基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀設(shè)計(jì)（LCD） .doc

目錄第一章緒論.11.1課題產(chǎn)生的背景.11.2本課題的內(nèi)容安排.2第二章方案論證.22.1任務(wù)的分析與實(shí)現(xiàn).22.2測(cè)溫儀的硬件方案設(shè)計(jì).32.3測(cè)溫儀的軟件方案設(shè)計(jì).3第三章硬件設(shè)計(jì).53.1傳感器的選擇.53.2放大電路的設(shè)計(jì).53.3數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì).63.4顯示電路的設(shè)計(jì).73.5鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì).83.6報(bào)警電路的設(shè)計(jì).9第四章軟件的設(shè)計(jì).94.1概述.94.2監(jiān)控子程序的設(shè)計(jì).104.3數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計(jì).104.4顯示子程序的設(shè)計(jì).112.3.1數(shù)字顯示子程序.112.3.2漢字顯示子程序.114.5鍵盤(pán)掃描子程序的設(shè)計(jì).124.6報(bào)警子程序的設(shè)計(jì).134.7報(bào)警子程序的設(shè)計(jì).13第五章調(diào)試與分析.145.1調(diào)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介.145.2調(diào)試故障及原因分析.14結(jié)論.15致謝.15參考文獻(xiàn).16附錄1硬件原理圖.17附錄2軟件程序清單.18附錄3設(shè)備清單.34課程設(shè)計(jì)論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀第1頁(yè)基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀設(shè)計(jì)（LCD）摘要：本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀設(shè)計(jì)（LCD），它的主要功能是利用集成溫度傳感器AD590作為傳感元件，集成放大器作為放大電路，A/D轉(zhuǎn)換器作為數(shù)據(jù)采集器件，單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理器件，LCD液晶屏作為顯示器件，用于實(shí)現(xiàn)集成溫度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)最終目的為了要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能對(duì)重量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理及顯示，并可用鍵盤(pán)設(shè)定閾值且具有超值報(bào)警功能的溫度儀。關(guān)鍵字：AD590；數(shù)據(jù)采集；單片機(jī)；鍵盤(pán)掃描第一章緒論1.1課題產(chǎn)生的背景隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動(dòng)化水平與范圍也不斷擴(kuò)大，因而對(duì)溫度檢測(cè)技術(shù)的要求也愈來(lái)愈高，一般可以歸納以下幾方面。(1)擴(kuò)展檢測(cè)范圍現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測(cè)范圍為200-3000，而今后要求能測(cè)量超高溫與超低溫。尤其是液化氣體的極低溫度檢測(cè)更為迫切，如1OK以下的溫度檢測(cè)是當(dāng)前重點(diǎn)研究課題。(2)擴(kuò)大測(cè)溫對(duì)象溫度檢測(cè)技術(shù)將會(huì)由點(diǎn)測(cè)溫發(fā)展到線、面，甚至立體的測(cè)量。應(yīng)用范圍己經(jīng)從土業(yè)領(lǐng)域延伸到環(huán)境保護(hù)、家用電器、汽車(chē)工業(yè)及航天工業(yè)領(lǐng)域。(3)發(fā)展新型產(chǎn)品利用以前的檢測(cè)技術(shù)生產(chǎn)出適應(yīng)于不同場(chǎng)合、不同工況要求的新型產(chǎn)品，以滿足用戶需要。同時(shí)利用新的檢測(cè)技術(shù)制造出新的產(chǎn)品。(4)適應(yīng)特殊環(huán)境下的測(cè)溫對(duì)許多場(chǎng)合中的溫度檢測(cè)器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求；又如移動(dòng)物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測(cè)溫、鋼水的連續(xù)測(cè)溫、火焰溫度檢測(cè)等。(5)顯示數(shù)字化溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。其最大優(yōu)點(diǎn)是直觀、無(wú)讀數(shù)誤差、分辨率高、測(cè)量誤差小，因而有廣闊的銷(xiāo)售市場(chǎng)。(6)標(biāo)定自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀第2頁(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)地標(biāo)定溫度檢測(cè)器。根據(jù)上述要求，國(guó)內(nèi)外溫度儀表制造商將向以下幾方面發(fā)展。