华东交通大学 08机制4班 邱婷 班号：09 单片机开发系统题目设计
成绩：
华东交通大学
结课论文
所属课程名称： 单片机开发系统 课目： 基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计 院（系）： 机电工程学院 班级： 08机制-4 学生： 邱婷 指导老师： 刘举平老师 辅导老师：
2011 年 12 月 12 日
华东交通大学 08机制4班 邱婷 班号：09 单片机开发系统结课论文
目录
1 绪论 ......................................................................... 3
1.1 课题选材 ................................................................. 3 1.2 方案论证 ................................................................. 3 1.2.1 单片机选型 .......................................................... 3 1.2.2 模数转换器选型 ...................................................... 3 1.2.3 显示方案确定 ........................................................ 3
2 硬件设计 ...................................................................... 3
2.1 温度信号的获取与放大 ..................................................... 3 2.1.1 元件介绍 ............................................................ 3 2.1.2 放大电路设计 ........................................................ 3 2.2 模数转换单元 ............................................................. 4 2.2.1 8位串行A/D转换器ADC0809 ........................................... 4 2.2.2 模数转换单元电路的设计 .............................................. 5 2.3 键盘电路的设计 ........................................................... 5 2.4 LED显示电路的设计 ....................................................... 5 2.4.1 LED数码管原理....................................................... 5 2.4.2 LED数码管编码方式 ................................................... 5 2.4.3 LED数码管显示方式 ................................................... 6 2.4.4 LED数码管的原理图 ................................................... 6 2.5 声光报警电路 ............................................................. 6 2.6 单片机接口电路 ........................................................... 7 2.6.1单片机的时钟电路 ..................................................... 7 2.6.2复位电路和复位状态 ................................................... 7
3 软件设计 ...................................................................... 7
3.1 程序设计语言的选用 ....................................................... 7 3.2 软件程序的设计 ........................................................... 8 3.2.1 程序流程 ............................................................ 8 3.2.2 键盘管理 ............................................................ 8 3.2.3 LED显示 ............................................................ 8 3.2.4 模拟量的采集与处理 .................................................. 8
4 抗干扰设计 .................................................................... 8
4.1 用于单片机系统的干扰抑制元件 ............................................. 9 4.2 提高单片机系统抗干扰能力的主要手段 ....................................... 9 小结 ............................................................................ 9 参考文献 ........................................................................ 9 附录1 ......................................................................... 10 附录2 ......................................................................... 11
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1 绪论
1.1 课题选材
本课题以PT100热电阻为温度检测元件，设计了一个对单点温度实时检测的单片机温度检测系统。 1.2 方案论证
本方案以AT89C51单片机系统为核心，对单点的温度进行实时测量检测。并采用热电阻PT100作为温度传感器、LM741作为信号放大器ADC0809作为A/D转换部件，对于温度信号的采集具有大范围、高精度的特点。在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升，具有更高的性价比。 1.2.1 单片机选型
考虑到单片机的存储空间与价格，以及我对单片机的熟悉程度，课本学习的是AT89C51单片机，因此，此次设计我选用了AT89C51单片机来完成此次设计。 1.2.2 模数转换器选型
A/D转换的好与坏直接关系到整个系统的精确度。由于本系统测量的是温度信号，响应时间长，滞后大，不要求快速转换，因此选用8位串型A/D转换器ADC0809。本系统采用了求平均值来提高分辨率。 1.2.3 显示方案确定
该设计的温度测量系统只要求温度的显示，所以显示系统在该设计中是必不可少的。数码管内部元件比较简单，耗能相对较低，所以选择了数码管显示。不但硬件电路简单，造价低廉，而且数码管亮度高，利于我们的观察读数。
2 硬件设计
2.1 温度信号的获取与放大
本系统以PT100为温度传感器获取温度信号，以放大器LM741为信号放大器件。 2.1.1 元件介绍
PT100温度传感器为正温度系数热电阻传感器，主要技术参数如下： ① 测量范围：-200℃～+850℃；（满足0-80°变化范围） ② 允许偏差值： A级 ?0.15?0.002t， B级 ?0.30?0.005t；
③ 响应时间＜30s；
④ 最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm； ⑤ 允通电流≤5mA。 2.1.2 放大电路设计
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。通常将其放在电桥的桥臂上，温度变化时，热电阻两端的电压信号被送到仪器放大器LM741的输入端，经过仪器放大器放大后的电压输出送给A/D转换芯片，从而把热电阻的阻值转换成数字量。电路原理图如图2-1所示。
????图2-1信号采集与放大电路
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对信号放大，我们使用了低价格、高精度的仪器放大器LM741，它运用方便，可以通过外接电阻方便的进行各种增益（1-1000）的调整。其增益计算公式为：
A?1?49.4k?R (1)
温度值计算过程：
由于A/D检测到的模拟电压值
U?(R10RT?)?2?ART?R9R10?RP1 (2)
计算可到的RT值，然后利用如下公式求出温度值：
RT?1?At?Bt2RP1 (3)
?10，B??5.847?10。 其中A?3.0968472.2 模数转换单元
2.2.1 8位串行A/D转换器ADC0809
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。它是美国国家半导体公司的产品，是目前国内最广泛的8 位通用的A/D转换的芯片。
① ADC0809的内部逻辑结构如图2-2所示。
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图2-2 ADC0809内部逻辑结构
由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
② 引脚结构如图2-3 所示。电路原理图如图2-4。由图可以看出A、B、C都接地（都为0），故信号输入口选IN0，其空间地址为7FF8H。
图2-3 引脚结构
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图2-4 A/D转换电路原理图
2.3 键盘电路的设计
本设计采用1*3独立按键。其原理图如图2-5所示。
图2-5 键盘电路原理图 图2-6 LED数码管 2.4 LED显示电路的设计 2.4.1 LED数码管原理
LED数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。图2-6a为0.5英尺LED数码管的外形和引脚图。 2.4.2 LED数码管编码方式
LED数码管编码方式有多种，表2-7为共阴极和共阳极LED数码管几种八段编码表。
表2-7 共阴极和共阳极LED数码管几种八段编码 共阴顺序小数点暗 共阴逆序小数点暗 共阳顺序 共阳顺序 dp g f e d c b a b c d e f g 小数点亮 小数点暗 16进制 16进制 a dp 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 3FH FCH 40H C0 H 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 06H 60H 79H F9 H 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 2 5BH DAH 24H A4 H 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 4FH F2H 30H B0 H 1 0 4 0 1 1 0 0 1 1 66H 0 1 1 0 0 1 1 66H 19 H 99 H
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