畢業(yè)設(shè)計---pt100熱電阻線性測溫裝置

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要3</b></p><p>　　ABSTRACT4</p><p><b>　　1 概述5</b></p><p>　　1.1單片機的發(fā)展及在溫度測量中的應(yīng)用5</p><p

2、>　　1.2 溫度傳感器的發(fā)展和應(yīng)用5</p><p>　　1.2.1 溫度傳感器的分類6</p><p>　　1.2.2 溫度傳感器的發(fā)展6</p><p>　　1.3 鉑電阻在溫度測量中的應(yīng)用及存在問題7</p><p>　　1.3.1 鉑電阻的非線性分析8</p><p>　　1.3.3 鉑電阻的

3、三線制接法8</p><p>　　1.3.2 鉑電阻非線性校正方法9</p><p>　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計11</p><p>　　2.1 硬件電路構(gòu)成11</p><p>　　2.2 微型計算機的選擇11</p><p>　　2.3 熱電阻的選擇12</p><p>　　2.4 熱電

4、阻測量及數(shù)據(jù)處理12</p><p>　　2.4.1 電阻測量原理及電路圖12</p><p>　　2.4.2 AD58014</p><p>　　2.5 放大單元16</p><p>　　2.5.1 OP0716</p><p>　　2.5.2 ICL765016</p><p>

5、　　2.5.3放大部分電路圖17</p><p>　　2.6 A/D轉(zhuǎn)換部分17</p><p>　　2.6.1 AD57417</p><p>　　2.6.2 AD574與89C51的接口電路19</p><p>　　2.7串口輸出單元19</p><p>　　2.7.1 MAX22019</p&g

6、t;<p>　　2.7.2 串行輸出電路20</p><p>　　2.8 LED選擇及顯示電路21</p><p>　　2.8.1 LED數(shù)碼管21</p><p>　　2.8.2 顯示接口電路22</p><p>　　2.9電源設(shè)計22</p><p>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計23</p&g

7、t;<p>　　3.1主程序流程圖24</p><p>　　3.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序25</p><p>　　3.3 串行輸出子程序25</p><p>　　3.4 顯示子程序25</p><p><b>　　總結(jié)27</b></p><p><b>　　致謝2

8、8</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　附錄30</b></p><p>　　附錄1 電路整體原理圖30</p><p>　　附錄2. 程序31</p><p>　　Pt100熱電阻線性測溫裝置的研制<

9、;/p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　熱電阻具有測溫范圍大、穩(wěn)定性好和耐氧化等特點，在低溫測量中占有重要的地位。本文介紹了一種利用89C51單片機并采用熱電阻的線性溫度測量裝置。該裝置由AD580、標(biāo)準(zhǔn)電阻、放大器、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、數(shù)碼顯示、串行輸出端口等組成。利用恒流源和12位A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計溫度測量電路，完全消除了傳統(tǒng)的不平衡電

10、橋的非線性誤差，減小熱電阻的接觸電阻和引線電阻對測量誤差的影響。在程序存儲器EPROM中存放電阻-溫度分度表，采用信號比較的方式求出高精度的熱電阻值，再根據(jù)熱電阻值的大小查線性表求取對應(yīng)的溫度值，實現(xiàn)了真正意義上的線性化，大大減小了放大器溫漂和非線性的影響，并且實現(xiàn)了熱電阻全溫度范圍的溫度測量。該方法具有簡單、實用、測量精度高、抗干擾能力強等特點[1]。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 熱電阻；溫度測量；單片機；數(shù)

11、碼顯示；串行輸出；非線性；查表</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Thermal resistor is characterized by having large range of temperature measurement, stability and anti-oxidation etc .It is importan

12、t position in low temperature measurement. The paper introduces a linear temperature-measuring device based on platinum thermal resistor, using 89C51 single-chip microcomputer. The device consists of AD580, resistor, amp

13、lifier, AD converter, data sampling and processing system, digital play, serial output port and so on. [2]In order to eliminate non-linearity error </p><p>　　Keywords: thermal resistor, temperature measureme

14、nt,single-chip microcomputer,digital display,serial output,non-linear process, look-up reference table</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　溫度測量已是很成熟的技術(shù)，溫度敏感元件既有傳統(tǒng)的熱電阻、熱電偶、熱敏電阻等溫度傳感器，又有現(xiàn)代的集

15、成溫度傳感器、數(shù)字溫度傳感器，還有超高溫的光學(xué)溫度傳感器，其中熱電阻測溫方法以其測量范圍大、性能穩(wěn)定、高精度、高靈敏度、安裝使用方便等特點在中、低溫測量中占有重要的地位。但熱電阻輸出與溫度之間的非線性特性給精確測量帶來諸多不便。熱電阻測溫時信號處理常用的方法是采用橋式測量線路、熱電阻線性化處理等，其缺點是存在引線電阻。引線電阻隨溫度變化會產(chǎn)生附加誤差,線性化處理比較繁瑣且只能減少誤差，而正反饋法非線性也依然比較嚴重。</p>

16、<p>　　本文論述了一種基于Pt100的線性測溫裝置，該裝置在單片機的控制下，先精確測出熱電阻值Rt，在由Rt的值查熱電阻分度表得出溫度值，然后由串行端口輸出，實現(xiàn)了真正意義上的線性化，且實現(xiàn)了熱電阻全溫度范圍的測量，并獲得了較高的測量精度。</p><p>　　1.1單片機的發(fā)展及在溫度測量中的應(yīng)用</p><p>　　單片機的應(yīng)用幾乎滲透到人類生活的每一個角落，對人類生

17、活在不知不覺中產(chǎn)生巨大的影響。計算機控制已經(jīng)越來越多的參與到自動控制領(lǐng)域，使各種控制儀表逐漸向智能化、集成化發(fā)展，出現(xiàn)了大批智能控制儀表，不但使過去以分立元件為主的自動控制儀表被以智能元件為主的智能儀表所代替，而且性能上也有了大幅度的提高，可以實現(xiàn)直接的數(shù)字化輸出，與現(xiàn)場總線直接相連，實現(xiàn)真正的智能化、數(shù)字化、單元化，配合工業(yè)PC以及DCS系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮了極其重要的作用。單片機技術(shù)在各個領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，MCS-51

18、系列單片機以其優(yōu)越的性能，成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。</p><p>　　溫度是工業(yè)控制中主要的被測對象之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。對于不同場所、不同工藝、所需溫度高低、精度不同，則采用的測溫元件、測溫方法以及對溫度的控制方法也將不同；產(chǎn)品工藝不同、控制溫度的精度不同、時效不同

