论文(设计)--课设二铂电阻传感器的课设论文.doc
《论文(设计)--课设二铂电阻传感器的课设论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《论文(设计)--课设二铂电阻传感器的课设论文.doc(21页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 引言 温度是自然界中和人类打交道最多的物理参数之一,无论是在生产实验场所,还是在居住休闲场所,温度湿度的采集或控制都十分频繁和重要,而且,网络化远程采集温湿度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。 由于温湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系,所以温度传感器就会相应产生。温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量高居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段;(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件);(2)模拟集成温度传感器/控制器;(3)智能温度传感器。国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。导体的电阻值
2、随温度变化而改变,通过测量其阻值推算出被测物体的温度,利用此原路构成的传感器就是电阻温度传感器,这种传感器主要用于-200500温度范围内的温度测量。纯金属是热电阻的主要制造材料,热电阻的材料应具有以下特性: 电阻温度系数要大而且稳定,电阻值与温度之间应具有良好的线性关系。 电阻率高,热容量小,反应速度快。 材料的复现性和工艺性好,价格低。 热敏电阻温度特性 在测温范围内化学物理特性稳定。 目前,在工业中应用最广的铂和铜,并已制作成标准测温热电阻。由于PT100热电阻的温度与阻值变化关系,人们便利用它的这一特性,研发并生产了PT100热电阻温湿度传感器。它是集温度湿度采集于一体的智能传感器。温
3、度的采集范围可以在-200+200,湿度采集范围是0%100%。常见的pt100感温元件有陶瓷元件,玻璃元件,云母元件,它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架,玻璃骨架,云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成。1. 设计任务及要求题目:基于铂热电阻的温度测量仪器的设计设计任务与要求:1. 理解铂电阻测温的原理;2. 理解数模转换器的原理以及与MCU的接口方法;3. 理解显示器与MCU的接口方法;4. 编程实现温度的测量及显示;5. 测量温度范围:0200。2. 方案设计和选择2.1 方案设计 方案一:PT100铂热电阻在0C200C温度范围内,阻值变化是100175.86,其本身的电压也会变化,通过与一个2
4、00的电位器组成差分放大电路,通过运算放大器放大输出电压差值,再通过AD0809的数模转换和单片机的处理,从而实现在数码管上显示采集到电压值,但注意要差分调零,可以实现05V的电压输出。方案二::PT100铂热电阻在0C200C温度范围内,阻值变化是100175.86,其本身的电压也会变化,将其本身的电压通过一定的放大倍数得到相应的电压值,再通过AD0809的数模转换和单片机的处理,从而实现在数码管上显示采集到电压值。2.2 方案论证及选择由于差分放大电路可实现当铂热电阻为时,调节相应的电位器可使此时的输出为0.当PT100铂热电阻的电阻值继续增大时,输出的电压也由0开始增大,而方案二的输出电
5、压只能从某个非0的正数开始增大,因此方案一的输出电压范围比方案二大,从而选择方案一。3. 系统框图 图1 系统框图4电路图及电路的工作原理本系统主要由两个电路组成,一个是温度采集电路,一个是AD转换及数码管显示电路。 图2 温度采集电路U1A和U1B为电压跟随器,Rt为铂电阻,调试时先把Rt短接,调节RP1和RP2两个滑动变阻器,当RP2调节到100时,调节RP1使OP07的2管脚和3管脚的电压相等,则OP07的右管脚输出电压为0V。调零后在调RP2,则OP07的3管脚的电压增大,经过放大后输出电压到单片机AD0809。图3 AD转换及数码管显示电路输出的电压输入到ADC0809的IN0口,把
6、模拟量转换成数字量。再把数字量输入到AT89S52的P1口,进行电压和温度的转换和处理。再根据AT89S52单片机里面的程序进行数字量到温度的转换,从P2.0P2.3口读取转化输出位码,从P00P07口输出段码,送至数码管进行温度显示。三极管和上拉电阻为了保证数码管足够的亮,D触发器起到分频的作用,按键开关实现复位的功能。5.单元电路的设计、参数计算和器件选择5.1温度采集电路 图4 温度采集电路当RP3/R1=R4/R2时,放大倍数为RP3/R1。当RP3/R1不等于R4/R2时OP07的第6管脚输出电压U0为 (5-1)U2为U1A输出的电压,U3为U1B输出的电压。本模块输出电压范围为0
7、V5V。稳压管稳压5.1V左右,过大的电压使稳压管击穿,则稳压在5.1V左右。 当输出电压为0V时对应得温度为0,当输出电压为5V是对应温度为 200。器件选择:1) 由于1个NE5532有两个放大器,所以选择NE5532。2) AD0809对输入模拟量要求:信号单极性,电压范围是05V,因此需要一个5V稳压二极管。3) 由于PT100铂热电阻通过的最大电流是5mA,所以电源电压为5V/5mA=1K,所以R6为1K的电阻,为使方便差分电路的调零,所以对称的电阻R5也为1K。4) 由于RP2是代替PT100铂热电阻的,其阻值变化是100175.86,所以RP1和RP2选择200的电位器。综上所述
