课题意义：（现实意义和理论意义）温度是工业中非常关键的一项物理量，在农业、工业、各种高新技术的开发和研究中也是一个非常普遍和常用的测量参数。

目前，随着信息技术的发展，传感技术的广泛应用，温度测试技术已向自动化、智能化方向发展。

基于此，提出了温度的数字化测量。

随着人们生活水平的不断提高，数字温度计的要求也越来越高，为现代人工作、科研、生活、提供更好、更方便的设施就需要从新技术入手，一切向着数字化控制、智能化控制方向发展。

本设计需要采用传感器技术与电子技术相结合。

设计的数字温度计与传统的温度计相比，输出温度采用数字显示，具有读数方便，测温范围广，测温准确等重要特点。

主要用于测温比较准确的场所。

1.1设计任务利用温度传感器和单片机技术制作一个现实室温的数字温度计。

测量误差为 1C0，四位LED数码显示。

1.2 设计目的1.通过本课程设计，使学生更进一步了解有关温度传感器的工作原理﹑加工工艺相关知识。

综合应用其他先修课程的理论和实践知识，制定设计方案，确定温度传感器的型号等参数，掌握温度的检测方法。

2.通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取﹑传输﹑处理及检测的一般方法。

3.通过本课程设计，学生学会应用温度传感器组建一个简单测量系统，提高学生的动手能力。

4.通过计算﹑分析﹑绘图，能应用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。

1.3设计要求参考下面的利用半导体温度传感器AD590和单片机技术设计制作一个显示室温的数字温度计的设计提示与分析。

请自选另外型号的温度传感器来进行设计。

设计内容包括：1.详细了解所选用的温度传感器的工作原理，工作特性等。

2.设计合理的信号调理电路。

3.用单片机和AD 芯片进行信号的采集等相关处理，要有Protel 画的硬件接线原理图﹑利用c 语言在单片机开发软件中编写相关程序，并对单片机的程序制作详细解释。

4.列出制作该装置的元件器件，制作实验板，并调试运行成功。

5.详细的设计说敏书一份。

1.4 设计提示与分析1.4.1 AD590温度传感器简介AD590是一种集成温度传感器（类似的芯片还有LM35等），其实只是一种半导体集成电路。

他利用晶体管的b-e 结压降得不饱和值V RE 与热力学温度T 和通过发射极电流I 的下述关系实现对温度的检测。

I q KT V RE ln =式中，k 是波尔兹曼常数；q 是电子电荷绝对值。

集成温度传感器的线性度好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便，得到广泛应用。

集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。

电压输出型的灵敏度一般为10mv/k （温度变化热力学温度 1 度输出变化 10mv ），温度ok 时输出0，温度25C 0时输出2.9815v 。

电流输出型的灵敏度一般为1K A /μ,25C 0时输出298.15A μ。

AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端温度传感器。

它主要特性如下：1）流过器件电流的微安数等于期间所处环境温度的热力学温度在（开尔文）度数，即I Tμ1=TAK式中，I T为流过器件（AD590）的电流，单位为Aμ；T为温度，单位为K。

2）AD590测量范围为-55-+150C0.3）AD590的电源电压范围为4-30v。

电源电压从4-6v变化，电流I T 变化1Aμ，相当温度变化1k。

AD590可以承受44v正向电压和20v的反向电压。

因而器件反接也不会损坏。

4）输出电阻为710ΩM。

5）AD590在出厂前已经校准，精度高。

AD590共有I、J、K、L、M五档。

其中M档精度最高，在-55-+150C0范围内，非线性误差为±0.3C0。

I档误差较大，误差为±10C0，应用时应校正。

由于AD590的精度高、价格低、不需辅助电源、线性度好，因此常用于测量和热电偶的冷端补偿。

1.4.2测温电路传感器前端信号调理如图1-1所示。

要求的测量范围为室温，这里定位0～80C0。

0C0时，A点输出电压为273.2mv；80C0时，A点输出电压为（273.2+80）mv。

调整B点的电压使之为273.2mv，这样就可以得到差分电压信号V AB与温度的关系为1mv/C0。

经过传感器前端调整后的信号V AB要经过放大才能够被单片机采样。

图中LM336提供2.5伏参考电压源。

+15vAD590 2.2K1MV/K A B 273.2mv 2.5V100欧 + - LM33610k950欧 470图1-1AD950信号调理电路表1-1测量数据在系统中流程变化温度C00 80V AB差分信号mv 0 80放大后信号v 0 2单片机采样结果0 2/2.5*255=204 单片机显示0 240*80/204=80这里预定采用通用MCS-51单片机和AD590芯片进行数据采样、处理。

AD590是一个8通道8位ADC芯片，预计采样为0～5v的标准信号，对应采样结果位0～255。

基本能满足设计要求（范围0～80度，误差为 1C0）。

信号数据在测量系统中流程变化如表1-1所示。

表1-1中，假如放大后温度信号数据取值范围为0～2v ；单片机接入通道参考电压为2.5v ，故0～2.5v 的信号相应地被转换为0～255这数据；单片机显示温度数据等于单片机采样结果乘上80后在除去204。