(1)繼續(xù)生產(chǎn)量大面廣的傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)元件，如:熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。(2)加強(qiáng)新原理、新材料、新加工工藝的開(kāi)發(fā)。如近來(lái)己開(kāi)發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度檢測(cè)器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測(cè)器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測(cè)器等.(3)向智能化、集成化、適用化方向發(fā)展。新產(chǎn)品不僅要具有檢測(cè)功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機(jī)向智能化方向發(fā)展。向機(jī)電一體化方向發(fā)展。因此，本課題設(shè)計(jì)的方向就是在溫度檢測(cè)的智能化、集成化方面進(jìn)行有效的探索。1.2本課題的內(nèi)容安排根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求，基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀，利用AD590溫度傳感器每升高1輸出電流就升高1uA的特性，輸出微弱的電信號(hào)，在通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路之后，變成穩(wěn)住A/D轉(zhuǎn)換要求的信號(hào)，然后在LCD液晶顯示器將測(cè)量的溫度顯示出來(lái)。本次設(shè)計(jì)的測(cè)溫儀具有設(shè)定使用鍵盤(pán)在一定范圍內(nèi)設(shè)定閾值，并且超值報(bào)警功能，并且設(shè)定界面親切二年且人性化。論文共五部分：第一章簡(jiǎn)要介紹課題產(chǎn)生的背景；第二章進(jìn)行方案論證，包括硬件方案論證和軟件方案論證；第三章介紹硬件的設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)變式單臂電橋傳感器進(jìn)行測(cè)評(píng)，以及放大電路和報(bào)警電路的介紹；第四章介紹軟件的設(shè)計(jì)，對(duì)軟件的各個(gè)模板進(jìn)行分析介紹；第五章是程序調(diào)試與結(jié)果分析部分。第二章方案論證2.1任務(wù)的分析與實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)是利用集成溫度傳感器AD590、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱、單片機(jī)仿真器等設(shè)計(jì)一個(gè)能用LCD實(shí)時(shí)顯示溫度的智能溫度測(cè)試儀。顯示為XX。主要內(nèi)容是利用集成溫度傳感器AD590為測(cè)溫元件通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路將AD590輸出的微弱電信號(hào)放大調(diào)理到0V5V范圍內(nèi)，在通過(guò)ADC0809把模擬信課程設(shè)計(jì)論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀第3頁(yè)號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，利用單片機(jī)控制鍵盤(pán)進(jìn)行閾值設(shè)定，并對(duì)A/D轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行處理蜂鳴器由單片機(jī)控制，以實(shí)現(xiàn)超值報(bào)警功能，并可以用LCD顯示測(cè)量的溫度值。設(shè)計(jì)最終目的為了要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能對(duì)重量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理及顯示，并可用鍵盤(pán)設(shè)定閾值且具有超值報(bào)警功能的測(cè)溫儀。技術(shù)指標(biāo)：（1）重量顯示為XXX。（2）測(cè)量范圍：0100。2.2測(cè)溫儀的硬件方案設(shè)計(jì)對(duì)于單片機(jī)控制的溫度測(cè)試儀，在實(shí)際使用中需要親切的開(kāi)始界面，人性化閾值設(shè)定界面，和清晰簡(jiǎn)明的測(cè)試界面。單片機(jī)的程序不僅要分別對(duì)A/D轉(zhuǎn)換、LCD顯示、鍵盤(pán)、報(bào)警等電路控制，還要對(duì)A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果與閾值比較，實(shí)現(xiàn)超值報(bào)警的功能，還有就是要對(duì)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行線性變換，以達(dá)到轉(zhuǎn)換成溫度值的目的?；谝陨系姆治觯_地計(jì)算出采樣信息中所對(duì)應(yīng)的溫度值，用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，先設(shè)定閾值，再對(duì)采樣后數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換，線性變換成溫度值，與閾值比較，實(shí)現(xiàn)超值報(bào)警的功能。按照以上的要求設(shè)計(jì)，不僅要完成以上的各個(gè)功能，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)前面板設(shè)計(jì)的美觀大方、操作方便，后面板審計(jì)的簡(jiǎn)潔、布線合理、功能完善。