ATC温度传感器设计

1、电子系统综合设计报告姓名：学号：专业：日期：2011-4-13南京理工大学紫金学院电光系摘要本次课程设计目的是设计一个简易温度控制仪，可以在四联数码管上显示测得的温度。主要分四部份电路： op07放大电路， ad转换电路，单片机部分电路，数码管显示电路。设计文氏电桥电路，得到温度与电压的关系，通过控制电阻值改变温度。利用单片机将现在温度与预设温度进行比较，将比较结果在led数码管上显示，同时实现现在温度与预设温度之间的切换。关键词放大电路转换电路 控制电路显示目录1 引言电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易维护性等。总体方案的设计与选择： 由技术指标将系统功能分解

2、为: 若干子系统，形成若干单元功能模块。 单元电路的设计与选择： 尽量采用熟悉的电路， 注重开发利用新电路、新器件。要求电路简单，工作可靠，经济实用。11 系统设计设计思路本次实验基于 p89l51rd2fn 的温控仪设计采用 pt100 温度传感器。总体方案设计热敏电阻测温调理电路设计要求1. 采用 pt100 温度传感器，测温范围 - 20 - 100；2. 系统可设定温度值；3. 设定温度值与测量温度值可实时显示；4. 控温精度：。设定输单片机led 显示控制输出双向可控硅继电器控制对象风扇信号调理电路a/d采集电路加热丝传2 单元模块设计各单元模块功能介绍及电路设计温度传感器电路的设计

3、实现温度 t 和电阻 r的对应关系。电桥中 r1=r2=r3=200=r,r4为温度传感器， 温度变化，导致电桥的一个桥臂上的电阻也就是r4的阻值变化。信号调理电路的设计实现将温度 t 和电阻 r的对应关系转化为温度t 和电压 v的对应关系。利用电桥的原理， r4 的阻值变化使电桥两点的电位差改变，此两点作为运算放大器的两个输入。 a/d 采集电路的设计实现启动、等待、采集数据。信号调理电路的输出接0809的 in0。 0809的 ale的 start 连接，单片机的和 wr 或非后接 0809 的 start ，和 rd或非后接 0809 的 oe 。start 脉冲来， a/d 转换开始，

4、以 eoc 作为转换完成的标志使用的是等待方式，所以 eoc 未连接。单片机电路最小系统。键盘及显示电路的设计实现键盘数据输入和温度显示。利用四联数码管显示三位的温度值和一个c代表显示的是温度。两个键盘按键调整预设温度的高低。输出控制电路的设计i/o 驱动、继电器、指示灯、负载。测得的温度值高于预设温度，红灯亮，低于则绿灯亮：接两个发光二极管。元器件的选择1. p89l51rd2fn 2. ad0809 3. op07a 4. max232 5. 驱动器 uln2003 6. 四联数码管 mt0546ar 7. 继电器 hrs2h-s-dc5v-n 8. 发光二极管（红、绿色）9. 三极管 9

5、012（pnp ） 、 9013 （npn ）11. 面包板、连接线、插头座12. 周立功单片机实验箱13. 电阻 2003 用于电桥， 10k2,20 k 2 用于减法器特殊器件的介绍 op07a op07引脚图op07a 的特点：超低偏移：150v 最大 。低输入偏置电流：。低失调电压漂移：v/ 。超稳定，时间：2v/month 最大高电源电压范围：3v至22v adc08091主要特性1）8路8位ad 转换器，即分辨率 8 位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为 100s。4）单个 5v 电源供。5）模拟输入电压范围 05v，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为 -4085 摄氏

6、度。7）低功耗，约 15mw 。2内部结构adc0809 是cmos 单片型逐次逼近式 ad 转换器，内部结构如图 1322 所示，它由 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型 da 转换器、逐次逼近，寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。 因此，adc0809 可处理 8路模拟量输入， 且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与ttl 兼容。in0in7： 8 路模拟电压输入端， 用与输入被转换的模拟电压。 d0d7 ： a/d 转换后的数据输出端，与单片机的 p0 口相接。 a、b、c：模拟通道地址选择端， a 为低位， c 为高位。d转换完成数

7、据的输送a/d 转换后得到的是数字量的模拟量，这些数据应传诵给单片机进行处理。数据串的关键是如何确定a/d 转换完成。因为只有确定数据转换完成后， 才进行传送。为此可采用以下三种方式：定时传送方式对于一种 a时子程序。a/d 转换启动后， 就调动这个子程序， 延迟时间一到，转换肯定已经完成了。 接着，就可以进行数据传送 a/d 转换来说， 转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。查询方式a/d 转换芯片表明有转换完成的状态信号，例如adc0809 的e 端，因此可以通过查询方式用软件测试eoc 的状态，即可知道转换是否完成，若完成，则接着进行数据传送。中断方式中断方式 adc0809 与80

8、31的中断方式接口电路只需将0809的eoc 端经过一非门连接到 8031的intl 端即可。采用中断方式可大大节省 cpu 的时间，当转换结束时，eoc 发出一个脉冲向单片机提出中断请求，单片机响应中断请求，由外部中断1 的中断服务程序读 ad 结果，并启动 0809的下一次转换，外部中断1 采用边沿触发方式。 uln2003uln200a 电路具有以下特点：1 电流增益高（大于1000）; 2 带负载能力强（输出电流大于500ma ）; 3 温度范围宽（ -4085）; 4 工作电压高（大于50v） 。四联数码管（共阴）四联数码管引脚图各单元模块的联接模块连接共 6 个模块。模块 1：信号

