单片机的智能温度表设计(附件)【字数：17425】
摘 要摘 要温度在日常生活和工农业生产等方面都有重要意义，因此温度计的应用极为广泛。随着时代和科技的进步，计算机技术和微电子技术不断得到发展，智能仪表应运而生，并展现出其强大的生命力，对工农业、科研、国防等各个领域都产生了重要影响。智能温度表是智能仪表的一种，在实现传统温度计功能的基础上进一步提高系统的精度性能等指标。工农业生产最常用的还是水银温度计，热电阻温度计与之相比具有传输距离远、测量精度高等优点。本文对热电阻温度计原理进行了分析介绍，根据智能温度表要求制定出了对应的设计方案。系统包括硬件和软件两部分，硬件设计中包括温度采集、显示模块、数据传输模块、报警模块、按键处理模块五个部分的详细电路及器件选择，其中对温度采集电路和显示电路进行了详细介绍。软件设计中对各个模块分别进行独立的编程设计，并给出了软件流程图。本设计是以STC12C5A32S2单片机为核心，对温度进行实时监测并作相应处理的系统，采用三线制热电阻PT100作为温度采集器件，通过RS485与上位机连接并向其发送实时温度值。系统实现了实时温度检测及显示、温度警戒线设置及报警、温度远程监控的功能。具有结构简单，操作方便，量程宽，成本低，体积小等特点，可以满足日常生活及工业生产等诸多领域的温度测量要求。关键词STC12C5A；PT100；温度检测
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1温度计及其介绍 1
1.1.2温度传感器及其发展 1
1.2国内外现状 2
1.3 选题的目的及意义 3
第二章 系统方案设计 4
2.1 系统方案 4
2.2 本设计的主要原理 5
2.2.1电阻温度计及其特性 5
2.2.2热电阻的结构 5
2.2.3惠斯通电桥 5
2.3 主要硬件介绍 6
2.3.1 单片机选型 6
2.3.2 稳压芯片 7
2.3.3 运算放大器 7
2.3.4 温度传感器 8
第三章 硬件设计 9
3.1检测放大电路设计 9
3.1.1经典差动放大电路 9
3.1.2检测 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
放大电路 9
3.2 电源电路设计 10
3.3 显示电路设计 11
3.3.1 LED数码管 11
3.3.2 LED数码管显示方式 13
3.3.3 显示电路 14
3.4 报警电路设计 14
3.5 按键电路设计 15
3.6 串口电路设计 16
3.6.1 串口通信 16
3.6.2 RS485 16
3.6.3 串口通信电路 17
3.7 硬件抗干扰 17
3.7.1提高系统抗干扰能力元件 18
3.7.2提高系统抗干扰能力措施 18
第四章 软件设计 21
4.1 程序设计语言选用 21
4.2 程序流程 21
4.3 报警模块 23
4.4 A/D模块 24
4.5 按键处理模块 27
4.6 串行通信 29
4.7 软件抗干扰 29
第五章 程序仿真 31
5.1编译及仿真环境 31
5.1.1 PROTEUS软件 31
5.1.2 KEIL软件 31
5.2仿真结果 32
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
附录 37
第一章 绪论
1.1研究背景
1.1.1温度计及其介绍
国际单位制（SI）中七个基本物理量是指长度（m），质量（kg），时间（s），电流（A），热力学温度（K），发光强度（cd）和物质的量（mol）。从宏观角度看，温度是表示物体冷热程度的物理量，从微观角度看，温度是分子运动的表现。千百年来，温度早已成为人们日常生活、科学研究以及工农业生产等方面不可忽视的一个环节。我们将能够测量温度的工具称为温度计。最早的温度计甚至没有刻度，只是可以感性地比较一下温度的高低，后来伴随着时代的发展以及科技的进步，温度测量技术也在不断更新发展。气体温度计、水银温度计、红外线温度计等温度计一步步发展而来，并不断得到优化。下面介绍几种常见的温度计。
