温度采集与显示系统.doc

温度采集与显示系统的设计 姓名： 学号： 摘要：由于人体不能精准的感受到环境中的温度，而温度采集系统能够准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，因而本论文设计了基于8051单片机控制技术的温度采集与显示系统。该系统通过温度传感器将检测到的温度信号转换成电压信号，该模拟量电压经8路AD0809输出数字量电压值送给单片机。根据AD值与温度之间的关系利用查表和插值法得出温度值。并且这些数值都能实时显示在显示屏上。 设计内容及意义 温度采集与显示系统在人们的日常生活中的应用越来越广泛，如花卉栽培温湿度控制、大棚温室控制系统、粮库温室控制系统、现代化居室温湿度控制等等。 随着半导体技术的不断发展，热敏电阻作为一种新型感温元件应用越来越广泛。他具有体积小、灵敏度高、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点。单片机在测控系统中的作用是对信息进行处理、运算和发出控制命令等，但所要处理的信息是从外界拾取的，拾取的信号可以分为开关量和模拟量两种。开关量只需放大、整形和电平转换等处理后，即可直接送入单片机系统。但输入量如果是模拟量，处理的复杂程度就大大地增加了，由于模拟输入信号一般很微弱，需要进行放大，对于一个测控范围较大的仪器，还要有多级可变放大电路。另外，在放大有用信号的同时，干扰信号也被同时放大，还要进行必要的滤波处理。所以要设计出一个真正实用的单片机测控系统，必须先设计好适用的前向通道。根据被测对象输出信号的类型、大小、数量不同，前向通道的结构类型也各不相同。 本系统基于51单片机设计的温度采集与显示系统是A/D转换器、热敏电阻温度传感器、LCD显示屏及相应接口的综合应用。 整体设计原理及方案 图2.1 整体系统框图 该系统是以NTC型热敏电阻为传感器的信号采集端，将温度信号转换成电压信号，再经ADC0809进行模数转换，进一步将电压信号转换成单片机可以处理的00H～FFH数字信号，并保证温度与数字信号实时同步，经单片机8051进行数据处理（查表和线性插值法），再进一步转换成与实际温度相符合的数字信号，并在LCD显示屏上实时跟踪显示。 1、显示模块方案选择： 方案一：数码管显示，采用动态扫描的方式。优点是编程容易，硬件电路调试简单，显示两部分也比较好控制。缺点是显示的内容不够丰富，本系统需要实时显示电压AD值，放大后的十进制值以及温度值，实验台上提供的数码管数就达不到实时显示的效果。 方案二：用LCD液晶显示器显示，优点是功耗低，还能显示更多的字符，有着良好的人机界面，缺点是控制比较复杂。实验台上提供的是OCMJ2*8的中文模块系列液晶显示器，内含汉字字库和英文字库，可以实汉字、ASCII码的同屏显示，能够达到实时显示的效果。 AD0809设计 AD0809型8位MOS型A/D转换器，可实现8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码电路，其转换时间为100微秒左右。 图2.2 AD0809逻辑图 由图2.2可知，该输出公式为： （实验台上基准电压为5V） 图2.3 AD0809时序图 如图2.3，其工作过程是： 在IN0－IN7上可分别接上要测量转换的8路模拟量信号。该系统只需要将热敏电阻温度传感器的电压输出端接IN0。 将ADDA－ADDC端给上代表选择测量通道的代码。该系统选通通道0。 将ALE由低电平置为高电平，从而将ADDA－ADDC送进的通道代码锁存，经译码后通道0的模拟量送给内部转换单元。 给START一个正脉冲。当上升沿时，所有内部寄存器清零。下降沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，START保持低电平。 EOC为转换结束信号。在上述的A/D转换期间，可以对EOC进行不断测量，当EOC为高电平时，表明转换结束。否则，表明正在进行A/D转换。 当A/D转换结束后，将OE设置为1，这时D0－D7的数据便可以读取了。OE＝0，D0－D7输出端为高阻态，OE＝1，D0－D7端输出转换的数据。 3、数据处理部分----查表和线性插值法 热敏电阻为一种阻值随温度变化的电阻，按其变化关系可分为两类：正温度系数（简称PTC）和负温度系数（简称NTC）。PTC元件的阻值随温度的上升而上升，NTC元件的阻值随温度的上升而下降。本模块中使用的为NTC型热敏电阻,在常温(25℃)下其阻值为10K，其阻值与温度的关系、阻值与电压的关系、电压值与电压AD值得关系如下表所示： 温度（℃） -30 -20 -10 0 10 20 25 30 40 50 阻值（K） 176.0 96.29 54.85 32.41 19.80 12.47 10.00 8.066 5.342 3.618 电压（V） 00011.67785234