温度采集与显示系统62426.doc

温度采集与显示系统的设计姓名：学号：精选资料，欢迎下载摘要：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一、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精选资料，欢迎下载二、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2、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微秒左右精选资料，欢迎下载图 2.2 AD0809 逻辑图由图 2.2 可知，该输出公式为：ADV REF255 （实验台上基准电压为5V）V INVREFV REF图 2.3 AD0809 时序图如图 2.3 ，其工作过程是：1) 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 IN02) 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精选资料，欢迎下载3) 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4) 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。

5) 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6) 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（℃）-30-20-100102025304050阻值（ K） 176.096.2954.8532.4119.8012.4710.008.0665.3423.618电压（ V） 0.2680.47040.7711.1781.6772.2252.52.76763.25903.671681720111301002967228523418914298027501110电压 AD1424396086114128142167188温度（℃）60708090100110120130140150阻值（ K）2.5021.7631.2650.9220.6830.5150.39420.3040.23820.18816488电压（ V）3.99934.2504.4384.5774.6804.7544.81034.8524.88364.90766010616335264066465158007499975011077570958641电压 AD205218228235240244247249250252在上面列的表格中， 温度与阻值的关系是已知的， 电压是根据式 3-1 得出的，电压的 AD值是根据式 2-1 得出的。

电压 V 与电压 AD的关系： AD(V * 1000)（2-1）195精选资料，欢迎下载图 2.4 电压 AD值与温度关系折线图根据图 2.4 可用线性插值法性区间建立函数关系， 随着电压的改变输出温度值三、硬件电路图图 3.1 热敏电阻温度采集电路图图 3.1 中 J1、J2、J3 分别对应于模块上的 V1、Vzero、 Vout 插孔， R3 对应与 ZERO电位器，用于偏置电压调节； R9 对应于 GAIN电位器，用于增益调节使用时，可先将电路增益调节为 1，具体做法如下：调节 ZERO电位器，使 Vzero=0V，用万用表分别测量 V1、 Vout 端电压，调节 GAIN电位器，使 V1=Vout，此时电路增益为 1由此可得出电压与电阻之间的关系：VCCR25* 1050（3-1）V1R2R110R110R1精选资料，欢迎下载四、程序设计流程图开始初始化温度传感器采样AD0809转换数据处理LCD显示图 4.1 主函数程序流程图开始LCD 初始化读数据NNBUSY 为 0？Y数据输出REQ=1BUSY 为 1？YREQ=0数据读完？Y结束N图 4.2 LCD 显示流程图精选资料，欢迎下载。

开始启动通道 0传输数据开中断等待取转换结果发送到 LCD 显示屏关中断延迟图 4.3 A/D 转换流程图入口关中断读通道 0 转换结果送结果到显示屏中断返回图 4.3 中断服务程序精选资料，欢迎下载五、问题和不足出现的问题及解决方法：在数据处理部分，之前是建立电压值 V与温度值 T的关系来显示温度，发现再怎么细分线性部分，输出的温度误差还是很大，而且显示的温度值一直在跳变于是决定找电压值 AD与温度之间的关系，这样减小了误差，显示的温度值也几乎不再。