基于avr单片机温度测量的设计与实现

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1、第3_4卷第6期河海大学学报(自然科学版)Vo1．34No．62006年l1月JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences)Nov．2006基于AVR单片机温度测量的设计与实现丁万平，宋建平，胡治平(河海大学理学院，江苏南京210098)摘要：介绍了温度侍感器LM35D能以10mV／~C的线性变化率输出与温度成正比的电压量．为了测量温度场的变化，设计了AVR单片机的温度测量系统．该系统通过ATmega16(L)AVR单片机实现对温度数据的采集、显示及通信，具有体积小、成本低、工作可靠等特点．关键词：AVR单片机；温度侍感器；BASCOM．AV

2、R；z,~件设计；软件设计中图分类号：TP212．11；TH811文献标识码：A文章编号：1000—1980(2006}06-0713-04目前，许多温度测量系统都是采用高级语言编程的，特别是c语言非常适用于单片机，但是由于c语言在短时间内较难掌握，故不容易得到推广和应用．美国MCSELECTRONICE推出了基于AVR系统的软件开发平台BASCOM．AVR，极大地推动了AVR单片机的推广和应用．本文根据某温度场的测量要求，基于新型AVR单片机的特点，设计了温度测量系统．在硬件电路设计上，该系统采用光电继电器选通多路温度传感器LM35D，将温度变成电压输出到A／D采集通道，具有

3、精度高、一致性好、抗干扰能力强和结构紧凑等优点，可以很好地满足以上要求；在软件编程设计上，该系统采用美国MCSELECTRONICE推出的基于AVR系统的软件开发平台BASCOM．AVR，BASCOM—AVR如同BASIC语言一样，具有程序设计简单易学、用简单语句可实现较复杂功能等特点，在短时间内能够掌握其编程方法．该系统通过扩展，能够实时、高精度地测量64个测量点的温度．某温度场温度测量系统的要求为：测温范围为2～70oC；测量误差小于或等于0．5oC；采样速率大于或等于30Hz．模拟集成温度传感器J和数字温度传感器l2]是常用的新型温度传感器，但是前者测温精度不够高，后者转

4、换时间太长．传统的电桥测量热电阻的测量方法【3]，由于测量元件多，故精度不高、抗干扰能力不强．因此常用的测温方法很难满足该温度场温度测量的特殊要求．为了达到测量要求，本文设计了基于AVR单片机的温度测量系统．1温度测量原理LM35D是由美国国家半导体公司开发的高精度集成电路温度传感器，其主要原理是当温度在一50～+150oC变化时，它能以10mV／~C的线性变化率输出与摄氏温度成正比的电压量，实现温度到电压的转换．按单电源接法，它可实现0～150oC的测温，对应的输出电压是0～1．5V，实际能被后级电路使用的输出电压约为0．20—0．99V，而且不需要对其自身作任何校准．它的电

5、源适应性强，能在4～30V范围内工作，所需要的电流仅为6o，这就使得因电流热效应而产生的自身温升可以忽略不计l4J．它的输出电阻一般低达0．1n，有很好的带负载能力．LM35D可以很方便地装到发热体上，只要将其字符所在平面紧贴在发热体上，用胶粘或弹簧钢片压紧即可．一般来说，LM35D与用开尔文标准的线性温度传感器相比有更优越之处，【JM35D无需外部校准或微调，只有4-1／4℃非线性值．为了简化硬件电路设计，本系统采用ATmegal6(L)AVR单片机．AVR单片机是ATMEL公司1997年推出的RISc单片机，RISC(精简指令系统计算机)是相对于CISC(复杂指令系统计算机

6、)而言的，传统的MCS51系列单片机所有的数据处理都是基于一个累加器的，因此累加器与程序存储器、数据存储器之间的数据交换就收稿日期：2006—04—24基金项目：水利部科技创新资助项目(SCX2001—20)作者简介：丁万平(1965一)，男，江苏如皋人，讲师，硕士，主要从事大学物理、传感器原理理论教学和光电测量技术的研究714河海大学学报(自然科学版)第34卷成了单片机的瓶颈．在AVR单片机中，寄存器由32个通用工作寄存器组成，并且任何一个寄存器都可以充当累加器，从而有效避免了累加器的瓶颈效应，提高了系统的性能①．电路中所用ATme16(L)AVR是基于增强的AVRRISC结

7、构的低功耗8位CMOS微控制器．2硬件组成●。。一LM35D温度测量系统框图见图1，AVR单片机通过I／O口输出I。传感6位数字量到多路温度选通电路，选通单个LM35D传感器，I机器经过温度测量电路处理后送人A／D通道．L一2．1温度测量电路1星重I温度测量电路见图2，~nsorl—sensor64为LM35D传感器，分别安装在各个}贝0量点，采用光电继电器KT1KT64选图1温度测量系统框圈通各温度传感器．№．1Blockalaglamfortemp

8、咖rem嘲同m朗f斟Itsystem司