19、，則對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，對溫度的控制方法多種多樣。隨著電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。利用微機對溫度進行測控的技術(shù)，也便隨之而生，并得到日益發(fā)展和完善，越來越顯示其優(yōu)越性[3]。</p><p>　　1.2 溫度傳感器的發(fā)展和應(yīng)用</p><p>　　溫度參數(shù)是目前工業(yè)生產(chǎn)中最常用的生產(chǎn)過程參數(shù)之一，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。實用的溫

20、度傳感器種類很多，但在工業(yè)部門多采用輻射溫度計及熱電偶。國外以輻射測溫為主(占2/3)，國內(nèi)則多采用熱電偶和熱電阻(占98%)。國外輻射溫度計的蓬勃發(fā)展對國內(nèi)影響很大，近幾年國內(nèi)輻射溫度計明顯呈上升趨勢。</p><p>　　1.2.1 溫度傳感器的分類 </p><p>　　溫度傳感器按傳感器與被測介質(zhì)的接觸方式可分為兩大類：一類是接觸式溫度傳感器，一類是非接觸式溫度傳感器。&

21、lt;/p><p>　　接觸式溫度傳感器的測溫元件與被測對象要有良好的熱接觸，通過熱傳導(dǎo)及對流原理達到熱平衡，這時的示值即為被測對象的溫度。這種測溫方法精度比較高，并可測量物體內(nèi)部的溫度分布。但對于運動的、熱容量比較小的及對感溫元件有腐蝕作用的對象，這種方法將會產(chǎn)生很大的誤差。 </p><p>　　非接觸測溫的測溫元件與被測對象互不接觸。常用的是輻射熱交換原理。此種測溫方法的主要特

22、點是可測量運動狀態(tài)的小目標(biāo)及熱容量小或變化迅速的對象，也可測量溫度場的溫度分布，但受環(huán)境的影響比較大。  </p><p>　　1.2.2 溫度傳感器的發(fā)展</p><p>　　溫度傳感器，使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式想數(shù)字式、集成化向智能化及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。 </p><p>　　溫度傳感器的發(fā)展

23、大致經(jīng)歷了以下3個階段：</p><p>　　a.傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器——熱電偶傳感器 </p><p>　　熱電偶傳感器是工業(yè)測量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測對象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度；測量范圍廣，可從-50~1600℃進行連續(xù)測量,特殊的熱電偶如金鐵——鎳鉻，最低可測到-269℃，鎢——錸最高可達2800℃。 </p>

24、<p>　　b.模擬集成溫度傳感器 </p><p>　　集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀80年代問世的，它將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出等功能。 </p><p>　　模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一（僅測量溫度）、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、

25、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫，不需要進行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。 </p><p>　　目前，光纖測溫技術(shù)主要有全輻射測溫法、單輻射測溫法、雙波長測溫法及多波長測溫等 。光纖技術(shù)的發(fā)展，為非接觸式測溫在生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了非常有利的條件。光纖測溫技術(shù)解決了許多熱電偶和常規(guī)紅外測溫儀無法解決的問題。而在高溫領(lǐng)域，光纖測溫技術(shù)越來越顯示出強大的生命力。全輻射測溫法是測量全波段的輻射

26、能量而得到溫度，周圍背景的輻射、介質(zhì)吸收率的變化和輻射率εT的預(yù)測都會給測量帶來困難,因此難于實現(xiàn)較高的精度。單輻射測溫法所選波段越窄越好，可是帶寬過窄會使探測器接收的能量變得太小，從而影響其測量準(zhǔn)確度。多波長輻射測溫法是一種很精確的方法，但工藝比較復(fù)雜，且造價高，推廣應(yīng)用有一定困難。雙波長測溫法采用波長窄帶比較技術(shù)，克服了上述方法的諸多不足，在非常惡劣的條件下，如有煙霧、灰塵、蒸汽和顆粒的環(huán)境中,目標(biāo)表面發(fā)射率變化的條件下，仍可獲得較

27、高的精度 </p><p>　　半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器是一種傳光型光纖溫度傳感器。所謂傳光型光纖溫度傳感器是指在光纖傳感系統(tǒng)中，光纖僅作為光波的傳輸通路，而利用其它如光學(xué)式或機械式的敏感元件來感受被測溫度的變化。這種類型主要使用數(shù)值孔徑和芯徑大的階躍型多模光纖。由于它利用光纖來傳輸信號，因此它也具有光纖傳感器的電絕緣、抗電磁干擾和安全防爆等優(yōu)點，適用于傳統(tǒng)傳感器所不能勝任的測量場所。在這類傳感器中，

28、半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器是研究得比較深入的一種。 </p><p>　　半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器由一個半導(dǎo)體吸收器、光纖、光發(fā)射器和包括光探測器的信號處理系統(tǒng)等組成。它體積小，靈敏度高，工作可靠，容易制作，而且沒有雜散光損耗。因此應(yīng)用于象高壓電力裝置中的溫度測量等一些特別場合中，是十分有價值的。 </p><p>　　c.智能溫度傳感器 </p>

29、;<p>　　智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)（ATE）的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、A/D傳感器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。 </p><p>

30、　　智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU），并且可通過軟件來實現(xiàn)測試功能，即智能化取決于軟件的開發(fā)水平。 </p><p>　　1).數(shù)字溫度傳感器。 </p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，溫度傳感器的種類日益繁多，數(shù)字溫度傳感器更因適用于各種微處理器接口組成的自動溫度控制系統(tǒng)具有可以克服模擬傳感器與微處理器接口時需要信

31、號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器的弊端等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測溫計、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。其中，比較有代表性的數(shù)字溫度傳感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等。 </p><p>　　2).智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢 </p><p>　　(1)提高測溫精度和分辨力 </p><p>　　智能溫度

32、傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨力只能達到1℃。目前國外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是9～12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達0.5～0.0625℃。</p><p>　　(2)增加測試功能 </p><p>　　溫度傳感器的測試功能也在不斷增強。例如，DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘（RTC）,使其功能更加完善。D

33、S1624還增加了存儲功能，利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的E*EPROM存儲器，可存儲用戶的短信息。另外，智能溫度傳感器正從單通道想多通道的方向發(fā)展，這為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。 </p><p>　　1.3 鉑電阻在溫度測量中的應(yīng)用及存在問題[4，5]</p><p>　　熱電阻傳感器主要用于中低溫度(-200℃～+650℃或850℃)范圍的溫度測量。常用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