气体温度计：在容器中装入氢气或氮气，依据气体的体积或压强变化来测量温度。可以分为定容气体温度计和定压气体温度计，前者在温度改变时，压强变化而体积不变，后者则相反体积变化但压强不变。
压力温度计：在密闭容器内，蒸发液体的饱和蒸汽压力与温度存在一定的关系，根据这种关系来进行测量的温度计称作压力温度计[1]，属于机械式测温仪表范畴，具有反应速度快、结构简单、防震防腐蚀等优点。
水银温度计：根据水银热胀冷缩的原理来进行温度测量的仪器。通常用来测量0℃~300℃范围内的温度，是人们生活中最常接触到的一种温度计。
1.1.2温度传感器及其发展
我们将能感受温度并能将温度转换成可用的输出信号的传感器称作温度传感器。如今，大部分测量温度的方式都是基于温度传感器来实现的，因此，温度传感器自发明以来不断得到发展。
温度传感器的分类有多种，根据信号输出方式的不同，温度传感器的发展可以分为模拟温度传感器阶段以及数字温度传感器阶段。模拟温度传感器有多种输出形式以及电压偏移值，一般采用硅半导体集成工艺制成。模拟温度传感器具有价格低，体积小，功耗低，响应速度快等特点，适用于低成本、不需要线性温度校准、不需要极高精度的测量环境，其外围电路通常来说也较为简单，随着对温度测量要求的提高，模拟温度传感器的应用不断被限制，而数字温度传感器则随着计算机技术的不断发展得到更广泛的运用。数字温度传感器是利用敏感元件及相应电路将温度量转化为计算机、PLC等智能设备可直接读取的数字量的传感器，它是计算机技术、微电子技术与自动测试技术的结晶。相比模拟温度传感器，数字温度传感器的精度更高、分辨率更大，在如今工业化发展极快、要求愈高的大环境下，数字温度传感器无疑更能满足人们的需求。
根据使用方式的不同，温度传感器又可以分为接触式和非接触式两种。传感器的检测部分需要与检测对象有良好接触的温度传感器被称作接触式温度传感器，也就是普通意义上的温度计。这种传感器通过传导或热对流与被测对象达成热平衡，使传感器的数值能直接显示被测对象的温度值。一般情况下，接触式温度传感器的精度较高，但是对于运动体、小目标或热容量较小的对象的测量会产生较大误差。常用温度计如电阻温度计、水银温度计、气体温度计等都属于接触式温度传感器。与接触式温度传感器不同的是，非接触式温度传感器的检测部分不需要与被测对象接触。在检测运动体、小目标或热容量较小的对象的表面温度，或是测量温度场的温度分布等，非接触式温度计具有明显优势[2]。常见的非接触式温度传感器有激光温度传感器、辐射高温计、光学高温计等。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1温度计及其介绍 1
1.1.2温度传感器及其发展 1
1.2国内外现状 2
1.3 选题的目的及意义 3
第二章 系统方案设计 4
2.1 系统方案 4
2.2 本设计的主要原理 5
2.2.1电阻温度计及其特性 5
2.2.2热电阻的结构 5
2.2.3惠斯通电桥 5
2.3 主要硬件介绍 6
2.3.1 单片机选型 6
2.3.2 稳压芯片 7
2.3.3 运算放大器 7
2.3.4 温度传感器 8
第三章 硬件设计 9
3.1检测放大电路设计 9
3.1.1经典差动放大电路 9
3.1.2检测 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
放大电路 9
3.2 电源电路设计 10
3.3 显示电路设计 11
3.3.1 LED数码管 11
3.3.2 LED数码管显示方式 13
3.3.3 显示电路 14
3.4 报警电路设计 14
3.5 按键电路设计 15
3.6 串口电路设计 16
3.6.1 串口通信 16
3.6.2 RS485 16
3.6.3 串口通信电路 17
3.7 硬件抗干扰 17
3.7.1提高系统抗干扰能力元件 18
