基于单片机的热敏电阻测温设计--论文.docx
《基于单片机的热敏电阻测温设计--论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的热敏电阻测温设计--论文.docx(30页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 摘 要 随着社会的进步和工业技术的发展,人们越来越重视温度对产品的影响,许多产品对温度范围要求严格,目前市场上普遍存在的问题有温度信息传递不及时、精度不够的缺点,不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下,开发一种实时性高、精度高的温度采集系统就很有必要。 本课题用一种基于单片机的数据采集系统方案,该方案根据热敏电阻随温度变化而变化的特性,采用串联分压电路。单片机采集热敏电阻的电压,通过A/D转换将模拟量电压信号转换成数字量电压信号,经过查表转换得到温度值,控制数码管实时显示温度值。本系统中所用到的器件是STC12C5A60S2单片机、NTC热敏电阻和数码管。 关键词:温度控制
2、器 SC12C5A60S2单片机 A/D转换ABSTRACTWith the social progress and development of industrial technology, more and more attention to the impact of temperature on the products, many products on the critical temperature range, temperature information transmission is not timely, not enough precision shortcoming
3、s of a common problem on the market today, do notconducive to industrial control based on temperature changes and make timely decisions. In this form, to develop a real-time, high precision temperature acquisition system is necessary. This topic with a microcontroller-based data acquisition system p
4、rogram, which according to the characteristics of the thermistor varies with temperature changes, the series voltage divider circuit. The microcontroller collection thermistor voltage, the analog voltage signal by the A / D converter to convert the voltage signal of the digital conversion temperatur
5、e control digital tube temperature value is displayed in real time after the look-up table. The devices used in this system is STC12C5A60S2 microcontroller, NTC thermistor and digital tube. Keywords: Temperature controller; SC12C5A60S2 microcontroller; A / D converter;摘 要2ABSTRACT31 绪论51.1 研究温度控制系统的
6、背景、目的及意义51.2 设计的主要内容及技术指标 51.3 数据采集系统简单介绍 62 温度控制系统总体设计72.1 总体需求72.2 总体方案设计 73 硬件电路设计及分析83.1单片机部分83.2液晶显示部分113.3 模数转换芯片163.4 热敏电阻部分204 软件设计215 调试的步骤及调试过程中出现的问题以及解决方法235.1 PROTEUS仿真235.2 硬件的安装235.3 调试注意事项235.3.1 硬件调试注意事项235.3.2 软件调试注意事项24总 结25致 谢26参考文献27附录281 绪论1.1 研究温度控制系统的背景、目的及意义 在人类的生活环境中,温度扮演着极其
7、重要的角色。无论你生活在哪里,从事什么工作,无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来,工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业,可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度对于工业如此重要,由此推进了温度传感器的发展。 进入21世纪后,温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。 在工农业生产中,温度检测及其控制占有举足轻重的地位,随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现 ,能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。要达到较
8、高的测量精度需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差等问题,使温度检测复杂化。模拟信号在长距离传输过程中,抗电磁干扰时令设计者伤脑筋的问题,对于多点温度检测的场合,各被检测点到监测装置之间引线距离往往不同,此外,各敏感元件参数的不一致,这些都是造成误差的原因,并且难以完全清除。 单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点,成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件,尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。采用单片机对温度采集进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控数据的技术指标,从而能够大大提高产品的
9、质量和数量。 由于科学技术的飞速发展,特别是微电子加工技术,计算机技术及信息处理技术的发展,人们对信息资源的需求日益增长,作为提供信息的传感技术及传感器愈来愈引起人们的重视,而综合各种技术的传感器技术也进入到一个飞速的发展阶段。要及时正确地获取各种信息,解决工程、生产及科研中遇到的各种具体的检查问题,就必须合理选择和善于应用各种传感器及传感技术。如最简单的温度的测量,有热电偶、光纤温度传感器等等。但是,热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器。热敏电阻由半导体陶瓷材料组成,利用的原理是温度引起电阻变化。热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度
10、系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感,不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件。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,最重要的是作为温度传感器的热敏电阻的灵敏度非常高,这是其他测温传感器所不能比拟的。 1.2 设计的主要内容及技术指标 要求温度控制系统完成以下功能: 1.基本功能 1)具有声光报警功能; 2)使用液晶显示; 3)温度上、下限报警值设定;温度