9、调理电路：电桥 +减法器模块 2：a/d 转换器 adc0809 模块 3：单片机 89c51或 p89l51rd2fn p0: ad数据采集；p1：数码管段选信号（ a,b,c,d,e,f,g） ；： a/d 的 oe ；：指示灯 1，指示灯 2 ；：数码管位选信号（ 1,2,3,4 ） ；int0: 键+；int1: 键-。模块 4：键盘输入：连接单片机的两个外部中断。模块 5：共阴四联数码管：位选，段选 p1。模块 6：控制输出：接两个指示灯。键盘输入单片机四联数码管高于设低于设红灯亮绿灯亮集成运放op0a/d08093 软件设计开发工具及设计平台 proteus特点软件提供数千种元器件

10、和多达30 多个元件库。2. 在 proteus 软件中，理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。3. 除了现实存在的仪器外， proteus 还可以以图形的方式实时地显示线路上变化的信号。4. 虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，可减少仪器对测量结果的影响。提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 keil特点1. 全功能的源代码编辑器；2. 器件库用来配置开发工具设置；3. 项目管理器用来创建和维护用户的项目；4. 集成的 make 工具可以汇编、编译和连接用户嵌入式应用；5. 所有开发工具的设置都是对话框形式的；6. 真正的源代码级的对cpu和外围器件

11、的调试器；7. 高级 gdi （agdi ）接口用来在目标硬件上进行软件调试以及和monitor-51进行通信。部分按键设定温度与实际温度间的切换数据的显示 c 代码编写#include #include bit flag;模拟电子技术基础 . 北京: 高等教育出版社 , 2004. 213-216. 2 闫玉德，葛龙，俞虹 . 单片机微型计算机原理与设计. 中国电力出版社，,197-199,. 3 朱蕴璞 . 传感器原理与应用 . 国防工业出版社 . 4 黄锦安 . 电路. 北京：机械工业出版社， 2007. 附录：系统原理图：软件仿真图：信号调理电路控制电路图ad采集电路与单片机电路数码管

12、显示图系统连接图代码#include #include bit flag;/采样标志unsigned char countor;/定时器定时的循环标志unsigned char g,s,b,i; unsigned char q=3,p=0;/设置预设温度unsigned char m,n; sbit p34=p34; sbit p35=p35; sbit p30=p30;/为蜂鸣器提供一定频率的方波void displaysecond(unsigned char s,b);/数码管显示函数的声明键盘输入单片机四联数码管高于设低于设红灯亮绿灯亮集成运放a/d0809void delay(void

13、);/延时函数的声明float a,result=0,result1=0,t; /* 数码管动态显示 */ unsigned char tab1= 0 x3f, /0 0 x06, /1 0 x5b, /2 0 x4f, /3 0 x66, /4 0 x6d, /5 0 x7d, /6 0 x07, /7 0 x7f, /8 0 x6f, /9 0 x77, /a 0 x7c, /b 0 x39, /c 0 x5e, /d 0 x79, /e 0 x71, /f ; /* 定时器 t0 定时*/ void t0_ser() interrupt 1 using 1 tl0=0 xf0; th0=

14、0 xd8; p30=!p30;/蜂鸣器产生的方波 countor+; if(countor=10) /循环 10 次达到定时秒 countor=0;flag=1; /定时时间到，置采样标志为1，进行采样 /* 采样函数 */ void samp() unsigned int c; xbyte0 x7ff8=0;/进行一个写操作，启动a/d 转换 delay(); a=xbyte0 x7ff8;/将 a/d 转换的结果保存为变量a result=a*5/256;/将 a/d 转换结果换算成十进制数 if(result&result&result&resultm) p35

15、=1;p34=0; else p35=0;p34=1;/ 当实际温度大于预设温度时，红灯亮，反之绿灯亮 /* 外部中断 0，预设温度加一 */ void int0_ser() interrupt 0 using 0 delay(); if(int0=0) p+; if(p=10) q+;p=0; for(i=0;i50;i+) displaysecond(q,p); /* 外部中断 1，预设温度减一 */ void int1_ser() interrupt 2 using 2 delay(); if(int1=0) p-; if(p=0) q-;p=9; for(i=0;i50;i+) dis

16、playsecond(q,p); void main() tmod=0 x01;/ 定时器工作方式 tl0=0 xf0; th0=0 xd8;/定时器初值 et0=1;/定时器中断开放 ea=1;/总允许 tr0=1;/启动定时器 t0 ex1=1;/外部中断 1 开放 ex0=1;/外部中断 0 开放 px0=1;/外部中断 0 优先级置高 px1=1;/外部中断 1 优先级置高 it0=1;/外部中断 0 为边沿触发方式 it1=1;/外部中断 1 为边沿触发方式 while(1) if(flag) flag=0; samp();/采样标准为 1 时，调用采样函数进行采样 displaysecond(s,b); / 延时函数 void delay(void) unsigned int j; for(j=0;j100;j+); / 数码管动态显示