34、化熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。鉑電阻具有適用范圍廣、測量范圍大、穩(wěn)定性高、重復(fù)性好、價格低廉、使用方便等優(yōu)點，成為目前工業(yè)和實驗室中溫度測量應(yīng)用最廣泛普遍的傳感元件之一。按準(zhǔn)確度等級，鉑電阻溫度計可分為標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和工業(yè)鉑電阻溫度計。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計被ITS - 90 國際溫標(biāo)采用,作為1318033 K～961178 ℃溫域內(nèi)的內(nèi)插標(biāo)準(zhǔn)儀器 。工業(yè)鉑電阻溫度計的使用溫度范圍是- 200～+ 850 ℃。在各種智能儀表中，對于鉑電阻

35、測溫，典型的用法是用不平衡電橋?qū)K電阻隨溫度變化的電信號輸出,再經(jīng)放大和A/D轉(zhuǎn)換后送單片機進行運算。其原理是應(yīng)用鉑電阻隨溫度變化阻值發(fā)生變化的測溫原理，將待測溫度量的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化，再進一步通過電橋電路轉(zhuǎn)換為電量的變化。但是其阻值與溫度之間的關(guān)系為非線性特性，因而為了保證一定的測量準(zhǔn)確度，在實際使用中應(yīng)進行線性化處理。另外，傳感器到測量儀表之間的引線電阻處理不當(dāng)將帶來測量誤差。當(dāng)被測溫度點可能遠離測量儀器所處的控制室，從現(xiàn)場到控

36、制室引線所經(jīng)受的環(huán)境溫度影</p><p>　　1.3.1 鉑電阻的非線性分析[6，7]</p><p>　　按照國際電工委員會的鉑熱電阻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，鉑電阻Pt100在0～650 ℃范圍內(nèi)的符合ITS - 90 的國際分度表函數(shù)R ( t) 可用下式表示：</p><p>　　Rt = R0 (1 + A t + Bt2) 　　　　　　　　　 （1-1）<

37、/p><p>　　其中Rt , R0 分別是t ℃和0 ℃時的鉑電阻阻值, A = 3. 90802 ×10-3 ℃1 , B = -5. 80195 ×10-7℃2 。</p><p>　　該分度函數(shù)的特點是溫度覆蓋范圍廣、精度高,但隨著溫度的升高,鉑電阻的非線性越來越嚴重. 可見,在0 ℃～650 ℃測溫范圍內(nèi)存在非線性項Bt2 ,且為負值,因而電阻的變化率隨著溫度的升

38、高而下降。 電阻隨溫度變化的斜率為：</p><p>　　d Rt/d t= R0 ( A + 2 Bt)　　　　　　　　　 （1-2）</p><p><b>　　斜率的變化為：</b></p><p>　　d2 Rt/d t2 = 2 R0 B = - 2 ×100 ×5. 80195 ×10-7≈- 1

39、. 2 ×10-4 (Ω/ ℃2)　　　　 （1-3）</p><p>　　可同Pt100溫度斜率的變化率隨溫度的升高以- 1. 2 ×10 - 4Ω/ ℃2 的速率下降,是單調(diào)上凸特性,如圖所示。</p><p>　　圖1-2 鉑電阻的非線性特性曲線</p><p>　　上圖中曲線①為Pt100特性曲線,曲線②為線性化的理想直線。設(shè)被測溫度范

40、圍為：0℃～800℃，則曲線2是以曲線1的0℃與800℃作為起點與終點所連的直線段, 即線性化的理想電阻—溫度特性。如不進行非線性校正, 非線性誤差在曲線1與2相交中點處（400℃）以最大值出現(xiàn)，即</p><p>　　σmax=R0(1+400A+4002B)-[(400/800)(R800- R0) + R0]　　　　　 （1-4）</p><p>　　在曲線1 和曲線2 相交兩

41、點的中間處, 即t=400℃時鉑電阻的非線性誤差最大,代入上式可得：σmax =5.815 Ω, 5.815 Ω的變化量相當(dāng)于Pt100 鉑電阻在16℃左右的變化量, 即在0℃~800℃的測溫范圍內(nèi), 最大非線性誤差可達2%左右, 相當(dāng)可觀。因此, 在測溫儀表中必須對非線性化問題進行線性化處理。</p><p>　　1.3.3 鉑電阻的三線制接法 </p><p>　　四線制鉑電阻測溫當(dāng)然

42、是消除引線影響的最佳方案,但對多路測溫而言成本太高,工業(yè)上一般采用折衷的三線制鉑電阻測溫方案[8]。</p><p>　　三線制接法補償即將連接熱電阻的兩根導(dǎo)線分別置于兩個橋臂中，當(dāng)環(huán)境溫度變化而使導(dǎo)線電阻值改變時它的影響得到抑制。由于每一路可減少一根導(dǎo)線，且對電路參數(shù)的調(diào)試要求不高，補償了環(huán)境溫度對測量的影響，而測量電路所用的均為普通器件。</p><p>　　由電路知：　　　　　　　　

43、　　　 （1-5）</p><p>　　圖1-3 鉑電阻的三線制接法</p><p>　　式中： Rt為溫度t時鉑電阻阻值； RB為初始溫度t0時鉑電阻阻值, RB=Rt0,rt為鉑電阻引線電阻。</p><p>　　當(dāng)rt因環(huán)境影響變?yōu)閞t1時有： </p><p><b>　?。?-6 ）&

44、lt;/b></p><p><b>　　（1-7）</b></p><p>　　以長100m、截面為1mm2銅導(dǎo)線為例，其電阻為。若引線所處環(huán)境溫度在20℃基礎(chǔ)上變化±20℃（平均值）則有：</p><p>　　= （1-8）</p><p>　　式中：為銅電阻品均溫度系數(shù)。&

45、lt;/p><p>　　顯然不論用硬件還是軟件線性化處理, 鉑電阻引線與環(huán)境溫度變化帶來的影響使不平衡電橋電路無法滿足高精度測溫要求。因此，本設(shè)計提出了相似的恒流源電阻/電壓轉(zhuǎn)換三線制鉑電阻測量電路。這在后面作詳細敘述。</p><p>　　1.3.2 鉑電阻非線性校正方法</p><p>　　硬件校正法就是構(gòu)造一網(wǎng)絡(luò)使輸出信號是溫度的線性函數(shù)。如果將輸出電壓一部分反饋