11、上、下限报警; 4)手动方式设定温度上下限; 1.3 数据采集系统简单介绍 随着自动控制的发展,数据采集越来越被广泛应用,如医疗、工业等方面,数据采集是指将温度,压力,流量,位移等模拟量通过各种传感元件做适当转换后,再经信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤采集,转换成数字量后,传给PC 机进行存储,处理,显示或打印的过程,相应的系统称为数据采集系统,可分为以下几种: 1.基于通用微型计算机的数据采集系统 2.基于单片机的数据采集系统 3.基于DSP数字信号微处理器的数据采集系统本次课程设计采用的是单片机形式的数据采集系统:它是由单片机及其些外围芯片构成的数据采集系统,是近年来微机技术快速发展
12、的结果,它具有如下特点: (1) 系统不具有自主开发能力,因此,系统的软硬件开发必须借助开发工具。 (2) 系统的软硬件设计与配置规模都是以满足数据采集系统功能要求为原则,因此系统的软硬件应用配置具有最佳的性价比。系统的软件一般都有应用程序。 (3) 系统的可靠性好、使用方便。应用程序在ROM 中运行不会因外界的干扰而破坏,而且上电后系统立即进入用户状态。2 温度控制系统总体设计 2.1 总体需求 结合当前我的设计及实际情况,具有以下任务需求:利用STC12C5A60S2单片机和负温度系数热敏电阻的组合编程实现温度的实时测量和液晶显示。温度的测量范围不进行人为的限制,在写程序时直接将AD转换器
13、送来的数据处理后显示。系统通过监测热敏电阻两端电压,经过计算得到实时温度值,再显示出来。 2.2 总体方案设计 温度控制系统主要由温度传感器(热敏电阻),A/D转换器,单片机(STC12C5A60S2),按键设置和液晶显示显示组成。 3 硬件电路设计及分析整体的硬件设计很简单,分别有单片机控制部分、液晶显示部分、A/D转换器部分、声光报警部分以及热敏电阻部分。整体硬件电路图如下:3.1单片机部分STC89C52是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用STC公司
14、的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的STC89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。STC89C52具有如下特点:40个引脚,8k Bytes Flash片内程序存储器,256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,片内时钟振荡器。另外,STC89C52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
15、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。STC89C52共有四个8位的并行I/O口:P0、P1、P2、P3端口,对应的引脚分别是P0.0 P0.7,P1.0 P1.7,P2.0 P2.7,P3.0 P3.7,共32根I/O线。每根线可以单独用作输入或输出。 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不具有
16、内部上拉电阻。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。 P1 口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口,p1输出缓冲器能驱动4 个TTL逻辑电平。对P1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。此外,P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和定时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX)。在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。此外,P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外
17、部计数输入(P1.0/T2)和定时器/计数器2 的触发输入(P1.1/T2EX)。 P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时,P2口送出高八位地址。在这种应用中,P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 P3 口:P3口
18、是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL逻辑电平。对P3 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。P3口亦作为STC89C52特殊功能使用,在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。 单片机的引脚图如图3.3所示。图3.3 STC89C52单片机引脚图单片机最小系统,是指用最少的元件与单片机组成的可以工作的系统。对52单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路。单片机接口电路主要用来连接计算机和其他外部设备,各功能模块及原理如下:复位电路:单片机最小系统复位电路的极性电容C3的大小直接影响单片机的复位时间
19、,一般采用10-30F,51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。单片机工作之后,只要在RST引线上加载10ms以上的高电平,单片机就能有效地复位。CS-51单片机通常采用自动复位和按键复位两种方式。这里采用按键复位和上电复位两种电路结合。晶振电路:典型的晶振取12MHZ,晶振越大,则单片机的处理速度越快。单片机的最小起振电容C1,C2一般采用15-33pF,并且电容离晶振越近越好。单片机最小系统的设计电路如图3.4所示。 图3.4 单片机最小系统的设计电路 3.2液晶显示部分 液晶显示考虑到节约成本,采用了 LCD1602液晶显示。我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品
20、的通用器件,如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到,显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机与人的人机交流界面中,一般的输出方式有以下几种:发光管、LED数码管、液晶显示器。本设计中采用的是液晶显示器作为输出器件的。 在单片机系统中应用液晶显示器作为输出有以下几个优点:(1) 显示质量高:由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度,恒定发光,而不像阴极射线管显示器(CRT)那样需要不断刷新新亮点。因此,液晶显示器画质高且不会闪烁。(2) 数字式接口液晶显示器都是数字式的,和单片机系统的接口更加简单可靠,操作更加方便。(3) 体积小、重量轻:液晶显示器通过显示
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 热敏电阻 测温 设计 论文
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****g】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****g】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。