嵌入式课程设计温度传感器-课程设计(1)

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嵌入式系统原理与应用

课程设计

—基于ARM9的温度传感器·

学号：01**

班级：**************1班

姓名：李*

指导教师：邱*

、

课程设计任务书

班级: *************

姓名： *****

设计周数: 1 学分: 2

指导教师: 邱选兵

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设计题目: 基于ARM9的温度传感器

设计目的及要求:

目的：

1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。

2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊

接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。

3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能

够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。

4.*

5.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的

电子器件图书。

6.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字

万用表。

7.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。

8.各种外围器件和传感器的应用；

9.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。

要求：

1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能；

2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板，

调试程序；

3.}

4.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；.

5.完成课程设计报告

设计内容和方法:使用温度传感器PT1000，直接感应外部的温度变化。使用恒流源电路，保证通过PT1000的电流相等，根据PT1000的工作原理与对应关系，得到温度与电阻的关系，将得到的电压放大20倍。结合ARM9与LCD，将得到的

参量显示在液晶屏上。

目录

第一章绪论 (1)

第二章系统总体结构 (2)

硬件框图 (2)

^

器件选用 (2)

第三章硬件结构 (3)

数据采集模块 (3)

PT1000铂热电阻 (3)

稳压二极管IN4728 (5)

LM324 (6)

数据处理模块 (7)

STM32 (7)

|

LCD (8)

ADC 控制寄存器 (9)

第四章软件结构 (11)

第五章总结 (16)

第六章参考文献 (17)

附录一 (18)

附录二 (19)

附录三 (20)

：

第一章绪论

温度是表征物体冷热程度的物理量、是自然界中和人类打交道最多的两个物理参数，无论是在生产实验场所，还是在居住休闲场所，温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。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位，约占50%。

温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断涌现。

铂电阻温度传感器是用来测量空气、土壤和水的温度传感器。该传感器由精密级铂热电阻元件和经特殊工艺处理的防护套组成，并用四芯屏蔽信号电缆线从敏感元件引出用于测量，通常可以采用四线测量法测量，以减少导线电阻引起的测量误差。本次实验使用PT1000铂热电阻直接感应外部环境的温度，PT1000根据温度与电阻的对应关系，通过STM32单片机对数据进行AD转换并且在LCD上显示数据。

第二章系统总体结构

硬件框图

本次实验包括的温度传感器主要由两个模块组成：数据采集模块和数据处理模块（硬件框图如图1）。数据采集模块由恒流源电路和放大电路组成，采集到与温度有对应关系的电压值。数据处理模块将数据模块的输出作为输入，使用STM32的AD转换，将数据转换为数字量显示在LCD上。

图1：传感器硬件框图

器件选用

在本次设计中，数据采集模块采用了PT1000铂热电阻、稳压二极管、电阻若干、以及运放四大类器件。

数据处理模块使用了STM32单片机和LCD显示屏2大部分。本次设计的实物图见附录一。

第三章硬件结构

数据采集模块

数据采集模块主要负责采集温度的信息，根据温度为与电阻的对应关系，通过恒流源电路图，转化成温度与电压的关系。最后经过放大器，将得到的电压值进行放大，作为数据处理模块的输入值。电路图如图2所示：（实物图见附录一）。

图2 数据采集模块电路图

PT1000铂热电阻

设计原理

pt1000是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的1000即表示它在0℃时阻值为1000欧姆，在300℃时它的阻值约为欧姆。它的工业原理：当PT1000在0摄氏度的时候他的阻值为1000欧姆，它的的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增涨的。电阻与温度的关系：

应用范围

医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备，应用范围非常之广泛。

技术参数

输入响应时间（模块内数据更新率）为1秒同步测量

1路隔离的485, MODBUS RTU通讯协议

采用RS－485二线制输出接口时，具有+15kV的ESD保护功能

速率（bps）可在1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200中选择

精度等级：级

供电电源：+～30V

功耗小于0．1W

主机工作温度范围为－40℃～+85℃

测量范围为－200℃～+200℃

存贮条件为－40℃～+85℃（RH：5%～95%不结露）

铂电阻RT曲线图表

PT1000分度表