智能化温度仪器设计

本科课程设计

智能化温度仪器设计

Design of Intellecturalized Temperature Instrument

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2012年01 月

智能化温度仪器设计

Design of Intellecturalized Temperature Instrument

任务与技术指标：实时测量现场温度，测温范围C C 50~20-，测温精度

C 5.0±，仪器采用便携式结构，能显示测量温度，并有非线性补偿与滤波功能。

Tasks and technical indicators: the real-time measurement of

temperature field, temperature range, temperature measurement accuracy, apparatus

using portable structure, can display the measured temperature, and there is a

non-linear compensation and filtering function.

摘要：本次课程设计采用铂电阻PT100作为传感器测量外界温度。将铂电阻接

入电桥测量现场温度，再经差动放大电路放大成0～5V 的电压信号。然后通过

ADC0809将采集到的模拟信号转变数字信号，再将数字信号送入AT89C52单片机

通过编程实现非线性补偿与滤波功能，最后经LED 显示器显示测量温度。

Abstract: This course is designed with a PT100 platinum resistance temperature sensor outside. Access to bridge the platinum resistance temperature measurement site, and then zoom through the differential amplifier circuit into a voltage signal 0 ~ 5V. Then will be collected

ADC0809 analog signals into digital signals and then digital signal into the AT89C52 microcontroller programmed to non-linear compensation and filtering, and finally through the LED display shows the temperature

measurement.

关键词：铂电阻，温度测量，实时显示。

Keywords: platinum resistance, temperature measurement, real-time

display.

目录

引言 (3)

一．总体设计方案 (4)

1.1 设计方案论证 (4)

1.2 方案的总体设计框图 (4)

二．单元电路设计 (5)

2.1 温度传感器 (5)

2.2 ADC0809模数转换器 (6)

2.3 AT89C52单片机 (7)

2.4 运算放大器 (8)

2.5 LED数码显示管 (9)

2.6 7805稳压管 (10)

三．电路设计 (11)

3.1 电源电路 (11)

3.2 晶振电路 (11)

3.3 上电复位电路 (11)

3.4 前端信号测量电路 (12)

3.5 硬件连接图 (13)

四．软件设计 (14)

4.1 主程序 (14)

4.2 调用ADC读数子程序 (15)

4.3 平均值子程序： (16)

4.4 数据转换程序 (17)

4.5 显示子程序 (18)

4.6 延时子程序 (19)

4.7段码表 (19)

五．实验效果图 (20)

六．课程设计心得体会 (21)

七．参考文献 (21)

引言

温度是现代生产和生活中最常见的物理量。温度测量的方法有很多，其中铂电阻测量温度的准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好，因此应用比较广泛。根据设计任务指标，本设计采用PT100铂电阻。

铂电阻是将0.05～0.07ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷管等

保护管内构成。在0－650℃以内，它的电阻Rt与温度t的关系为：

Rt=Ro(1+At+Bt2)，式中： Ro系温度为0℃时的电阻值(本次设计用的铂电阻Ro ＝100Ω)。A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃。铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计。)。实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大成需要的电压信号。

AT89C52 是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51 指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8 位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大AT89C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。

本次设计就是利用铂电阻的温度特性设计温度传感器，将铂电阻接入电桥电路，再经差动放大电路放大成0～5V的电压信号。采用ADC0809将电压信号转换成数字信号送入单片机AT89C52，单片机进行标度变换，输出相应的温度并送入四位八段数码显示管动态显示。此外，利用软件实现平均滤波和非线性补偿，以减小测量误差。