AT89C51温度传感器设计

电子系统综合设计报告 学号学号 专业专业 日期日期 姓名姓名 2011-4-132011-4-13 南京理工大学紫金学院电光系南京理工大学紫金学院电光系 摘要摘要 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。 关键词关键词 放大电路转换电路 控制电路 显示 目录目录 1引言4 1．1 系统设计.4 1.1.1 设计思路4 1.1.2 总体方案设计4 2单元模块设计5 2.1 各单元模块功能介绍及电路设计5 2.1.1 温度传感器电路的设计5 2.1.2 信号调理电路的设计5 2.1.3 A/D采集电路的设计.5 2.1.4 单片机电路6 2.1.5 键盘及显示电路的设计6 2.1.6 输出控制电路的设计6 2.2 元器件的选择.6 2.3 特殊器件的介绍.7 2.3.1 OP07A.7 2.3.2 ADC0809 7 2.3.3 ULN2003 9 2.3.4 四联数码管（共阴）9 2.4 各单元模块的联接.10 3.1 开发工具及设计平台. 11 3.1.1 Proteus 特点 11 3.1.2 Keil 特点. 11 3.1.3 部分按键12 4系统测试17 5小结和体会20 6 参考文献21 电子系统综合设计报告字体电子系统综合设计报告字体 第第 4 4 页页 共共 2828 页页 1 1引言引言 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。 1 1．．1 1 系统设计系统设计 1.1.11.1.1 设计思路设计思路 本次实验基于 P89L51RD2FN 的温控仪设计采用 Pt100 温度传感器。 1.1.21.1.2 总体方案设计总体方案设计 热敏电阻测温调理电路 LED显示 加热丝 双向可 控硅 控制输出 继电器 A/D采集 电路 信号调 理电路 风扇 控制 对象 传 设定输入单片机 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0.5℃。 电子系统综合设计报告字体电子系统综合设计报告字体 第第 5 5 页页 共共 2828 页页 2 2单元模块设计单元模块设计 2.12.1 各单元模块功能介绍及电路设计各单元模块功能介绍及电路设计 2.1.12.1.1 温度传感器电路的设计温度传感器电路的设计 实现温度 T 和电阻 R 的对应关系。 电桥中 R1R2R3200ΩR,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。 2.1.22.1.2 信号调理电路的设计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。 2.1.32.1.3 A/DA/D 采集电路的设计采集电路的设计 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 P2.7 和 WR 或非后接 0809 的 START，P2.7 和 RD 或非后接 0809 的 OE。START脉冲来，A/D 转换 开始，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。 电子系统综合设计报告字体电子系统综合设计报告字体 第第 6 6 页页 共共 2828 页页 2.1.42.1.4 单片机电路单片机电路 最小系统。 2.1.52.1.5 键盘及显示电路的设计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。 2.1.62.1.6 输出控制电路的设计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。 2.22.2 元器件的选择元器件的选择 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 9012（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 200Ω3 用于电桥，10kΩ2,20 kΩ2 用于减法器 电子系统综合设计报告字体电子系统综合设计报告字体 第第 7 7 页页 共共 2828 页页 2.32.3 特殊器件的介绍特殊器件的介绍 2.3.12.3.1 OP07AOP07A OP07 引脚图 OP07A 的特点 超低偏移 150μ V 最大 。 低输入偏置电流 1.8nA 。 低失调电压漂移 0.5μ V/℃ 。 超稳定，时间 2μ V/month 最大 高电源电压范围 3V 至22V 2.3.22.3.2 ADC0809ADC0809 1．．主要特性 1）8路8位A／D 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100μs 。 4）单个＋5V 电源供。 5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40～＋85 摄氏度。 7）低功耗，约15mW。 2．内部结构 ADC0809 是CMOS 单片型逐次逼近式A／D 转换器，内部结构如图13．22 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D／A 转换器、逐次逼近， 电子系统综合设计报告字体电子系统综合设计报告字体 第第 8 8 页页 共共 2828 页页 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。 IN0IN78 路模拟电压输入端，用与输入被转换的模拟电压。D0D7A/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。 3.A/D转换完成数据的输送 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