46、回來, 使供電電流增加, 就能有效地提高輸出電壓, 使之對溫度變化呈線性關(guān)系, 顯然對于鉑電阻, 必須是正反饋, 即正反饋法校正鉑電阻非線性[9，10]。</p><p>　　圖1-4 有源線性電橋</p><p>　　具體形式一般是對不平衡單臂電橋的橋臂引入正反饋,如圖1-4 為一有源單臂電橋。</p><p>　　正反饋的引入有兩種方式, 第一種方式是將與輸出成

47、反比的信號引入到橋臂a 點, 而形成正反饋, 如圖1-5(a)所示電路。</p><p>　　第二種方式是將與輸出成正比的信號引入到橋臂b 點而形成正反饋, 如圖1-5(b)所示。</p><p>　　必須指出, 對圖a與圖b電路各參數(shù)值設(shè)計要求很嚴格, 反饋量的輕微變化對其輸出的影響就會很大, 且很易發(fā)生自激而影響正常測量。</p><p><b>　　

48、(b)</b></p><p>　　圖1-5 加入正反饋的電路</p><p>　　在使用微機場合, 用軟件方法對鉑電阻進行非線性校正不但節(jié)省大量的硬件開支, 使側(cè)量電路簡單, 而且精度也可提高。</p><p>　　線性插值法就是把非線性函數(shù)紅幻的曲線分成若干段, 然后把相鄰兩段用直線連結(jié)起來, 用此直線代替相應(yīng)曲線。線性插值法按插值基點選取方法不同分

49、為兩種等距離分段法和非等距離分段法。</p><p><b>　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p>　　2.1 硬件電路構(gòu)成</p><p>　　硬件電路由信號處理單元、放大單元、數(shù)據(jù)采集及處理單元、串行輸出單元、電源電路等組成。</p><p>　　系統(tǒng)組成框圖如下圖1所示：</p><p&g

50、t;　　圖2-1硬件組成原理方框圖</p><p>　　2.2 微型計算機的選擇 </p><p>　　本系統(tǒng)選用AT89C51作為CPU。AT89C51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)4KB快閃可編程/擦除只讀存儲器的8位CMOS微控制器，其內(nèi)部有4 KB的EEPROM,。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案.。三級程序存儲器鎖定、128*8位內(nèi)部R

51、AM、32可編程I/O線、兩個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。利用89C51串行輸出工作方式，使89C51的利用率大大提高，外部電路得以簡化。89C51可直接與鍵盤進行掃描讀數(shù)，可直接用串/并行轉(zhuǎn)換模塊74LS164驅(qū)動LED顯示溫度值。因其利用率高，負載重，后向電路只需加一塊通向驅(qū)動器即可正常工作。在串行傳輸數(shù)據(jù)時，頻率可達到1MHz,對溫度的顯示完全達到測控精度要求。與

52、MCS -51微控制器產(chǎn)品系列兼容,使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造，存儲器可循環(huán)寫入/擦除1000次。AT89C51的引腳與8031相同。因此，不需要擴展即能滿足要求[11]。</p><p>　　2.3 熱電阻的選擇</p><p>　　熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化而變化的原理制成的。鉑雖屬貴重金屬但具有耐高溫、使用壽命長，溫度靈敏度高，對溫度變化反應(yīng)速度快，同

53、時電阻溫度特性好，便于分度和讀數(shù)等特點因此采用鉑熱電阻作為溫度測量元件,其型號為Pt100 ,測量范圍為- 200～ + 650 ℃。Pt100 型鉑熱電阻在0 ℃時的阻值為100Ω ,200 ℃時的阻值在170Ω 左右。</p><p>　　2.4 熱電阻測量及數(shù)據(jù)處理</p><p>　　測量電路由熱電阻Rt、AD580、標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、多路模擬開關(guān)U1 和U2等組成。圖中r是熱電阻引線

54、等效電阻。標(biāo)準(zhǔn)電阻R1用錳銅絲繞制而成，性能穩(wěn)定。</p><p>　　溫度的測量和控制主要取決于溫度測量精度，因此，為了保證精度，從硬件采用了三個方面的措施：第一，測量中傳感器的連接采用新的三線制方法，補償由導(dǎo)線引起的誤差；第二，選用高精度低漂移運算放大器OP07作為運算放大的電路，第三，測量電路采用恒流源供電。</p><p>　　AD580用作標(biāo)準(zhǔn)電流源，其輸出電流I經(jīng)多路模擬開關(guān)U

55、1分別由四個支路輸出，在R1上形成標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)電壓信號U01、在熱電阻R1上形成輸入信號U02，在引線電阻2r上形成引線電阻補償信號U03，在接地線上形成零點校正信號U04。為了提高測量精度，電路設(shè)計時讓四個支路負載電阻盡量相同。熱電阻采用三線制連接，三條引線敷設(shè)環(huán)境和長度相同。如圖2-3所示[12]。</p><p>　　2.4.1 電阻測量原理及電路圖</p><p>　　圖2-2　測量原

56、理圖</p><p>　　見圖2-2， U1 、U2為多路模擬開關(guān)，I、R0、R1、A、AD分別為標(biāo)準(zhǔn)電流、被測電阻、標(biāo)準(zhǔn)電阻、放大器、AD轉(zhuǎn)換器，U01、U02分別為標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)電壓信號和被測電壓信號，設(shè)定一應(yīng)的AD采樣值分別為S1、S2, U01和U02由電流源I流過電阻R1和R0支路獲得，U01用于對放大器和采樣通道校準(zhǔn)。在單片機控制下， U1 和U2的通道IN1導(dǎo)通時，有</p><p&g

57、t;<b>　?。?-1）</b></p><p>　　上式中為采樣時放大轉(zhuǎn)換通道的等效轉(zhuǎn)換系數(shù)。當(dāng)U1 和U2的通道IN0導(dǎo)通時，有 </p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　上式中為采樣時放大轉(zhuǎn)換通道的等效轉(zhuǎn)換系數(shù)。將式（2-2）與式（2-1）比較，有</p><p&g

58、t;<b>　?。?-3）</b></p><p>　　因為有一個測量周期是在極短的時間內(nèi)完成的，所以，可以認為，則式（2-3）為 （2-4）</p><p>　　整理的被測電阻為 </p><p><

59、b>　?。?-5）</b></p><p>　　由式（2-4）、（2-5）可見，由于采用了與標(biāo)準(zhǔn)信號采樣值比較的方法，且數(shù)據(jù)采集周期極短，使得被測電阻值與標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)信號的采樣值S1、被測信號的采樣值S2有關(guān)，與電流源無關(guān)，大大減小了反放大采樣通道的放大倍數(shù)、零點漂移和非線性的影響，因此，提高了測量精度，實現(xiàn)了電阻值的精確測量，測量精度主要取決于AD轉(zhuǎn)換器的分辨率。</p>

