智能温度显示仪设计
目 录
引 言 5
一、基础知识介绍 6
（一）PT100温度传感器 6
（二）AT89C51单片机 6
（三）LED显示器 6
（四）系统总体设计介绍 7
二、硬件设计 8
（一）PT100传感器特性和测温原理 8
（二）AT89C51主要特性 9
（三）LED显示电路 10
（四）放大电路的设计 10
（五）报警电路设计 10
三、软件设计 12
（一）系统软件设计说明 12
（二）软件的有关算法 12
（三） 复位电路 13
（四） 温度测量模块 13
（五）软件的流程图 14
四、结束语 15
五、附录 16
六、参考文献 23
七、致谢 24
引 言
温度是在 们平常的生活里、工业 工里、科学医学里、环境 护里经常遇见的一种物理量，同时它还是一项在 业冶炼中重要的被控参数。另外对于温度的检测和调控在现代工业中同样使用的逐步多了起来。因为传感器的作用是 量跟调控系统，所以其性 的好与坏会马上对系 性能造成一定影响。所以，我们不单单要了解 感器的内部构造、原理和各项功能 标，同时也需要了解传 器通过正确的接口 路修正以达到对数据的判断、显示及控 的目的，并且只有依靠了对传 器的运用原理以及和对 能型传感器实 的研究，才可以使 感器的数据的通信和数据的分析两者相 合，以启到适合传 器的研究、制作、发展的运用。另外因为传 器的信号可以应用于各个 域，所以各个领 为了提高生产力、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
效和时 ，都想要改进或发明更适合他们使用的传感 ，因此各种各样的 型传感器和功能各式的传 器系统纷纷现世。
而本文中所介绍的温度传 器就是其中的一种常见 。它的 展迅速，而且应用 泛，有着很大的 力。通过对温度传 器的仔细学习分析可以了解到它的许多运用方式，而因为简单、常见以及典型的原因我选择设计了这个系统。
温度测量系统采用了单片机与温度传感器相结合的方式。本设计中把传感器的原理和单片机的现实使用巧妙地融合，充分地介绍了通过PT100充当温度传感器对温度的及时测定。
本文的设计包含了五大部分，它们分别是A/D转换模块，温度显示，温度传感器，数据处理与控制模块以及信号放大电路。本文中一一介绍了每个部分的功能以及实现的过程。而整个设计系统的中心内容则是对温度地测量和显示，并且充分达成了课题的全部需求。
一、基础知识介绍
（一）PT100温度传感器
温度传感器依据应用的特点大致可以分成两种分别是接触式和非接触式，接触式是指待测物体直接的温度传感器相接触以测定，另一种非接触式是指待测目标和温度传感器相隔一些距离后，依靠对待测目标红外线的放射量进行测定，以完成测量温度的要求。在这两种温度传感器之中，相比之下还是接触式传感器使用的更为普遍，而非接触式传感器则只会出现在一些相对特别的场合。而当前运用的最为广泛的接触式温度传感器便要属热电式传感器了，其中包含有热电阻传感器和热电偶传感器，热电阻传感器是通过将温度值的转变改变成电阻值的转变，而热电偶传感器则是通过把温度的转变改变成热电势转变。
现如今接触式测量中运用最为广泛的热电式传感器便是热电偶了，它拥有热惯性较小、便于制作、精确度较高、构造简易、可以远距离输出信号、温度测量范围广等优点。但热电偶也具有相应的误差，例如导线延伸的误差、分度的误差、动态的误差以及仪表的使用误差这些都会对热电偶的使用造成误差。
本设计选用了PT100热电阻，采用了WZP型号的铂电阻，它可以在-200~+600℃范围内测量温度，精度可以达到0.5%。
（二）AT89C51单片机
本设计使用的是STC系列的AT89C51单片机，它是一种自带4K字节闪存可以编程和擦除只读存储器，低电压、高性能CMOS的8位微型处理器。这种单片机的可擦除只读存储器拥有能够不断擦除一千次的能力。此芯片是根据ATMEL高密度非易失存储器的制作方式加以制作，他还把输出的管脚与工业标准的MCS-51的指令集相互融合。因为通过把闪烁存储器和多功能的8位CPU相结合运用于单一的芯片之中，所以拥有ATMEL的AT89C51是一部高效能的微型控制处理器。AT89C51单片机依靠自身灵活性能好并且价格便宜的特点为许多嵌入式的控制系统开辟了一条新的道路。
