度。

系统框图如下图：

图1.1 系统框图

2.2 器件的选择

2.2.1 单片机AT89C51

AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。该器件是INTEL公司生产的MCS —5l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。片内含8Kbytes的可贩毒擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件兼容标准的MCS-51指令系统。片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征。

其具有如下性质：

（1）与MCS-51 产品指令系统完全兼容

（2）4K字节可重擦写Flash闪烁存储器。

（3）寿命：1000写/擦循环。

（4）数据保留时间：10年。

（5）全静态工作：0Hz-24Hz。

（6）三级程序存储器锁定。

（7）128*8位内部RAM。

（8）32可编程I/O线。

（9）两个16位定时器/计数器。

（10）8个中断源。

（11）可编程串行通道。

（12）低功耗的闲置和掉电模式。

（13）片内振荡器和时钟电路。

AT89C51单片机提供以下标准功能：4k字节Flash，256字节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C51可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

2.2.2 温度传感器PT100

PT100温度系数为3.9×10－3／℃，0℃时 ,电阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计。

PT100温度传感器的主要技术参数如下：

1) 测量范围：-200℃～+850℃；

︒：A级±（0.15＋0.002│t│）, B级±（0.30＋0.005

2) 允许偏差值C

│t│）；

3) 热响应时间<30s；

4) 最小置入深度：热电阻的最小置入深度200mm

≥

5) 允通电流5mA

≤。

另外，Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。

2.2.3 电压采集芯片ADC0809

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

其主要特性:

1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）

4）单个+5V电源供电

5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度范围为-40～+85摄氏度

7）低功耗，约15mW。

转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。

（1）定时传送方式

对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如