中等精度(0.1℃)温度测量电路设计(热敏二极管).doc

课程设计题目中等精度（0.1℃）温度测量电路设计（热敏二极管） 对题目的认识和理解 温度测量与控制电路是在实际应用中相当广泛的测量电路。本次设计主要运用基本的模拟电子技术和数字电子技术的知识，同时综合温度传感器的相关应用，从基本的单元电路出发，实现了温度测量与控制电路的设计。 温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会涌现。 PN结温敏二极管是一种新型感温元件。它与传统的测温元件相比，具有线性好，灵度高，响应快，稳定性好，不需要冷端补偿，使用方便等特点。 二、方案设计与认证 方案一： 铂电阻测温是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温范围的温度测量中。但在这种检测电路中,不平衡电桥中以及铂电阻的阻值和温度之间的非线性特性给最后的温度测量来了一定的误差，不但增加了电路的复杂性, 而且由于包括传感器在内的各种硬件本身的缺陷和弱点, 所以往往难以达到较高的指标要求。 方案二： PN结温度传感器是利用晶体二极管或三极管的P-N结电压随温度的变化而变化。例如硅管的PN结的电压温度每升高摄氏一度时，电压约下降1mV。这种传感器有较好的线性度，灵敏度高，热时间常数约0.2s—2s，其测温范围为-50°C—150°C。可用于一些高要求的温度检测。又数码管显示电路较为精确，加上选择电路后使用芯片DH7107，然后与数码管相连，组成A/D转换部分和数字显示部分。电路简单可靠，精确度不高但价格适中，较AD590更为经济适用。 综上所述，采用方案二作为合适的选择。 整体设计方案 1、基本设计要求 基于PN结的温度传感器设计，测量范围0~100°C,数码管显示温度变化，测量误差精确到1~0.5°C，能设置温度上下限和实现报警功能。 2、系统的基本方案 测温工作原理：传感器通过外界温度的变化,使得加在其两端的电压发生变化，当温度上升时，其两端的电压会下降并且通过温度与电压的比例关系，将电压值送到ADC0809进行AD转换将转换输出的0、1代码送到S51单片机处理后送到数码管显示，通过数码管显示当前温度。 图2.1测温原理图 设计操作 （1）4个按键分别控制复位、温度上下限报警设置、时间设置、加减计数 （2）上电并下载程序后，数码管显示当前周边环境温度值 （3）超过设置的温度上下限之后，蜂鸣器鸣响实现报警功能  （4）2个电位器，分别为调节运放大增益和基准电压。 主要芯片介绍 （1）AT89S52介绍 主要性能： 与MCS-51产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、 全静态操作：0Hz33Hz 、 三级加密程序存储器 、 32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器 八个中断源 、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针 、掉电标识符 。 功能特性描述： AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程亦适于 常规编程器。在单芯片上拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能：8k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AT89S52 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。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52 P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写―1‖时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节，在程