（三）LED显示器
液晶显示器通过运用液晶调节自身透光度的方式以完成色彩的显现。因为依靠调节透光程度以调节亮于暗，所以只要是色彩不发生变化，液晶也一样不会发生变化，因此就可以不用去担心因为刷新率而存在的麻烦了。所以即使刷新率的数值较低但只要画面相对稳定、并且没有闪烁感，其液晶显示器显现的图像也还是比较稳定的。依靠液晶调节透光度的方式还可以使LCD显示器的底板全部发光，因此它可以达成了理想中的完全平面。
（四）系统总体设计介绍
温度测试的模拟电路首先通过将PT100传感器所具有的电阻值变换成便于检测的电压值，然后依靠放大器来放大所得信号后传送给A/D转换器使模拟电压变换成数据信息之后继续传送给单片机AT89C51，接着单片机再依据运算法则把检测所得的电阻数值换算为需要的温度数值，最后把数据传出并显现在LED显示器上。
图1 系统的总结构框图
二、硬件设计
（一）PT100传感器特性和测温原理
PT100传感器是一件依靠金属铂做为内部电阻的温度传感器，它是正电阻系数中的一员,它的电阻值和温度值的比例关系基本能表现为：
在0～600℃范围内：
Rt =R0 (1+At+Bt2)
在-200～0℃范围内：
Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t-100)t3)
式中A、B、C 为常数，
A=3.95856×10-3；
B=-5.856×10-7；
C=-4.21×10-12；
本设计之所以采用PT100作为温度传感器主要还是因为其具有宽阔的测量范围，快速的响应，较低的误差等特点，并且还拥有稳定性能好、可以抗振动、精确度较高、不惧高压等优点，因此PT100运用的十分的广泛。
（二）AT89C51主要特性
图3
（三）LED显示电路
在测温系统中，LED显示电路中的8位双向数据线和AT89S51单片机中的并口P0相连接，并且依靠并口输入与输出指令和数据，以此达成对温度的显示要求，基本的操作时序如下所示：
T2=2.6367R-267.02 50－70℃
五、附录
引 言 5
一、基础知识介绍 6
（一）PT100温度传感器 6
（二）AT89C51单片机 6
（三）LED显示器 6
（四）系统总体设计介绍 7
二、硬件设计 8
（一）PT100传感器特性和测温原理 8
（二）AT89C51主要特性 9
（三）LED显示电路 10
（四）放大电路的设计 10
（五）报警电路设计 10
三、软件设计 12
（一）系统软件设计说明 12
（二）软件的有关算法 12
（三） 复位电路 13
（四） 温度测量模块 13
（五）软件的流程图 14
四、结束语 15
五、附录 16
六、参考文献 23
七、致谢 24
引 言
温度是在 们平常的生活里、工业 工里、科学医学里、环境 护里经常遇见的一种物理量，同时它还是一项在 业冶炼中重要的被控参数。另外对于温度的检测和调控在现代工业中同样使用的逐步多了起来。因为传感器的作用是 量跟调控系统，所以其性 的好与坏会马上对系 性能造成一定影响。所以，我们不单单要了解 感器的内部构造、原理和各项功能 标，同时也需要了解传 器通过正确的接口 路修正以达到对数据的判断、显示及控 的目的，并且只有依靠了对传 器的运用原理以及和对 能型传感器实 的研究，才可以使 感器的数据的通信和数据的分析两者相 合，以启到适合传 器的研究、制作、发展的运用。另外因为传 器的信号可以应用于各个 域，所以各个领 为了提高生产力、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
效和时 ，都想要改进或发明更适合他们使用的传感 ，因此各种各样的 型传感器和功能各式的传 器系统纷纷现世。
而本文中所介绍的温度传 器就是其中的一种常见 。它的 展迅速，而且应用 泛，有着很大的 力。通过对温度传 器的仔细学习分析可以了解到它的许多运用方式，而因为简单、常见以及典型的原因我选择设计了这个系统。
温度测量系统采用了单片机与温度传感器相结合的方式。本设计中把传感器的原理和单片机的现实使用巧妙地融合，充分地介绍了通过PT100充当温度传感器对温度的及时测定。