这里要求出差分电压V AB 放大成为预采样为0～2v 的标准信号的增益。

25802000==G 放大器可选用LM318、LM741、121等Op Amp 。

我们实验室有一种更好使用的放大器AD620(在一般信号放大的应用中通常只要透过差动放大电路即可满足要求。

然而基本的差动放大电路精密度较差，且差动放大电路上改变放大增益时，必须调整两个电阻，影响整个信号放大精确度就更加复杂。

仪表放大器则无上述的缺点。

简单地说就是使用方便简单，缺点是价格高)，这里就采用该芯片作为我们的放大器。

该芯片引脚如图1-2所示。

Rc Rc-IN +Vs+IN OUTPUT-Vs REFTOPVIEW由该芯片的资料可知14.49+Ω=R G K G 和14.49-Ω=G K R G ,这样可求出333.2058=R G 欧姆。

采用103微调电位器接在R G 上即可。

因为AD620-+ AD620 1 2 4 3 5 6 7 8工作需要V 12 的电压接在+VS 和-VS 上，这里采用一个直流电压模块SAPS 的SR5D12/100，如图1-3所示，他需要5伏电压供电，输出为+12V 和-12V 的电压。

这样传感器信号调理电路就基本完成了，如图1-4。

- +Vin- VOUT +O图1-3 SR5D12/100芯片引脚图 +15VAD590 2.2K1mv/k 273.2mv 2.5VV+ V- LM336 10K100欧 10k470950欧 ADAADV+ V-Vin V out - 0 +RG RG-IN - +VS +IN OUT -VS AD620 REF图1-4 AD590信号调理电路档T=0C 0时，V 0=0V ；档T=80C 0时，V 0=2V ；及灵敏度为25mv/C 0。

1.4.3 温度数据采集和处理因ADC0809的参数电压为V V REF 5.2=,单片机从ADC0809上采样的接口数据N 还原为要显示的温度数据T 的计算式子 2048020480⨯=⇒=N T N T 单片机显示、采样的电路原理图如图1-5所示。

从上面的接口电路可知：p0口直接与ADC0809的数据线相连接，p0口的低三位通过锁存器74LS373连接到ADDA 、ADDC,锁存器的锁存信号是89C52的CLK 管脚，给ADC0809提供666KHz 的时钟信号。

P2.7口作为读写口的选通地址。

片外A/D 转换通道的地址为7FF8H ～7FFFH 。

在软件编制时，令p2.7（A15）=0，A0、A1、A2给出被选择的模拟通道地址，执行一条输出指令，就产生一个正脉冲，锁存通道地址和启动A/D 转换；执行一条输出指令，读取A/D 转换结果。

可采用延时等待AD 转换结束方式，分别对8个通道模拟信号轮流采样一次，并依次大结果存放在数据存储器。

也可以采用8051的中断方式的接口来编写程序（ADC0809的E0C 接8051的INT0），此时可以将0809作为外扩的并行I/0口，由p2.7口和WP 口脉冲同时有效来启动A/D 转换，通道选择端A 、B 、C 分别与地址线A0、A1、A2相连。

其端口地址分别为7FF8H ～7FFFH/。

A/D 转换结束信号E0C 经反相后，接80C51的外部中断管脚。

74AC02PC课题发展现状和前景展望数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显。

主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。

检测是控制的基础和前提，而检测的精度必须高于控制的精确度，否则无从实现控制的精度要求。

不仅如此，检测还涉及国计民生各个部门，可以说在所以科学技术领域无时不在进行检测。

科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。

现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量范围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。

同时，科学技术的发展达到的水平越高，又为检测技术、传感器技术提供了新的前提手段。

目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。

目前的温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。

传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。

但是，作为应用系统设计人员需要根据系统要求选用适宜的传感器，并与自己设计的小结：经过将近四周的工程测试技术课程设计，终于完成了我组的数字温度计的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计把实物都做了出来，高兴之余不得不深思呀！很感谢老师提供一个机会，让我们实践温度传感器和单片机，经过近四周时间辛勤努力查找资料和焊接电路，终于按计划完成了我们组的数字温度传感器的设计，单片机也能实现测温，虽然设计很简单，功能单调，焊接电路粗糙，从心里来说，还是非常高兴，这毕竟是我第一次制作。

从这次的课程设计中，我学习到很多知识，也知道了自己的一些不足，在以后的学习中，仔细认真，注重细节，要理论联系实际，把我们所学到的知识应用到实际当中，并把实践中遇到的问题弥补理论，做其他的也是如此，在这次的制作中也找到了乐趣。

在这次课程设计中也让我体会到了合作与团结的力量，当遇到不会或是不懂的地方，我们就会在一起讨论，同学之间相互帮助。

无论在现在的学习中还是在以后的工作中，团结都是至关重要的，有了团结会有更多的理念，更多的思维，更多的情感。