60、<p>　　見圖2-3設(shè)S3、S4分別為U03、U04的采樣值，則由式（2-5）可得熱電阻和引線電阻分別為</p><p><b>　　(2-6)</b></p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　將式（7）代入式（6）并整理得熱電阻為</p><p><

61、;b>　　(2-8)</b></p><p>　　上式既是本裝置計算熱電阻的基本關(guān)系式。數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)在單片機控制下完成數(shù)據(jù)采集后，即按上式計算熱電阻值，然后查分度表求出溫度值輸出和顯示。式中R1=390.48Ω，溫度值精確到小數(shù)點后一位，兩溫度點之間按線性內(nèi)插計算參考溫度。實際計算時S1、S2、S3先減去零點校正值S4后，再代入式（8）計算熱電阻值[13]。</p><

62、p>　　圖2-3 熱電阻測量電路</p><p>　　表1 邏輯控制功能表</p><p>　　2.4.2 AD580 </p><p>　　AD580是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成三端高精度2.5V參考源，輸入電壓在4.5-30V之間時，參考輸出均為2.5V[14]。</p><p>　　圖2-4 AD580的原理電路</p&

63、gt;<p>　　設(shè)Q1的be結(jié)電壓為Vbe1,Q2的be結(jié)電壓為Vbe2，Ic1=Ic2n,則有</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=

64、 （2-9）</p><p>　　得 （2-10）</p><p>　　式中k和q為物理常數(shù)，T為絕對溫變。由上式顯見:第一項為晶體管的Vbe，為負溫度系數(shù)，第二項T為絕對溫度，其他為常數(shù)，故第二項為正溫度系數(shù)。理論上當(dāng)Vr為1.205V時，正負溫度系數(shù)

65、相等，總的溫度系數(shù)為零，從而得到零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓。再通過緩</p><p>　　沖放大器及電阻R3、R4，便可得到要求的基準(zhǔn)電壓值。</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　圖2-5 AD580電流與工作電壓特性曲線圖 圖2-6 AD580用作電流源</p><p&g

66、t;　　AD580也可以用作電流源使用，本裝置中AD580作標(biāo)準(zhǔn)恒流源。如圖2-6所示[15]。</p><p><b>　　2.5 放大單元</b></p><p>　　放大單元由運算放大器IC1-IC3等組成見圖。因輸入信號由AD580輸出電流I轉(zhuǎn)換而成，因此要用高輸入阻抗放大器。為了提高輸入阻抗和減小零點漂移的影響，放大器第一級是跟蹤器，第一級和第二級的IC1、

67、IC2選用斬波穩(wěn)零式高精度運算放大器ICL7650 ，第三級選用OP07。</p><p>　　2.5.1 OP07</p><p>　　OP07是一種高精度單片運算低失調(diào)放大器，具有很低的輸入失調(diào)電壓和漂移。OP07采用超高工藝和齊納微調(diào)技術(shù)，使其溫漂很小，廣泛用于精密加法，檢波，微弱信號精密放大。其要求雙電源供電，使用溫度范圍0～70℃。使用OP07一般不用考慮調(diào)零和頻率問題就能滿足要

68、求。如要調(diào)零，可采用調(diào)零電位器調(diào)整，阻值可選200Ω。引腳圖如圖2-7。</p><p>　　圖2-7 OP07引腳圖</p><p>　　2.5.2 ICL7650</p><p>　　ICL7650是Intersil公司利用動態(tài)校零技術(shù)和CMOS工藝制作的斬波穩(wěn)零式高精度運放。動態(tài)校零技術(shù) 消除了CMOS器件固有的失調(diào)和漂移，從而擺脫了傳統(tǒng)斬波穩(wěn)零電路的束縛，克

69、服了傳統(tǒng)斬波穩(wěn)零放大器的這些缺點。它具有輸入偏置電流小、失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強、響應(yīng)快、漂移低、性能穩(wěn)定及價格低廉等優(yōu)點，常常被用在熱電偶、電阻應(yīng)變電橋、電荷傳感器等測量微弱信號的前置放大器中。</p><p>　　ICL7650采用14腳雙列直插式和8腳金屬殼兩種封裝形式。</p><p>　　圖2-8 ICL765014引腳引腳圖</p><p>　　2

70、.5.3放大部分電路圖</p><p>　　圖2-9 放大電路圖</p><p>　　2.6 A/D轉(zhuǎn)換部分</p><p>　　2.6.1 AD574</p><p>　　為了保證合理的采樣率,模- 數(shù)轉(zhuǎn)換器可選用逐次比較式模- 數(shù)轉(zhuǎn)換器，在本系統(tǒng)中選用的是AD574。它是美國模擬器件公司生產(chǎn)的12 位逐次逼近型快速的A /D 轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換

71、速度最大為25µS, 轉(zhuǎn)換精度≤0.05% , 是目前我國市場上應(yīng)用最廣泛、價格適中的A /D 轉(zhuǎn)換器。主機可以采用中斷、查詢或延時方式讀取AD574的轉(zhuǎn)換結(jié)果值。由于AD574 片內(nèi)包含高精度的參考電壓源和時鐘電路, 這使它在不需要任何外部電路和時鐘信號的情況下完成一切A/D 轉(zhuǎn)換功能, 應(yīng)用非常方便。</p><p>　　1)AD574的主要特性</p><p>　?、賰?nèi)設(shè)高

72、精度的參考電壓（10V），只需外界一個適當(dāng)電阻便可向DAC部分的解碼網(wǎng)絡(luò)提供IREF電流，轉(zhuǎn)換操作所需的時鐘信號亦由內(nèi)部提供，不需任何外接元器件。</p><p>　?、谀M信號的輸入為單端通道，設(shè)有外接補償電路引腳，以糾正ADC的補償誤差。其輸入兩成為10V和20V兩檔，供用戶選擇。在滿刻度范圍內(nèi)無誤碼。</p><p>　?、劾貌煌目刂菩盘枺纯蓪崿F(xiàn)高精度的12位變換，又可作快速的

73、8位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)有兩種讀出方式：12位一次讀出；分8位、4位兩次讀出，先讀高8位，再讀低4位，由A0位的狀態(tài)分別控制讀取高8位或低4位。設(shè)有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與各種類型的8 位或16 位微處理器連接，而無需附加邏輯接口電路, 且能與CMOS 及TTL 電平兼容。</p><p>　?、苄枞M電源：+5V、+12V～+15V和-15V～-12V。由于精度高，所需電源必須有良好的穩(wěn)定性，并加以充分濾波，以防

