【正文】 因此，了解并掌握各類(lèi)傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。另外本系統(tǒng)還可以通過(guò)外接電路擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警功能，從而更好的實(shí)現(xiàn)溫度現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)控制。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。m2=。i++){ if(D_OUT) ad|=0x01。return (temp)。21RST=1。a){IO=ACC0。因此，整個(gè)軟件可分為溫度采集子程序、時(shí)鐘讀取程序、按鍵子程序、顯示子程序、及系統(tǒng)主程序。 這 三 條 線(xiàn) 分 別接 到 CPU 的 I/O 線(xiàn) 上 。 上 電 運(yùn) 行 時(shí) ， 在 Vcc≥ 之 前 ， RST 必 須 保 持 低 電 平 。TLC2543 與單片機(jī)的連接如圖 26 所示。 A01A12A23A34A45A56A67A78A89GND10 A9 11A10 12R 13R+ 14/CS 15DO 16DI 17CLOK 18EOC 19VCC 20TLC2543圖 25 TLC2543 的引腳11AIN0～AIN10：模擬輸入端，由內(nèi)部多路器選擇。這里設(shè)計(jì)的首級(jí)放大器的倍數(shù)是 20 倍，而后級(jí)放大則為 4 倍，合計(jì)的放大倍數(shù)為 80 倍，這樣就完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)分辨率的要求。采用 Pt100 測(cè)量溫度一般有兩種方案：方案一：設(shè)計(jì)一個(gè)恒流源通過(guò) Pt100 熱電阻，通過(guò)檢測(cè) Pt100 上電壓的變化來(lái)?yè)Q算出溫度。 方案一：采用模擬分立元件 如電容、電感或晶體管等非線(xiàn)形元件，該方案設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單易懂，操作簡(jiǎn)單，且價(jià)格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成數(shù)字化，而且測(cè)量誤差大。2第一章 方案設(shè)計(jì)與論證第一節(jié) 傳感器的選擇溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)，前者是讓溫度傳感器直接與待測(cè)物體接觸，而后者是使溫度傳感器與待測(cè)物體離開(kāi)一定的距離，檢測(cè)從待測(cè)物體放射出的紅外線(xiàn)，達(dá)到測(cè)溫的目的。第一節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明 ......................................................................................16第二節(jié) 軟件的有關(guān)算法 ..........................................................................................16第三節(jié) 軟件的流程圖 ..............................................................................................17第四節(jié) 部分設(shè)計(jì)模塊 ...............................................................................................19第四章 電路仿真的設(shè)計(jì)與分析 ............................................................................24第一節(jié) Proteus 仿真軟件介紹 .................................................................................24第二節(jié) 電路仿真設(shè)計(jì) ..............................................................................................24第三節(jié) 仿真分析 ......................................................................................................26IV結(jié) 論 ................................................................................................................................27參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................28附錄 A..............................................................................................................................29附錄 B: .............................................................................................................................30致 謝 ................................................................................................................................31V1前 言隨著科技的發(fā)展和“信息時(shí)代”的到來(lái)，作為獲取信息的手段——傳感器技術(shù)得到了顯著的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，對(duì)其要求越來(lái)越高，需求越來(lái)越迫切。