流程方框圖如圖1.圖1流程方框圖2.3測(cè)溫儀的軟件方案設(shè)計(jì)對(duì)于單片機(jī)控制的溫度測(cè)試儀，在實(shí)際使用中需要親切的開(kāi)始界面，人性化閾值設(shè)定界面，和清晰簡(jiǎn)明的測(cè)試界面。單片機(jī)的程序不僅要分別對(duì)A/D轉(zhuǎn)換、AD590集成溫度傳感器采集信號(hào)調(diào)理電路鍵盤(pán)掃描輸入閾值LCD液晶顯示電路單片機(jī)ADC0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換課程設(shè)計(jì)論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀第4頁(yè)LCD顯示、鍵盤(pán)、報(bào)警等電路控制，還要對(duì)A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果與閾值比較，實(shí)現(xiàn)超值報(bào)警的功能，還有就是要對(duì)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行線性變換，以達(dá)到轉(zhuǎn)換成溫度值的目的。基于以上的分析，正確地計(jì)算出采樣信息中所對(duì)應(yīng)的溫度值，用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，先設(shè)定閾值，再對(duì)采樣后數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換，線性變換成溫度值，與閾值比較，實(shí)現(xiàn)超值報(bào)警的功能。按照以上的要求設(shè)計(jì)，不僅要完成以上的各個(gè)功能，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)前面板設(shè)計(jì)的美觀大方、操作方便，后面板審計(jì)的簡(jiǎn)潔、布線合理、功能完善。如圖2總程序流程圖。Y是否完成？報(bào)警設(shè)定閾值？NY數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)處理大于閾值？開(kāi)始閾值設(shè)定是否完成？NNY課程設(shè)計(jì)論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀第5頁(yè)圖2總程序流程圖第三章硬件設(shè)計(jì)3.1傳感器的選擇本此次課設(shè)選用的傳感器型號(hào)是AD590溫度傳感器。AD590是單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性有：1、流過(guò)器件的電流（uA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)，即：uA/K式中：流過(guò)器件（AD590）的電流，單位為uA；T熱力學(xué)溫度，單位為K。2、AD590的測(cè)溫范圍為-55+150。3、AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流變化1uA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。3.2放大電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)利用集成溫度傳感器AD590，因?yàn)槠漭敵鲭娏魇且越^對(duì)溫度零度（-273）為基準(zhǔn)，每增加1，它會(huì)增加1A輸出電流，因此在室溫25時(shí)，其輸出電流Iout=（273+25）=298A。由于一般電源供應(yīng)教多器件之后，電源是帶雜波的，因此我們使用齊納二極管作為穩(wěn)壓元件，再利用可變電阻分壓，其輸出電壓V1需調(diào)整至2.73V，接下來(lái)我們使用差動(dòng)放大器其輸出Vo為（100K/10K）（V2-V1）=T/10，如果現(xiàn)在為攝氏28，輸出電壓為2.8V，輸出電壓接AD轉(zhuǎn)換器，那么AD轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線形比例關(guān)系。溫度傳感器放大電路圖如圖3課程設(shè)計(jì)論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀第6頁(yè)圖3溫度傳感器的放大電路3.3數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。在此實(shí)驗(yàn)中我們用0到5V變化的滑動(dòng)變阻器代替溫度傳感器的0到5V電壓。實(shí)驗(yàn)電路圖如圖4所示。模擬的電信號(hào)由ADC0809的IN0口進(jìn)入，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果為：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果=Vo255/5課程設(shè)計(jì)論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測(cè)試儀第7頁(yè)圖4模數(shù)轉(zhuǎn)換電路3.4顯示電路的設(shè)計(jì)顯本設(shè)計(jì)采用的液晶顯示模塊是12864點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）及64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）?？膳cCPU直接接口，提供兩種界面來(lái)連接微處理機(jī)：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、