温度采集系统课程设计--8通道温度数据采集系统

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1、课程设计(综合实验)报告(2012--2013年度第1学期)名称：智能仪器设计题目：8通道温度数据采集系统院系：自动化系班级：测控学号：2009学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：2012年12月摘要本课程设计是以51系列单片机为核心设计的温度采集系统。通过Pt100热电阻和K分度热电偶对实时的温度采集，经过单片机处理将信号通过串口上传至计算机，从而计算机显示屏读出实时温度，通过对单片机的设置达到所要求的性能。主要做了如下几方面的工作：一是确定系统的的总设计方案，给出系统设计框图。二是硬件设计，采用模块设计方法。三是进

2、行画PCB，进行PCB设计。关键词：51系列单片机；K分度热电偶；Pt100热电偶；ADC080912课题要求：8通道温度数据采集系统设计一个8通道温度数据采集系统，系统误差小于1%；其中4路测量范围0-200°C，选用Pt100热电阻；另4路测量范围0-600°C，选用K分度热电偶。要求：1、画出系统组成框图；2、完成硬、软件功能分配；3、完成芯片选型；4、进行系统误差计算验证；5、用Protel软件画出电路原理图；设计PCB板；6、画出系统软件流程图；7、根据后续教学内容，增加系统功能。121设计方案温度是国际单位制7个

3、基本物理量之一，是生产过程和科学试验中的物理参数。在工业生产中，常需要对温度进行检测和监控。采用微型机进行温度检测、显示、信息存储及实时控制。对于提高生产效率、节约能源都有重要作用。为此设计了一个基于AT89C51单片机单通道温度检测及显示系统，可以很容易实现温度采集及显示。整体结构框图如图1.5所示：Pt100热电阻K分度热电偶LM324ADC0809AT80C51温度采集整体结构框图系统工作流程图如图所示：系统上电初始化传感器进行数据的采集并将数据以二进制的形式传至单片机单片机对数据进行处理通过串口将数据传至计算机系统工

4、作流程122主要器件的介绍2.1AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。2.2ADC0809ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。12   由下图可知，ADC0809

5、由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。2.3LM324LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示

6、运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324引脚排列见图2。123电路实现3.1Pt100测量电路PT100变化的是阻值而ADC0809的输入信号范围为0~5V，在200℃的时候Pt100的阻值为175.86Ω，我们利用电桥的原理将阻值的变化转化为电压的变化，之后利用LM324的运放放大作用将微小的电压信号放大，以便ADC0809的模数转换。右侧电路图：3.2电压放大电路3.2.1Pt100的电压放大电路：经电桥初步转换的输出电压为MAX（V0-V

7、1）=0.3076V，若想放大为5V，则需要放大5/0.3679=16倍。所以电桥的设置参数如图所示。123.2.2热电偶的放大电路原理图如下实际中的电路连接中设置为R1=1K，a=b=4.7，c=10，R=10K;连线如下图在实际中，经过查询得知热电偶在600℃的未温度下能产生24.905mV的电压，经过上面的放大器放大之后能放大200倍，最后能顺利和ADC0809的接口实现连接。123.3ADC0809的连接实际上ADC0809连接很简单：我们将P1口作为选中和接收数据线，这样能更加节省口的利用，减少了无谓的浪费。CLK

8、经过定时器T0接收时钟信号。接线如下：124心得体会通过这次温度采集系统的设计，让我掌握把理论运用于实际，不再只固定于书本，不再是一味的死读书。在这次课程设计中遇到了许多大大小小的问题，到最后一一都解决了。在这过程中，我学到了很多课本上没有学到的知识。“纸上得来终觉浅”，唯有不断实践，才能