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：使用簡(jiǎn)便；測(cè)量精確、穩(wěn)定、可靠； 測(cè)量范 圍大；使用對(duì)象廣。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括溫度傳感器，信號(hào)放大電路，A/D 轉(zhuǎn)換模塊，時(shí)鐘模塊，數(shù)據(jù)處理與控制模塊，溫度、時(shí)間顯示模塊六個(gè)部分?！?，綜合價(jià)格以及后續(xù)的電路，決定采用線(xiàn)性度相對(duì)較好的 PT100 作為本課題的溫度傳感器，具體的型號(hào)為 WZP 型鉑電阻，該傳感器的測(cè)溫范圍從－200 ℃～＋650℃。PT100 溫度傳感器是一種以鉑(Pt)做成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù),其電阻阻值與溫度的關(guān)系可以近似用下式表示：在 0～650℃范圍內(nèi)：Rt =R0 (1+At+Bt2)在200 ～0℃范圍內(nèi)：Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t100)t3)式中 A、B、C 為常數(shù)，A=103；B=107；C=1012；由于它的電阻—溫度關(guān)系的線(xiàn)性度非常好，因此在測(cè)量較小范圍內(nèi)其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下：R=Ro(1+αT) 其中 α=, Ro 為 100Ω(在 0℃的電阻值),T 為華氏溫度，因此鉑做成的電阻式溫度傳感器，又稱(chēng)為 PT100。AD620 是低價(jià)格、低功耗儀用放大器，它只需要一只外部電阻就可設(shè)置 1～1000 倍的放大增益，它具有較低的輸入偏置電流、較快的建立時(shí)間和較高的精度，特別適合于精確的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如稱(chēng)重和傳感器接口，也非常適合醫(yī)療儀器的應(yīng)用系統(tǒng)（如 ECG 檢測(cè)和血壓監(jiān)視） 、多路轉(zhuǎn)換器及干電池供電的前置放大器使用。TLC2543 的主要特性(1) 11 個(gè)模擬輸入通道；(2) 66ksps 的采樣速率；(3) 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 10μs； (4) SPI 串行接口；(5) 線(xiàn)性度誤差最大為 177。TLC2543 每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳送使用 16 個(gè)時(shí)鐘周期，且在每次傳送周期之間插入 CS 的時(shí)序。 RST 輸 入 有 兩 種 功 能 ： 首 先 ， RST 接通 控 制 邏 輯 ， 允 許 地 址 /命 令 序 列 送 入 移 位 寄 存 器 ； 其 次 ， RST 提 供 終 止 單 字 節(jié) 或 多 字節(jié) 數(shù) 據(jù) 的 傳 送 手 段 。 時(shí) 鐘 突 發(fā) 寄 存 器 可 一 次 性 順 序 讀 寫(xiě) 除 充 電 寄 存 器 外 的 所 有 寄 存 器內(nèi) 容 。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。ACC=dat。}void write_1302(uchar add,uchar dat) //向 1302 寫(xiě)入數(shù)據(jù){RST=0。//delayus(5)。port=4。float m1,m2,m3,m4,m5。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。 在仿真過(guò)程中由于軟硬件影響，還有人為計(jì)算誤差因素，使得測(cè)量溫度結(jié)果與理想測(cè)量結(jié)果存在一定的誤差，因此可以通過(guò)改變硬件參數(shù)和軟件程序設(shè)計(jì)來(lái)減少誤差。還不斷向我們傳授分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)到許多新的知識(shí)，也培養(yǎng)了我分析問(wèn)題的能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。本課題研究的主要內(nèi)容就是采用 AD 轉(zhuǎn)換器將溫度傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再由單片機(jī)作為主要運(yùn)算控制部件，為系統(tǒng)提供控制和數(shù)據(jù)處理功能，系統(tǒng)配置有顯示控制功能，方便現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)觀察數(shù)據(jù)信息。高精度的溫度控制儀表實(shí)現(xiàn)就必然離不開(kāi)前端電路中高質(zhì)量的溫度傳感器的使用。由于自身水平有限，設(shè)計(jì)中一定存在很多不足之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是：怎樣將 PT100 熱電阻的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)單片機(jī)能識(shí)別的電量信號(hào)，其中的信號(hào)如何放大及放大倍數(shù)的確定等等。