74、止高頻噪音的干擾。</p><p>　　⑤輸入模擬信號：單極性時為0～+10V或0～+20V；雙極性時為±5V或±10V范圍。</p><p>　?、薜凸模?90mW。</p><p>　　2) AD574的引腳配置如圖2-10：</p><p>　　圖2-10 AD574引腳圖</p><p>

75、　?。浩x信號端。低電平有效。</p><p>　　CE：允許信號端。高電平有效。可用作8031的WR和RD相與非后接CE，以確保AD574A在被啟動變換或讀出變換結(jié)果的操作時，CE有效。</p><p>　　R/C ：讀/變換，高為讀A/D變換結(jié)果，低為啟動A/D變換。</p><p>　?。簲?shù)據(jù)格式，高為12位并行輸出，低為8位(或4位)并行輸出。本設(shè)計令其接地

76、。</p><p>　　A0 ：字節(jié)地址/短周期，高為8位變換/輸出低4位，低為12位變換/輸出高8位。</p><p>　　STS ：變換狀態(tài)，高為正在變換，低為變換結(jié)束。STS總共有三種接法：(1)空著：只能在啟動變換25 s以后讀A/D結(jié)果；(2)接靜態(tài)端口線：可用查詢方法，待STS為低后再讀A/D變換結(jié)果；(3)接外部中斷線：可引起中斷后，讀A/D變換結(jié)果。本設(shè)計夸其接P1．0。&

77、lt;/p><p>　　REFIN ：基準(zhǔn)輸入。</p><p>　　REFOUT ：基準(zhǔn)輸出。</p><p>　　BIP OFF ：雙極性方式時，偏置電壓輸入。</p><p>　　DBII～DB0：12位數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　10VSPAN ：單極性0～10 V模擬量輸入；雙極性0～ ±5 V模擬

78、量輸入。</p><p><b>　　DC：模擬量輸入。</b></p><p>　　20VSPAN ：單極性0～20 V模擬量輸入；雙極性0～ ±10 V模擬量輸入</p><p><b>　　AC ：模擬地。</b></p><p><b>　　AC ：模擬地．</b&

79、gt;</p><p>　　表2 控制信號、CE、、和的組合功能如下： </p><p>　　2.6.2 AD574與89C51的接口電路</p><p>　　該電路采用單極性輸入方式, 可對0～10V或0～20V模擬信號進行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位從D11～D4 輸出,低4 位從D3～D0 輸出,并且直接和單片機的數(shù)據(jù)總線相連。轉(zhuǎn)換遵循左對齊原則,D3～D0 應(yīng)接單

80、片機數(shù)據(jù)總線的高半字節(jié)。為了實現(xiàn)啟動A /D 轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出, AD574 的片選信號CS 由地址總線的P1.2提供, 在讀寫時,A1 應(yīng)設(shè)置為低電平。AD574 的CE 信號由單片機的WR 和RD 經(jīng)一級或非門產(chǎn)生。R /C 則由P1.0提供。輸出狀態(tài)信號STS 接到P3. 2 端可供單片機查詢判斷A / D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。AD574 的A0由地址總線的P1.1控制,可用于實現(xiàn)全12 位轉(zhuǎn)換,并將12 位數(shù)據(jù)分兩次送入數(shù)據(jù)總線[

81、16]。如圖2-11。</p><p>　　圖2-11 AD574與89C51接口電路圖</p><p><b>　　2.7串口輸出單元</b></p><p>　　串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式。同步通信適用于傳送速度高的情況，其硬件復(fù)雜。而異步通信應(yīng)用于傳送速度在50到19200波特之間，是比較常用的傳送方式。在異步通信中，數(shù)

82、據(jù)是一幀一幀傳送的，每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位，5～8位的數(shù)據(jù)位，一位奇偶校驗位(可省略)和一位停止位四部分組成。在串行通信前，發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率（通信協(xié)議）。</p><p>　　本設(shè)計中串行輸出端口由MAX220完成，每數(shù)據(jù)包2個字節(jié)，波特率為9600，精確到0.1℃</p><p>　　2.7.1 MAX220</p><p>　

83、　MAX220包含4個部分：雙路電荷泵DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器、RS-232驅(qū)動器、RS-232接收器，以及接收器與發(fā)送器使能控制輸入。</p><p><b>　　1) 雙路電荷泵</b></p><p>　　雙路電荷泵將+5V轉(zhuǎn)換為±10V (空載)，為RS-232驅(qū)動器提供工作電壓。第一個轉(zhuǎn)換器利用電容C1將+5V輸入加倍，得到V+輸出端C3上的+10V；

84、第二個轉(zhuǎn)換器利用電容C2將+10V轉(zhuǎn)換為V-輸出端C4上的-10V。</p><p>　　2) RS-232驅(qū)動器</p><p>　　如果負載是標(biāo)稱值為5kΩ的RS-232接收器，并且VCC =+5V時，驅(qū)動器輸出電壓擺幅的典型值為±8V。空載時驅(qū)動器輸出電壓范圍是(V+-1.3V)至(V- +0.5V)。輸入門限兼容于TTL和CMOS邏輯。在關(guān)斷模式、三態(tài)模式，或器件電源被斷

85、開的情況下，驅(qū)動器輸出關(guān)閉，并進入高阻狀態(tài)，該狀態(tài)下的漏電流通常只有幾個微安(最大值為25μA)。輸出可以被驅(qū)動到±15V。在關(guān)斷模式下，電源電流通常降至8μA。MAX220不具備內(nèi)部上拉電阻，所以不能將未使用的驅(qū)動器輸出強制為低電平，須將未使用的輸入端連接至GND或VCC。</p><p>　　3) RS-232接收器</p><p>　　所有接收器都是反相的。輸入門限設(shè)定為0

86、.8V和2.4V，驅(qū)動器既響應(yīng)TTL電平輸入，也響應(yīng)EIA/TIA-232E與V.28電平。接收器輸入可以承受最高±25V的過壓輸入，并提供標(biāo)稱值為5kΩ的輸入端接電阻。接收器輸入滯回的典型值為0.5V，并可確保0.2V最小值。這樣，對于慢變化輸入信號可以產(chǎn)生明確的輸出跳變，即使是在有一定噪聲和振蕩的情況下。接收器傳輸延時典型值為600ns，與輸入擺幅方向無關(guān)。</p><p>　　圖2-12 MAX2

