基于555定时器和单片机的温度测量.docVIP

编码： 类别：□实验方法研究（A类） □自制实验教学仪器（B类） (物理量智能化测量（C类） □实验模拟与仿真（D类） □实用创新（E类） 《基于555定时器和单片机的温度测量》研究报告 摘要：本系统采用层次化、模块化设计，整个系统由数据采集系统、单片机控制系统、液晶显示系统组成。系统以单片机为核心，以热敏电阻与555定时器组成多谐振荡电路。热敏电阻作为温度传感器，温度的变化使得热敏电阻的阻值发生改变，从而使振荡电路的振荡周期随之改变，利用单片机的中断技术测量振荡脉冲周期，然后对分检索振荡周期与温度的关系表得到温度，并在液晶模块上显示。 关键词：热敏电阻；555定时器；单片机；中断 引言 传统的温度测量方法是将温度传感器的输出信号经过调理放大，进行A/D转换，然后由单片机进行处理得到温度值。这种测量方法不仅测量电路复杂，成本较高，而且测量准确度较低。本系统采用基于555定时器和热敏电阻的多谐振荡电路作为温度传感器，由于温度的变化会造成热敏电阻的阻值发生变化，从而使此电路的发出的信号，即输出的周期发生变化。由于不同温度对应唯一的振荡周期，从而可以通过单片机测量振荡周期，达到测量被测对象温度的目的。 系统的工作过程：不同温度使多谐振荡电路输出周期发生变化，单片机对输出周期进行多次的测量，然后计算平均值，即为当前温度下对应的周期。然后单片机进行对分检索找出此周期下对应的温度，并对液晶显示模块发出指令，将当前对应的温度进行显示。系统主要技术指标 量范围：0℃— +100℃，②测量精度：0.5℃ 通过修改存储在单片机中的振荡周期与温度的关系表，可以将测温范围分别向高温和低温延伸，测量精度也可以进一步提高到0.1℃。 1 系统构成 本系统以单片机为核心，组成一个集温度的采集、处理、显示为一体的系统，其原理框图如图1所示。系统硬件电路由基于555定时器的多谐振荡电路、单片机和液晶显示器组成。 本系统采用AT89S52单片机为核心，数据采集、显示都要通过单片机。数据采集通过555定时器和热敏电阻组成的多谐振荡电路完成；由lcd1602液晶显示模块实时接收显示数值。其总体设计如下： 图1温度测量系统硬件电路原理图 采用基于555定时器和热敏电阻的多谐振荡电路作为此系统的温度传感器，由于温度的变化会造成热敏电阻的阻值发生变化，从而使此电路的发出的信号，即输出信号的周期变化，由于不同温度对应不同频率从而可以通过单片机处理测出环境的温度。 当不同温度使多谐振荡电路输出频率发生变化，单片机对输出信号的周期多的测量，然后取出平均值，即为当前温度下对应的周期，单片机进行对分检索找出此周期下对应的温度，然后对液晶显示模块发出指令，将当前对应的温度进行显示，并且系统会对此进行刷新，从而得出随时的温度。 2 系统硬件电路设计 2.1 555定时器和热敏电阻构成的多谐振荡电路 上面为多谐振荡电路图，即信息采集部分的电路。图中R2为热敏电阻即可 主要参数计算： 本设计选用热敏电阻MF-58为普通的负温度系数热敏电阻器，充分利用热敏电阻自身体积和热惯性都很小，测温响应快的特点，适合快速，单点测量。另外，可以将热敏电阻做成很小的探头，应用于一些其它传感器难以进入的场合。 2.2系统的显示设计 系统的显示设计是采用的是点阵字符型液晶模块LCD1602，由单片机输入数据，然后显示。 图3 lcd1602液晶显示模块 lcd1602液晶显示模块的基本性能：液晶显示模块由于良好的显示特性和效果，易于操作简单性价比好等优势，应经广泛应用于各个领域，并取得了不错的效果和认可。其具有低功耗、长寿命、高可靠性；显示方式：STN、半透、正显，背光方式：底部 LED；通讯方式：4位或 8 位并口可选，标准的接口特性，适配 MC51 和M6800 系列 MPU的操作时序等特点。 图4 系统整机原理电路图 3 系统软件设计 本设计是基于单片机AT89S52作为核心的，由555定时器多谐振荡电路采集数据，液晶显示模块显示温度。单片机进行对数据的统一处理。 下面为此系统主程序流程图： 图5 主程序流程图 首先电路上电复位后对程序进行初始化: 设置定时器的工作方式，并启动计时；设置中断触发方式，并开中断；设置液晶显示模块的工作方式并初始化。555定时器组成的多谐振荡电路输出信号，单片机利用中断系统对振荡信号周期 进行计时，测出信号的周期。为消除各种干扰因素的影响，测量周期时采取测量八个周期总的时间，计算平均值的办法。然后调用对分检索查找程序，利用事先确定的振荡周期和温度的关系表查找现在周期的对应温度，最后将得到的温度数据传给液晶显示模块，最后在其上面显示。 中断程序主要负责周期的测量，完成一次测量后，设置结束标志，并立即开始下一次的测量