单片机温度数据采集设计.doc

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1、.1引言我国农业正处于从传统农业向优质、高效、高产为目的的现代化农业转化的新阶段。农业环境综合控制作为农作物速生、优质、高产的手段是农业现代化的重要标志。农业设施的自动检测与控制是我国科研急待发展的项目。温度作为作物生长一个非常重要的参数，温度的变化影响作物的发芽、幼苗的成长、作物的开花、果实的成熟等等。对于不同的作物，其适宜的生长温度总是在一个围。超过这个围，作物或许会活着，但是其生长的规律将发生明显的变化。这对于我们所希望的要求作物能够优质、高产的愿望相距甚远，所以我们必须实时获取作物生长的环境温度。同时，我们也希望作

2、物的适宜温度围可以由检测人员根据实际情况加以改变。同时，由于作物分布空间的狭小，各点的温度在同一时间上可能存在差异，所以对于温室必须采取多点采集，以保证能够更准确的获知作物生长的实时温度。长期以来，人们在测量温度时，大部分使用常规的测量方法测量。检测精度要求较高时，调理电路复杂，A/D的位数高，使设计的系统成本居高不下，很难普及。.为了确知某一测试对象的各项特性，我们常常借助各种仪表和各种手段来获得各种各样的测量结果。但是这些数据中包含有变换误差，设备误差以及在传输过程中引入的各种干扰所造成的误差等。而且这些数据量通常都很

3、大，有意义的部分和无意义的部分混杂在一起，如果不加取舍的直接应用必然会造成极大不便，另外，很多情况下还需要通过加工以便提供物理意义更明确更直接的数据形式，上述这些问题需要靠数据采集与处理加以解决。随着电子技术的发展，电子技术行业也发生巨大变化，电路集成程度的提高，数据采集系统的体积越来越小，可取性越来越高且出现了单片机的数据采集系统。而且出现了很多功能完备的低功耗、低电压大规模集成电路，为设计便携式高精度测温系统提供了硬件基础。2方案设计温度采集在现实生活中有着非常重要的地位。以往传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差

4、，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好解决。本设计的电路由温度传感器、调理电路、A/D转换、控制处理及显示五部分构成。温度传感器采用电流型的AD590，调理电路采用OP07将模拟电流信号转为电压信号并放大，ADC0809用作A/D转换器，将采集的模拟量转换成数字量通过80C51处理后由数码管显示出来。由于采集、处理、显示数据通过单片机软硬件相结合,所以控制系统具有可靠性，设计简单、实用性强的特点。具体工作过程为：由温度传感器AD590测得被测温度，该测量经过前端调理电路（包括集成运放）把AD590测得温度，

5、经放大器放大后送A/D转换器，由A/D转换器将此信号转换成为单片机所能识别的二进制信号再经P1口输入单片机，由数码管显示出来。其中调理电路包括电流转换成电压及放大部分。结构框图如下图所示：温度传感器LED显示单片机A/D转换调理电路图1系统总体结构框图该设计还充分利用了CMOS单片机80C.51的软件资源。其软件主要包括主程序模块、显示模块、A/D转换模块等子程序模块所组成。各个模块都必不可少，完成一些特殊功能。通过软件间的配合，既节省了许多硬件资源，减小了开支，又减少了系统误差和随机干扰，提高了测量精度，使设计更加实用。

6、2.1传感器的选择温度传感器也称热敏传感器，是由热敏元件和测量放大电路等构成的器件。热电偶和热电阻是两种较常用的测温元件。热电偶是利用热电效应，将与热电偶元件接触的介质的温度转换成电压，其输出灵敏度为/℃级，室温下典型输出电压为毫伏级。热电偶具有低输出阻抗，几何尺寸小、温度围宽。热电阻是利用导体或半导体的电阻率随温度变化而变化的热电阻效应原理制成的，此类温度传感器有金属导体热电阻和半导体热敏电阻两种。金属导体热电阻测温围为-200℃至+85℃，半导体热敏电阻测温围为-270℃至+1300℃。热敏电阻是一种新型感温半导体元件

7、，它与金属热电阻最大区别是具有负的热敏系数，即当温度升高时阻值减小。热敏电阻特点是：电阻温度系数绝对值大，因而灵敏度高，测量线路简单，不用放大器即可得到几伏的电压；体积小，重量轻，热惯性小；本身电阻值大，无需热敏电阻那样考虑线路电阻及连接方式，适合于远距离测量；制作简单，寿命长，价格便宜；非线性大，稳定性和重复性差。晶体管温度计是利用基极和发射极之间电压受温度影响的原理设计而成的。热电偶由于热电势小而灵敏低，热敏电阻由于非线性而影响精度。鉴于分立元件温度传感器的缺点，国外一些公司研制生产了一些IC集成式温度传感器，如AD5

8、90、LM134等。此设计使用AD590，因为与其它温度传感器相比它有以下优点：精度可达正负0.5℃；性能稳定；体积小、重量轻；.线性度好，1μA/K；精度可达正负0.5℃；测温围-50℃～+150℃；温度依电流变换，适于远距离测量；电源电压围4V～30V，电阻采用激光修刻工艺，+25℃（298.2K）