87、20引腳配置</p><p>　　2.7.2 串行輸出電路</p><p>　　圖2-13 串行輸出電路</p><p>　　2.8 LED選擇及顯示電路</p><p>　　2.8.1 LED數(shù)碼管</p><p>　　LED數(shù)碼管又分共陰和共陽兩種如圖2-11(a)、(b)。如果把7段數(shù)碼管的每一段都等效成發(fā)光二極

88、管的正負兩個極，那共陰就是把abcdefg這7個發(fā)光二極管的負極連 接在一起并接地；它們的7個正極接到7段譯碼驅(qū)動電路74LS164的相對應(yīng)的驅(qū)動端上（也是abcdefg）；共陽就是把 abcdefg的7個發(fā)光二極管的正極連接在一起并接到5V電源上，其余的7個負極接到譯碼驅(qū)動集成電路74LS164相應(yīng)的abcdefg輸出端上。無論共陰共陽7段顯示電路，都需要加限流電阻，否則通電后就把7段譯碼管燒壞了。限流電阻的選取是：5V電源電壓減去發(fā)

89、光二極管的工作電壓除上10ma到15ma得數(shù)即為限流電阻的值。</p><p><b>　　(b) </b></p><p>　　2-14 LED數(shù)碼管</p><p>　　點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，這種顯示方式每一位都需要有一個8位的輸出控制；所謂動態(tài)顯示就是一位一位

90、地輪流點亮顯示器各位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通的電流有關(guān)，也與點亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可以實現(xiàn)亮度較高穩(wěn)定的顯示。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個I/O口，控制顯示器的各位顯示的字型也需要一個8位口。</p><p>　　圖2-12為89C51的顯示接口電路。本設(shè)計選用靜態(tài)顯示方式。8個74LS164作為4位七段顯示器的靜

91、態(tài)顯示口，靜態(tài)顯示方式顯示器的亮度大，很容易作到顯示不閃爍。而且靜態(tài)顯示時CPU不要頻繁地為顯示服務(wù)，因而主程序可以不必掃描顯示器，軟件設(shè)計簡單，從而使單片機有更多的機會處理其它的事務(wù)。</p><p>　　2.8.2 顯示接口電路</p><p>　　2-12 LED顯示電路</p><p><b>　　2.9電源設(shè)計</b></p&g

92、t;<p>　　電源設(shè)計是儀器設(shè)計的重要部分，能否提供穩(wěn)定可靠的干擾較小的電源關(guān)系到儀器能否正常工作以及儀器測量的安全性。根據(jù)本儀器的設(shè)計原理，本設(shè)計要求電源能夠提供+5V、±15V等供電電壓，還需要從+15V調(diào)處一個10V 精密電壓給AD574供電。所采用的器件是能提供正電壓的三端集成穩(wěn)壓器CW7805、CW7815和能提供負電壓的CW7915。來自220V的交流電經(jīng)變壓器降壓后，再經(jīng)過整流橋、濾波電容器、三端

93、穩(wěn)壓器穩(wěn)壓成所需要的電源電壓。在+15V的輸出端接一個電阻，和兩個6V的穩(wěn)壓管CW6，在通過滑動變阻器調(diào)出+10V電壓提供給AD574。圖中穩(wěn)壓器前面的電容器是為了抵消輸入長接線的電感效應(yīng)，防止自激；而穩(wěn)壓器后面的電容器起改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲的作用。電源電路如圖：</p><p>　　2-13 電源電路圖</p><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計</b>

94、</p><p>　　系統(tǒng)軟件主要完成多路模擬開關(guān)的邏輯控制，信號采集，熱電阻計算，引線電阻補償 ， 由分度表查詢溫度值，溫度點之間的參考溫度計算，超量程報警，溫度顯示，溫度值串行數(shù)據(jù)輸出和D/A輸出等功能。</p><p>　　為了求得被測的溫度值,在程序存儲器EPROM中開辟一定的存儲空間用于存放電阻—溫度分度表,一般是通過熱電阻的電阻值查溫度值,但熱電阻的阻值一般來說不是整數(shù), 其查

95、表的地址需要處理，所以將溫度值作為分度表存儲, 每度對應(yīng)一個存儲單元, 相應(yīng)的阻值作為存儲單元的內(nèi)容。Pt100熱電阻分度表從-200℃～ 850℃共1051個溫度點，每個溫度點的熱電阻以 10毫歐為單位，用16進制數(shù)存于2個字節(jié)中共占2102個字節(jié)，分度表存于程序中之后，分度表相對地址除2即為對應(yīng)的溫度值。</p><p>　　熱電阻與溫度之間的特性曲線見圖3-1 。用最小二乘法求取熱電阻與溫度的擬合曲線并對斜

96、率和截距進行調(diào)整,當(dāng)斜率為2.823 ℃/Ω ,截距為275.593時,其誤差均勻分布,在±8.26 Ω 以內(nèi),見圖3-2 。最大誤差時溫度最大相當(dāng)于±28.5 ℃,因此,在求得Rt后,將Rt 乘以2.823 ,得到的數(shù)據(jù)乘2 作為查表的相對起始地址(即溫度值) ,在該地址前后±29 ℃范圍內(nèi)采用比較法最后確定溫度的準(zhǔn)確值。當(dāng)單片機主頻為12MHz 時,數(shù)據(jù)采集、運算、查表、輸出、顯示等的工作周期約為28

97、ms</p><p>　　圖3-1 Pt100熱電阻特性圖 3-2 Pt100熱電阻分度值與擬合曲線誤差關(guān)系圖</p><p><b>　　3.1主程序流程圖</b></p><p>　　3-2 主程序流程圖</p><p>　　3.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序</p><p&g

98、t;　　AD574數(shù)據(jù)的讀取方式可以采用中斷、查詢或延時。本設(shè)計采用查詢讀取的方式，輸出狀態(tài)信號STS 接到P3. 2 端可供單片機查詢判斷A / D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。主機讀取數(shù)據(jù)時，需先讀高8位，再讀低4位，由A0 為的狀態(tài)來分別控制讀取高8位或低4位。AD574的端口地址應(yīng)為：=A2=0，=A0=0，A0=A1=1，CE由寫信號產(chǎn)生，所以其端口地址應(yīng)為FFFAH，讀AD574轉(zhuǎn)換結(jié)果值的地址為FFFBH（讀高8位）和FFFCH（讀低4位

99、）。</p><p>　　AD574的轉(zhuǎn)換控制如下：置端口地址到DPTR啟動轉(zhuǎn)換查詢輸出狀態(tài)信號 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p><p>　　3-3 A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖 3-4串行輸出子程序流程圖</p><p>　　3.3 串行輸出子程序</p><p>　　串口輸出由P3.0、P3.1控制。串行輸出選用定時器/計數(shù)