3.7.2提高系统抗干扰能力措施 18
第四章 软件设计 21
4.1 程序设计语言选用 21
4.2 程序流程 21
4.3 报警模块 23
4.4 A/D模块 24
4.5 按键处理模块 27
4.6 串行通信 29
4.7 软件抗干扰 29
第五章 程序仿真 31
5.1编译及仿真环境 31
5.1.1 PROTEUS软件 31
5.1.2 KEIL软件 31
5.2仿真结果 32
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
附录 37
第一章 绪论
1.1研究背景
1.1.1温度计及其介绍
国际单位制（SI）中七个基本物理量是指长度（m），质量（kg），时间（s），电流（A），热力学温度（K），发光强度（cd）和物质的量（mol）。从宏观角度看，温度是表示物体冷热程度的物理量，从微观角度看，温度是分子运动的表现。千百年来，温度早已成为人们日常生活、科学研究以及工农业生产等方面不可忽视的一个环节。我们将能够测量温度的工具称为温度计。最早的温度计甚至没有刻度，只是可以感性地比较一下温度的高低，后来伴随着时代的发展以及科技的进步，温度测量技术也在不断更新发展。气体温度计、水银温度计、红外线温度计等温度计一步步发展而来，并不断得到优化。下面介绍几种常见的温度计。
气体温度计：在容器中装入氢气或氮气，依据气体的体积或压强变化来测量温度。可以分为定容气体温度计和定压气体温度计，前者在温度改变时，压强变化而体积不变，后者则相反体积变化但压强不变。
压力温度计：在密闭容器内，蒸发液体的饱和蒸汽压力与温度存在一定的关系，根据这种关系来进行测量的温度计称作压力温度计[1]，属于机械式测温仪表范畴，具有反应速度快、结构简单、防震防腐蚀等优点。
水银温度计：根据水银热胀冷缩的原理来进行温度测量的仪器。通常用来测量0℃~300℃范围内的温度，是人们生活中最常接触到的一种温度计。
1.1.2温度传感器及其发展
我们将能感受温度并能将温度转换成可用的输出信号的传感器称作温度传感器。如今，大部分测量温度的方式都是基于温度传感器来实现的，因此，温度传感器自发明以来不断得到发展。
温度传感器的分类有多种，根据信号输出方式的不同，温度传感器的发展可以分为模拟温度传感器阶段以及数字温度传感器阶段。模拟温度传感器有多种输出形式以及电压偏移值，一般采用硅半导体集成工艺制成。模拟温度传感器具有价格低，体积小，功耗低，响应速度快等特点，适用于低成本、不需要线性温度校准、不需要极高精度的测量环境，其外围电路通常来说也较为简单，随着对温度测量要求的提高，模拟温度传感器的应用不断被限制，而数字温度传感器则随着计算机技术的不断发展得到更广泛的运用。数字温度传感器是利用敏感元件及相应电路将温度量转化为计算机、PLC等智能设备可直接读取的数字量的传感器，它是计算机技术、微电子技术与自动测试技术的结晶。相比模拟温度传感器，数字温度传感器的精度更高、分辨率更大，在如今工业化发展极快、要求愈高的大环境下，数字温度传感器无疑更能满足人们的需求。
根据使用方式的不同，温度传感器又可以分为接触式和非接触式两种。传感器的检测部分需要与检测对象有良好接触的温度传感器被称作接触式温度传感器，也就是普通意义上的温度计。这种传感器通过传导或热对流与被测对象达成热平衡，使传感器的数值能直接显示被测对象的温度值。一般情况下，接触式温度传感器的精度较高，但是对于运动体、小目标或热容量较小的对象的测量会产生较大误差。常用温度计如电阻温度计、水银温度计、气体温度计等都属于接触式温度传感器。与接触式温度传感器不同的是，非接触式温度传感器的检测部分不需要与被测对象接触。在检测运动体、小目标或热容量较小的对象的表面温度，或是测量温度场的温度分布等，非接触式温度计具有明显优势[2]。常见的非接触式温度传感器有激光温度传感器、辐射高温计、光学高温计等。
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