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第一章设计背景
目前温度计的发展很快,从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热
电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。电子智能时代下的产物为人类创造一个更
加便捷舒适的生活环境。
本数字温度计设计中,当将单片机用作测控系统时,系统总要有被测信号懂得输入
通道,由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言,如何准确获得被测信号是其
核心任务;而对测控系统来讲,对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺
少的环节。
设计中,传感器是实现测量与控制的首要环节,是测控系统的关键部件,如果没有
传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换,一切准确的测量和控制都将无法实
现。工业生产过程的自动化测量和控制,几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过
程中的各种参量,使设备和系统正常运行在最佳状态,从而保证生产的高效率和高质量。
第二章设计方案
2.1数字温度计设计方案
方案一:采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成
的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围
大、便于远距离测量。
铂的物理、化学性能极稳定,耐氧化能力强,易提纯,复制性好,工业性好,电阻率较
高,因此,铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵,温度系数小,
受到磁场影响大,在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200~650℃,百
度电阻比W(100)=1.3850时,R0为100Ω和10Ω,其允许的测量误差A级为±(0.15℃
+0.002|t|),B级为±(0.3℃+0.005|t|)。
铜电阻的温度系数比铂电阻大,价格低,也易于提纯和加工;但其电阻率小,在腐蚀性
介质中使用稳定性差。在工业中用于-50~180℃测温。
方案二:采用DS18B20,全数字温度转换及输出;先进的单总线数据通信;最高12
位分辨率,精度可达土0.5摄氏度;12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒;可选择
寄生工作方式;检测温度范围为55°C—+125°C(–67°F—+257°F)内置EEPROM,
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限温报警功能;64位光刻ROM综合比较方案一与方案二,方案二更为适合于本设计系统
对于温度传感器的选择。
2.2系统整体设计方案
本系统主要有:单片机主控制器电路(包括复位电路和时钟电路)、测温电路、显
示电路和电源电路四部分组成。整体框图如下:
图2.1系统框图
第三章方案实施
3.1硬件电路的设计
3.1.1单片机主控制器电路设计
本系统采用AT89C52单片机作为主控制器,AT89C52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: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,AT89C52
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。这部分主要由复位电路和时钟电路组成,具体电路图如下所示:
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C1
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