本文的设计包含了五大部分，它们分别是A/D转换模块，温度显示，温度传感器，数据处理与控制模块以及信号放大电路。本文中一一介绍了每个部分的功能以及实现的过程。而整个设计系统的中心内容则是对温度地测量和显示，并且充分达成了课题的全部需求。
一、基础知识介绍
（一）PT100温度传感器
温度传感器依据应用的特点大致可以分成两种分别是接触式和非接触式，接触式是指待测物体直接的温度传感器相接触以测定，另一种非接触式是指待测目标和温度传感器相隔一些距离后，依靠对待测目标红外线的放射量进行测定，以完成测量温度的要求。在这两种温度传感器之中，相比之下还是接触式传感器使用的更为普遍，而非接触式传感器则只会出现在一些相对特别的场合。而当前运用的最为广泛的接触式温度传感器便要属热电式传感器了，其中包含有热电阻传感器和热电偶传感器，热电阻传感器是通过将温度值的转变改变成电阻值的转变，而热电偶传感器则是通过把温度的转变改变成热电势转变。
现如今接触式测量中运用最为广泛的热电式传感器便是热电偶了，它拥有热惯性较小、便于制作、精确度较高、构造简易、可以远距离输出信号、温度测量范围广等优点。但热电偶也具有相应的误差，例如导线延伸的误差、分度的误差、动态的误差以及仪表的使用误差这些都会对热电偶的使用造成误差。
本设计选用了PT100热电阻，采用了WZP型号的铂电阻，它可以在-200~+600℃范围内测量温度，精度可以达到0.5%。
（二）AT89C51单片机
本设计使用的是STC系列的AT89C51单片机，它是一种自带4K字节闪存可以编程和擦除只读存储器，低电压、高性能CMOS的8位微型处理器。这种单片机的可擦除只读存储器拥有能够不断擦除一千次的能力。此芯片是根据ATMEL高密度非易失存储器的制作方式加以制作，他还把输出的管脚与工业标准的MCS-51的指令集相互融合。因为通过把闪烁存储器和多功能的8位CPU相结合运用于单一的芯片之中，所以拥有ATMEL的AT89C51是一部高效能的微型控制处理器。AT89C51单片机依靠自身灵活性能好并且价格便宜的特点为许多嵌入式的控制系统开辟了一条新的道路。
（三）LED显示器
液晶显示器通过运用液晶调节自身透光度的方式以完成色彩的显现。因为依靠调节透光程度以调节亮于暗，所以只要是色彩不发生变化，液晶也一样不会发生变化，因此就可以不用去担心因为刷新率而存在的麻烦了。所以即使刷新率的数值较低但只要画面相对稳定、并且没有闪烁感，其液晶显示器显现的图像也还是比较稳定的。依靠液晶调节透光度的方式还可以使LCD显示器的底板全部发光，因此它可以达成了理想中的完全平面。
（四）系统总体设计介绍
温度测试的模拟电路首先通过将PT100传感器所具有的电阻值变换成便于检测的电压值，然后依靠放大器来放大所得信号后传送给A/D转换器使模拟电压变换成数据信息之后继续传送给单片机AT89C51，接着单片机再依据运算法则把检测所得的电阻数值换算为需要的温度数值，最后把数据传出并显现在LED显示器上。
图1 系统的总结构框图
二、硬件设计
（一）PT100传感器特性和测温原理
PT100传感器是一件依靠金属铂做为内部电阻的温度传感器，它是正电阻系数中的一员,它的电阻值和温度值的比例关系基本能表现为：
在0～600℃范围内：
Rt =R0 (1+At+Bt2)
在-200～0℃范围内：
Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t-100)t3)
式中A、B、C 为常数，
A=3.95856×10-3；
B=-5.856×10-7；
C=-4.21×10-12；
本设计之所以采用PT100作为温度传感器主要还是因为其具有宽阔的测量范围，快速的响应，较低的误差等特点，并且还拥有稳定性能好、可以抗振动、精确度较高、不惧高压等优点，因此PT100运用的十分的广泛。
（二）AT89C51主要特性
图3
（三）LED显示电路
在测温系统中，LED显示电路中的8位双向数据线和AT89S51单片机中的并口P0相连接，并且依靠并口输入与输出指令和数据，以此达成对温度的显示要求，基本的操作时序如下所示：
T2=2.6367R-267.02 50－70℃
五、附录
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