8、,选择器件为NE5532,ADOP07, 5V稳压二极管,4个1K的电阻,2个200和1个50K的电位器。5.2 AD转换及数码管显示电路5.2.1 AD0809转换电路 图5 AD0809引脚图1、AD0809 的逻辑结构 ADC0809 是8 位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码 器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成(见图1)。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、AD0809 的工作原理及引脚功
9、能 IN0IN7:8 条模拟量输入通道 。ADC0809 对输入模拟量要求:信号单极性,电压范围是05V,若信号太小,必须进行放大;输入的模拟量在转换过程中应该保持不变,如若模拟量变化太快,则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线:4条 。ALE 为地址锁存允许输入线,高电平有效。当ALE 线为高电平时,地址锁存与译码器将A, B,C 三 条地址线的地址信号进行锁存,经译码后被选中的 通道的模拟量进转换器进行转换。A,B 和C 为地 址输入线,用于选通IN0IN7 上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 I
10、N2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 数字量输出及控制线:11 条 ST 为转换启动信号。当ST 上跳沿时,所有内部寄存器清零;下跳沿时,开始进行A/D 转 换;在转换期间,ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。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。OE为输出允许信号,用于控制三条输出锁存器向 单片机输出转换得到的数据。OE1,输出转换得到的数据;OE0,输出数据线呈高阻状 态。D7D0 为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号必须由外界提
11、供, 通常使用频率为500KHZ, VREF(),VREF()为参考电压输入。 3 、ADC0809 应用说明 (1) ADC0809 内部带有输出锁存器,可以与AT89S51 单片机直接相连。 (2)初始化时,使ST 和OE信号全为低电平。 (3) 送要转换的哪一通道的地址到A,B,C 端口上。 (4) 在ST 端给出一个至少有100ns 宽的正脉冲信号。 (5) 是否转换完毕,我们根据EOC 信号来判断。 (6) 当EOC变为高电平时,这时给OE 为高电平,转换的数据就输出给单片机了。 5.2.2AT89S52 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K 在系统可编
12、程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。1)引脚功能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 图6 AD0809用。在这种模式下, P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时,P0口也
13、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。 引脚号第二功能: P1.0 T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),
14、时钟输出 P1.1 T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制) P1.5 MOSI(在系统编程用) P1.6 MISO(在系统编程用) P1.7 SCK(在系统编程用)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(例如执行MOVX DPTR) 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
15、使用 8位地址(如MOVX RI)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。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)。 P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。 在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。端口引脚 第二功能: P3.0 RXD(串行输入口) P3.1
16、TXD(串行输出口) P3.2 INTO(外中断0) P3.3 INT1(外中断1) P3.4 TO(定时/计数器0) P3.5 T1(定时/计数器1) P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器读选通) 此外,P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。 RST:复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要
- 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:
- 论文 设计 课设二 铂电阻 传感器
![提示](https://www.31doc.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31doc.com/p-3970929.html