第二節(jié) 電路仿真設(shè)計(jì) 啟動(dòng) Proteus 軟件，按本次設(shè)計(jì)的原理圖畫(huà)出電路仿真圖，根據(jù)元件屬性設(shè)置相應(yīng)元件參數(shù)。m4=m1*(m2*1500*j/4096/80/m3+100)m5。 CLOCK=1。 return(Decimal=Decimal*10+(bcdamp。//delayus(5)。SCLK=1。而采用已知的分度表，建立數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)工程量（標(biāo)度）變換，通過(guò)測(cè)量 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果后計(jì)算得到。EA/VPP 31XTAL119XTAL218RST/VPD9 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28PSEN 29ALE/PROG 30Vcc 40Gnd20AT89S5XAT89S51R20VCCabcdefgdp123456Y212MC3102C12104C13 10uFR15VCC12345678161514131211109RP1VCCCLOCKD1D0/CSSCLKI/ORST圖 29 單片機(jī)控制電路第八節(jié) 按鍵和顯示電路1. 按鍵電路 本設(shè)計(jì)共設(shè)計(jì) 3 個(gè)按鍵，用來(lái)設(shè)置和修改時(shí)間。SCLK 始 終 是 輸 入 端 。 DS1302 內(nèi) 部 有 一 個(gè) 318 的 用 于 臨 時(shí) 性 存 放 數(shù) 據(jù) 的RAM 寄 存 器 。CS 由低到高的變化將在一個(gè)設(shè)置時(shí)間內(nèi)禁止DATA INPUT 和 I/O CLOCK。1. 雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器工作原理雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器采用間接測(cè)量的方法，它將被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間常數(shù) T，雙積分 A/D轉(zhuǎn)換器由電子開(kāi)關(guān)，積分器，比較器，計(jì)數(shù)器和控制邏輯等部分組成。第二節(jié) 信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理電路的作用是將來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)傳感器的信號(hào)變換成前向通道中 A/D 轉(zhuǎn)換器能識(shí)別的信號(hào)，作為本系統(tǒng)，由于溫度傳感器是熱電阻 PT100，因此調(diào)理電路完成的是怎樣將與溫度有關(guān)的電阻信號(hào)變換成能被 A/D 轉(zhuǎn)換器接受的電壓信號(hào)。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定，使用方便，測(cè)量范圍為200℃～650℃，完全滿(mǎn)足要求，考慮到鉑電阻的測(cè)量精確度是最高的，所以我們?cè)O(shè)計(jì)最終選擇鉑電阻 PT100 作為傳感器。常用的熱電阻材料有鉑、銅、鎳、鐵等，它具有高溫度系數(shù)、高電阻率、化學(xué)、物理性能穩(wěn)定、良好的線(xiàn)性輸出特性等，常用的熱電阻如 PT100、PT1000 等。因此，不僅必須掌握各類(lèi)傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及其性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌陔娐氛{(diào)整才能滿(mǎn)足信號(hào)的處理、顯示和控制的要求，而且只有通過(guò)對(duì)傳感器應(yīng)用實(shí)例的原理和智能傳感器實(shí)例的分析了解，才能將傳感器和信息通信與信息處理結(jié)合起來(lái)，適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)、研制、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。本 設(shè)計(jì)采用了兩線(xiàn)制鉑電阻溫度測(cè)量電路，通 過(guò)對(duì)電路的設(shè)計(jì)，減小了測(cè)量電 路及 PT100 自身的誤差，使溫控精度在 0℃～100℃范圍內(nèi)達(dá)到177。本設(shè)計(jì)應(yīng)用性比較強(qiáng)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以作為溫度測(cè)量顯示系統(tǒng)，如果稍微改裝可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、生產(chǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。非接觸式溫度傳感器主要是被測(cè)物體通過(guò)熱輻射能量來(lái)反映物體溫度的高低，這種測(cè)溫方法可避免與高溫被測(cè)體接觸，測(cè)溫不破壞溫度場(chǎng)，測(cè)溫范圍寬，精度高，反應(yīng)速度快，既可測(cè)近距離小目標(biāo)的溫度，又可測(cè)遠(yuǎn)距離大面積目標(biāo)的溫度。其中溫度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集單元部分包括溫度傳感器、溫度信號(hào)的獲取電路（采樣） 、放大電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路。第四節(jié) 放大電路的設(shè)計(jì) 放大器的