100、器1定時模式、工作方式2，則工作方式控制字（TMOD）為20H，SMOD=1，波特率選用9600位/秒。串行輸出子程序流程圖如3-4所示。</p><p><b>　　3.4 顯示子程序</b></p><p>　　顯示子程序，從P1.5、P1.6輸出，P1.5接164AB，P1.6接164CLR，采用靜態(tài)顯示方式。顯示子程序的流程圖如3-5所示。</p>

101、<p><b>　　3-5 顯示子程序</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本系統(tǒng)的設(shè)計，選用美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機作為控制器，以軟件Kail為開發(fā)平臺，并充分利用當(dāng)今先進的工業(yè)信息技術(shù)和自動化控制技術(shù)，完成了線性測溫裝置的研制。</p><p>　　本

102、文采用的新的三線制引線電阻影響消除技術(shù),從原理上解決了熱電阻測溫中引線電阻引起測量誤差的問題,有效地提高了熱電阻測溫的精度。所介紹的線性化方法,由于是基于通過查表進行線性化, 所以精度較高，且這種線性化方法通用性強, 精度高, 電路簡單, 調(diào)試工作量小。 采用12位逐次逼近型快速的A /D 轉(zhuǎn)換器AD574，配有串行數(shù)據(jù)輸出端口，可直接與計算機的串口相連接進行串行通信，有4位顯示 。將AD580作為恒流源,采用電流法對熱電阻的電阻值進行

103、測量,大大減小了放大器、AD轉(zhuǎn)換器溫度漂移和非線性的影響,提高了信號測量精度,在得到熱電阻數(shù)值后,采用查分度表的方法求取溫度值,實現(xiàn)了真正意義上的線性化溫度測量,并且,實現(xiàn)了全分度范圍的溫度測量。采用B等級熱電阻時,在-200~850℃范圍內(nèi)該裝置的測量誤差約為±6℃,是一種價廉、實用的高精度測溫裝置。</p><p>　　通過本次設(shè)計，使我真正認識到所學(xué)知識的不足和局限性。鞏固了有關(guān)單片機的知識，也學(xué)

104、到了很多新的知識。本次設(shè)計，鍛煉了我理論和實際結(jié)合的能力，通過不斷的遇到問題解決問題，也培養(yǎng)了我冷靜思考，全面考慮的能力。在彌補不足中提高自己，也讓我明白了以后努力的方向。</p><p>　　由于知識水平有限等原因，本設(shè)計肯定還存在不完善或不盡合理之處，相信隨著實踐經(jīng)驗的豐富和理論水平的提高，日后能為自動化控制技術(shù)的推廣應(yīng)用作更深入的貢獻！</p><p><b>　　致謝&l

105、t;/b></p><p>　　在老師們辛勤的指導(dǎo)和同學(xué)們熱心的幫助下，我完滿的完成了有關(guān)線性測溫裝置的任務(wù)和要求。雖然這與我積極的努力分不開，但這在很大程度上卻得益于我的老師和同學(xué)的幫助。在此，我要向他們表達我最真誠的謝意。</p><p>　　在整個設(shè)計的完成的過程中，****老師給了我很大的幫助。沒有他孜孜不倦的教誨，我的設(shè)計工作肯定不能這么順利的完成。*老師積極地引導(dǎo)和鼓勵使

106、我不僅鞏固了有關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識，還擴展了知識面，而且對自己的設(shè)計課題越來越有興趣。雖然xx老師平日里事務(wù)繁忙，但在有問題問他時他總能不耐其煩地耐心講解。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計他付出了很多的心血，也耽誤了很多寶貴的時間。xx老師治學(xué)嚴謹，無私奉獻的精神深深地影響著我，也讓我更加努力的學(xué)習(xí)有關(guān)知識，完成畢業(yè)設(shè)計。相信他的科研精神、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和認真的工作風(fēng)度對我以后的職業(yè)生涯和人生都會產(chǎn)生積極深遠的影響。在此，我謹表示我衷心的感謝！<

107、/p><p>　　其次要感謝控制學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師們，感謝他們四年來，為我們提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，傳授給我們知識。畢業(yè)設(shè)計過程中學(xué)院為我們提供了專門的實驗室，還分配了電腦，給我們提供了很大的方便，創(chuàng)造了良好的環(huán)境。</p><p>　　同時我也要感謝實驗室里所有的同學(xué)，在他們共同努力的協(xié)助下我的畢業(yè)設(shè)計才得以順利的完成，在這個過程中也使我學(xué)會了團隊合作精神，形成了互相協(xié)作良好氛圍。</p&

108、gt;<p>　　感謝我的同學(xué)在這四年里對我的幫助和關(guān)心，和他們相處的時光，是快樂而無悔的時光。</p><p>　　最后，對所有在這四年里學(xué)習(xí)上和生活上幫助過我的人表示感謝，謝謝你們！同時感謝參加論文答辯和評審、評閱的各位老師。</p><p>　　隨著畢業(yè)設(shè)計的完成，我的大學(xué)生活也將結(jié)束，相信這份畢業(yè)設(shè)計帶給我的不只是知識上的增長，更多的是帶給了我思想上的成長，還有對這一

109、時期相處的人們最多的懷念！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]黃江平 一種實用的熱電阻測溫方法[J]．科技廣場　2005(1)</p><p>　　[2]劉希民. 一種基于熱電阻的線性溫度測量裝置的研制[J].遼寧：石油化工高等學(xué)校學(xué)報、2007第20卷(增刊)、83-86</p><p

110、>　　[3]李曉妮 單片機溫度控制系統(tǒng)得設(shè)計[J].九江學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)2005(2)20-23</p><p>　　[4]潘文誠 一種鉑電阻高精度測溫方法[J].傳感器技術(shù)2003第22卷第11期</p><p>　　[5]張翠蓮 楊家強 鄧善熙 鉑電阻的非線性特性及其線性化校正方法[J]儀器儀表天地</p><p>　　[6]張萱 聞建靜 樓建明 鉑

111、電阻測溫非線性校正方案[J]. 南昌大學(xué)學(xué)報(工科版)2003 年9 月第25 卷第3 期</p><p>　　[7]The international tempreture scal of 1990.1990國際溫標(biāo)宣傳手冊.國家技術(shù)監(jiān)督局技量司.北京：中國計量出版社，1990.12第一版.</p><p>　　[8]劉少強 張靖 莊哲民 三線制鉑電阻高精度測溫方法[J].自動化儀表20