智能型温度测量仪

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1、智能仪器课程设计—智能型温度测量仪学院:机电工程学院班级:09电子二班姓名:赵学盼学号:2009061231日期:2011-11-28智能型温度测量仪一设计任务与要求⑴．功能要求1．配合电阻温度传感器，实现温度的测量；2．具有开机自检、自动调零功能；3．具有克服随机误差的数字滤波功能；4.使用220V/50Hz交流电源，设置电源开关、电源指示灯和电源保护功能。⑵．主要技术指标1．测量温度范围：0～200℃2．测量误差：≤1%3．显示方式：4位LED数码管显示被测温度值。二总体方案论证与选择1.从功能要求看：在智能型温度测量仪中，采用的单片机型号以MCS—51系列居多。本课程设计系统

2、功能并不复杂，MCS-51单片机完全可以胜任主机的角色；2.从测温范围看：常用的温度传感器有热电阻、热敏电阻温度传感器，热电偶及集成对管温度传感器等，由于电阻温度传感器测量精度高、对非温度量不敏感，且有较大的测量范围，线性度好热便于测量。因此本设计采用电阻传感器温度检测；3.人机接口部件：由于编码式键盘的硬件结构较为复杂，本设计采用非编码式键盘，且采用按键容易识别的、一键一线式的独立式键盘；数据显示采用软件译码动态扫描显示。显示器为共阴极LED。4.从分辨率看，普通运放和11位以上的A/D转换器可以满足精度要求；分辨率=0.1℃/(200-0)℃=1/20005.由于温度变化缓慢，

3、采用双积分型A/D转换器，不需要采样保持器这样，系统组成方案的雏形已经建立。方案1差分放大器单电桥测温电路电阻温度传感器单片机（键盘、显示器）A/D转换器电压放大器滤波器方案2集成T/I变换器A/D转换器滤波器I/U变换器单片机（键盘、显示器）以上两个方案的主要区别是选用的传感器不同，两种传感器都具有测量精度较高的特点。电阻温度传感器不但测量精度高，而且灵敏度高，对非温度量不敏感；集成电路温度传感器线性很好，不需要非线性校正，但测温范围较窄。本设计采用方案1。三、总体设计流程图温度测量仪电路设计流程图图1温度测量仪电路设计流程图流程图简单说明先由电阻温度传感器传递温度信号，因为温度

4、信号较小，因此要在电路中加入电压放大电路将信号放大，以满足测量的要求。信号经过放大之后分为两路：一路直接输入数字显示电路模块的显示信号，另一路经继电器驱动电路模块中作为电压比较器的一个输入信号。四、各单元电路设计1．电源设计在各种电子设备中，直流稳压电源是必不可少的组成部分，它是电子设备唯一能量来源，+5V输出电压，就需将交流220V的电压经过变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分。其电路图如下所示：同时输出正、负电压的电路图。2.测温部分测温部分采用全桥电路，PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=R

5、o(1+αT)　其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度
因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。3.温度检测电路模块电阻电桥的两个输出端电压的差值（此即为Pt电阻在温度变化时导致的电阻变化所引起的电压值的改变量）可由以下公式求得。其中，U为10V，R0为100，为Pt电阻在不同温度下的电阻值与在0℃时标称电阻的差值，并且当铂电阻传感器所处温度为零下时，差值为负值；当铂电阻传感器所处温度为零上时，差值为正值。4.电压放大电路模块电压放大模块采用仪用放大器5.温度数字显示部分5.1ICL7107电路部分ICL7107简介ICL7107是高

6、性能、低功耗的三位半A/D转换器电路。它包含七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统。ICL7107可直接驱动发光二极管（LED）。ICL7107将高精度、通用性和真正的低成本很好地结合在一起，它有低于10μV的自动校零功能，零源小于1μV/°C，低于10pA的输入电流，极性转换误差小于一个字。真正的差动输入和差动参考源在各种系统中都很有用。在用于测量负载单元、压力规管和其它桥式传感器时会有更突出的优点。主要特点：★保证零电平输入时，各量程的读值均为零。★很低的噪声。（小于15μVP-P）★1pA典型输入电流。★片上时钟。★真正的差动输入和差动参考源，直接LED★低功耗（典型值小于

7、10mW）。显示驱动★不需外接有源电路。5.2显示电路部分5.3键盘、显示电路设计键盘：设置4个按键，设功能键1个，每按下1次，K1状态计数器加1，使用“+”、“-”依次逐位预置上限温度百位、十位、个位和下限温度百位、十位、个位，预置完毕后，K1状态回0，为简化键处理程序设计，预置上、下限温度范围限制为-50～+250℃，而非0～+200℃。另设预置温度查询键1个，测温时可查询预置的上、下限温度，各键功能分配见附表4-1所示。K1～K4状态功能表K1态按键2DH.4F