承接設(shè)計任務(wù)
 1、基本要求（1）功能要求①采用模擬溫度傳感器設(shè)計溫度檢測電路，并完成模擬信號調(diào)理；②采用Protues軟件進(jìn)行模擬電路仿真；③采用51單片機(jī)（內(nèi)置ADC）采集溫度信號，再通過數(shù)碼管顯示溫度數(shù)值。（2）技術(shù)指標(biāo)①溫度測試范圍：0℃~110℃②溫度測試精度：±2℃③溫度測試分辨率：0.2℃④溫度顯示方式：4位數(shù)碼管顯示，第1位數(shù)碼管顯示符號（零下溫度顯示“—”號，零上及低于100℃不顯示）第2位數(shù)碼管顯示溫度的十位數(shù)值，第3位數(shù)碼管顯示溫度的個位數(shù)值及小數(shù)點(diǎn)，第4位數(shù)碼管顯示溫度測量值的小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)值。2、&nbsp提高要求（1）功能要求①實(shí)現(xiàn)溫度自動控制功能，具有溫度檢測和溫度控制兩種工作狀態(tài)，并可手動切換工作狀態(tài)；②對象溫度控制：可通過單片機(jī)控制加熱器進(jìn)行溫度自動調(diào)節(jié)，并可設(shè)置和顯示溫度恒定數(shù)值，控制對象為大功率電阻；（2）技術(shù)指標(biāo)①溫度控制數(shù)值可在40℃~70℃之間設(shè)置②溫度控制精度：±1℃③研究合適的溫度控制算法。

 根據(jù)設(shè)計任務(wù)設(shè)計幾種實(shí)現(xiàn)方案，經(jīng)比較從中優(yōu)選確定一種實(shí)現(xiàn)方案。2．說明所選電路的組成及工作原理，并繪出原理框圖。3．設(shè)計各單元電灬路，計算元器件參數(shù)并選擇元器件類別型號。
 
畫出實(shí)際電路圖，并用Protues軟件進(jìn)行電路仿真。5．列出元器件清單。6．組裝并調(diào)試方案電路，記錄調(diào)試步驟及結(jié)果。7．設(shè)計單片機(jī)程序，完成數(shù)據(jù)采集、處理和顯示。8．對電路功能及技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測試，記錄測試數(shù)據(jù)。

 系統(tǒng)方案設(shè)計圖
 溫度測量與溫度傳感器
 溫度測量方法可分為接觸式和非接觸式兩類，接觸式的測溫方法是基于物體的熱交換現(xiàn)象。選定某一測溫器，.維力安智能科技___r知名溫控系統(tǒng)設(shè)計廠家
，與被測物體相接彳觸，進(jìn)行充分的熱交換，待兩者溫度一致時，測溫器輸出的大小即反映被測溫度的高低。接觸式測溫的優(yōu)點(diǎn)是簡單、可靠、測量精度高；缺點(diǎn)是測溫時有較大的滯后，對運(yùn)動物體測溫較困難，.維力安智能科技___r知名溫控系統(tǒng)設(shè)計廠家
，測溫器易影響被測對象的溫度場分布，測溫上限受到測溫器件材料性質(zhì)的限制，故所測溫度不能太高。溫度傳感器是把溫度轉(zhuǎn)換為電量的測溫器。常用的溫度傳感器有：金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻、熱
 單片機(jī)開發(fā)板
 AD轉(zhuǎn)換
 參考電壓源
 溫度傳感器
 模擬信號調(diào)理
 驅(qū)動電路
 加熱元件
 

 4
 電偶、PN結(jié)型傳感器和集成溫度傳感器、石英晶體溫度傳感器、渦流式溫度傳感器、電容式溫度傳感器等。采用集成溫度傳感器測量溫度，具有省電、體積小、線性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且能滿足一般測溫工作（－50℃~＋150℃）的需要，因此本設(shè)計使用集成溫度傳感器，型號為LM35（電壓輸出型）。傳感器使用說明見附件1：《LM35數(shù)據(jù)手冊》。
 4.3模擬信號調(diào)理
 1．調(diào)零與調(diào)滿度半導(dǎo)體溫度傳感器有一個共同的特點(diǎn)，即其輸出電壓或電流與絕對溫度成正比或線性關(guān)系。因?yàn)槌Ｓ玫臏貥?biāo)為攝氏溫度，而且為便于測量，希望在0℃（傳感器插入冰水中）時，測溫電路輸出顯示為0，無錫維力安智能科技有限公司，維力安智能科技，在100℃（傳感器插入沸水中）時，測溫電路輸出顯示為100。因此，半導(dǎo)體測溫電路中需要設(shè)計調(diào)零電路和調(diào)滿度（也稱調(diào)靈敏度）電路。2．放大與電平平移模擬傳感器輸出的信號通常為非標(biāo)準(zhǔn)雙極性或單極性小信號，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，需適應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸入電平要求，因此要對模擬信號進(jìn)行放大和電平平移。
 4.4&nbsp模擬信號A/D轉(zhuǎn)換
 模擬信號需經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，才能被采集到單片機(jī)中，完成后續(xù)的處理。4.5數(shù)碼管顯示4位數(shù)碼管顯示，電路設(shè)計參考硬件資料。
 4.6軟件頂層流程圖
 1．軟件頂層流程圖軟件的部分頂層流程圖如圖42所示。
 

 開始
 系統(tǒng)初始化
 溫度數(shù)據(jù)采集
 按鍵檢測處理
 系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置
 溫度數(shù)據(jù)顯示
 

 5
 圖4.2&nbsp軟件頂層流程圖
 2．軟件組成框圖主要包括主控程序、硬件接口程序、人機(jī)接口程序、處理算法程序、通用模塊程序等，每個程序又由若干子程序或模塊組成。軟件的部分組成框圖如圖5.3所示。
 

 圖4.3&nbsp軟件組成框圖
 4.7&nbsp加熱器應(yīng)用技術(shù)
 為實(shí)現(xiàn)溫度的自動調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)裝置需要設(shè)計一個加熱器，并對其溫度進(jìn)行實(shí)時檢測和閉環(huán)控制。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用單片機(jī)外接驅(qū)動電路控制大功率電阻，作為簡易的加熱裝置。
 

 4.8設(shè)計資料
 附件1：LM35數(shù)據(jù)手冊附件6：Proteus入門教程附件7：Multisim10仿真軟件簡介與使用
 主控程序
 硬件接口程序ADC初始化子程序
 按鍵檢測子程序
 數(shù)碼管顯示子程序
 LED顯示子程序
 中斷處理模塊
 PWM控制子程序
 

 

 …
 人機(jī)接口程序按鍵處理子程序
 系統(tǒng)顯示子程序
 溫度刷新子程序
 

 

 …處理算法程序溫度處理子程序
 溫度控制子程序
 PID計算子程序
 

 

 …
 

 

 …
 系統(tǒng)軟件
 

 


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