毕业设计-基于PT100热电阻温度传感器和AT89C51单片机的温度检测系统设计

摘要

本课题本系统采用PT100热电阻温度传感器和单片机组成可靠性高、功耗低的温度检测系统。以AT89C51单片机系统为核心，对单点的温度进行实时检测。采用模拟温度传感器PT100对温度进行检测；采用串型模数转换器ADC0809进行A/D转换把温度信号调解转换为电压信号与AT89C51单片机接口设置LED八段数码管实时显示温度值。本设计包括温度传感器、A/D转换模块、数据传输模块、温度显示模块四个部分。

关键词：单片机，PT100热电阻，ADC0809，温度检测

The design of Single Chip Microcomputer

Temperature Detection System

Based on the Resistive Thermal Detector of PT100

Abstract

This article AT89C51 monolithic integrated circuit which produces by ATMEL Corporation is the core, can inspect a single point of the temperature in real time. The adoption of the serial A/D for temperature signals into voltage signal mediation AT89C51 Single-Ship Compute interfaces with the eighth LED digital display of real-time temperature. The design includes four parts of the temperature sensor and the A / D converter module and the data transmission modules and the temperature display module. Each part functions and the process was described in the Paper in detail.

Key words：Single-Ship Computer; Resistive Thermal Detector of PT100; ADC0809; Measure-temperature

目录

摘要 ...................................................................................................................................... I Abstract .................................................................................................................................... II 1 绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 方案论证 (2)

1.2.1 单片机选型 (2)

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 (4)

2.1 温度信号的获取与放大 (4)

2.1.1 元件介绍 (4)

2.1.2 放大电路设计 (4)

2.2 模数转换单元 (5)

2.2.1 8位串行A/D转换器ADC0809 (5)

2.2.2 模数转换单元电路的设计 (7)

2.3 键盘电路的设计 (8)

2.4 LED显示电路的设计 (8)

2.4.1 LED数码管原理 (9)

2.4.2 LED数码管编码方式 (9)

2.4.3 LED数码管显示方式和典型应用 (10)

2.4.4 LED数码管的原理图 (11)

2.5 声光报警电路 (12)

2.6 单片机接口电路 (13)

2.6.1单片机的时钟电路 (13)

2.6.2复位电路和复位状态 (13)

3 软件设计 (16)

3.1 程序设计语言的选用 (16)

3.2 软件程序的设计 (16)

3.2.1 程序流程 (16)

3.2.2 键盘管理 (17)

3.2.3 LED显示 (18)

3.2.4 模拟量的采集与处理 (18)

3.3源程序 (22)

4 抗干扰设计 (29)

4.1 用于单片机系统的干扰抑制元件 (29)

4.2 提高单片机系统抗干扰能力的主要手段 (29)

5 结论 (31)

致谢 (32)

参考文献 (33)

论文原创性声明 ...................................................................................... 错误!未定义书签。

1 绪论

1.1 课题背景

在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎%80的工业部门都不得不考虑着温度的因素。

温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。传感器主要大体经过了三个发展阶段。

①模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。

②模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别。

③智能温度传感器。能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。

进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表。对于单点温测仪表，主要采用传统的模拟集成温度传感器，其中又以热电阻、热电偶等传感器的测量精度高，测量范围大，而得到了普遍的应用。此种产品测温范围大都在-200℃~800℃之间，分辨率12位，最小分辨温度在0.001~0.01之间。自带LED显示模块，显示4位到16位不等。有的仪表还具有存储功能，可存储几百到几千组数据。该类仪