温度测控仪设计学生：XXX 指导教师：XXX内容摘要：本文主要介绍了智能温度测量仪的设计，包括硬件和软件的设计。
先对该测量仪进行概括性介绍，然后介绍该测量仪在硬件设计上的主要器件：“Pt100热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示器以及描述测量仪的总体结构原理。
在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D 转换器进行温度信号的采集。
总体来说，该设计是切实可行的。
关键词：温度 Pt100热电阻 AT89C51单片机 LCD显示器Design of and control instrumentAbstract: This paper describes the design of the intelligent temperature measuring instrument, including hardware and software design. Be the first general description of the measuring instrument, and then describes the hardware design of the measuring instrument's main device: "Pt100 thermal resistance", AT89C51 microcontroller and LCD display, and describe the principle of measuring the overall structure. In this design, as is the PT100 platinum resistance temperature sensor, temperature measurement using constant current method, through the microcontroller to control, amplifier, A/D converter for temperature signal acquisition. Overall, the design is feasible.Keywords:temperature Pt100 thermal resistance AT89C51 microcontroller LCD monitor.目录前言 (1)1 总体硬件方案设计 (1)1.1温度传感器的放大电路设计 (2)1.2TLC549模数转化电路设计 (4)1.3显示电路设计 (5)1.4无线发送与接收模块的选择与设计 (5)1.5键盘设计 (6)2 总体的软件程序的设计 (6)2.1温度数据采集和数据处理子程序的设计 (6)2.2温度显示、保存处理的子程序设计 (7)2.3无线发送与接受的子程序的设计 (7)2.4十组温度查询的子程序设计 (9)3 调试与结果分析 (10)3.1调试仪器及方法 (10)3.3软、硬件调试与故障原因分析 (10)4 结束语 (10)附录1:硬件原理图及PCB板 (12)附录2:软件程序代码 (13)参考文献 (34)温度测控仪的设计前言随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，现在工业上通用的温度检测范围为200 ～3000℃，而今后要求能测量超高温度与超低温度。
尤其是液化气体的极低温度测量更为迫切，入10K以下温度测量为当今研究的重要课题。
温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测温。
应用范围已经从土业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业以及航天工业领域。
发展新型产品利用以前的检测技术生产处适应于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足用户需要。
同时利用新的检测技术制造出新的产品。
对许多场合中的温度检测器有特殊要求，入防硫、防爆、耐磨等性能要求；又如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。
因此，本设计方向就是在温度测量远距离传送和保存方面进行有效的探索。
1 总体硬件方案设计本系统分为两大部分，一部分为温度采集模块、51单片机及发送模块，另一部分为远距离数据的接收模块与51单片机。
温度采集及发送部分：本设计利用AD590进行温度的测量，在经过电压跟随器，放大电路放大、调整之后通过A/D转换器TLC549将模拟电压信号转化为数字信号，A/D转换之后的数据送到单片机1进行处理，单片机1控制液晶显示器，将温度值在液晶显示器上进行显示，在通过PT2262进行无线发送。
接收及显示部分：用SC2272进行无线接收，接收后的数据送到单片机2，单片机2控制液晶显示器进行显示。
图1-1 发送模块框架图图1-2 接收模块框架图1.1 温度传感器的放大电路设计AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源，它会将温度转换为电流，在8051的各种课本中经常看到。
其规格如下：◆ 度每增加1℃，它会增加1μA 输出电流◆ 可测量范围-55℃至150℃◆ 供电电压范围+4V 至+30VAD590的管脚图及元件符号如下图所示：图 1.1-1 AD590管脚图单片机1 显示模块A/D 采集模块 AD590温度测量 PT2262 发送显示模块单片机2PT2272接收AD590的输出电流值说明如下：◆其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。
AD590基本应用电路：图 1.1-2 基本应用电路◆ AD590的输出电流I=（273+T）uA（T为摄氏温度），因此测量的电压为（273+T）μA×10K=（2.73+T/100）V。
为了将电压测量出来又务须使输出电流I不分流出来，我们使用电压跟随器其输出电压V2等于输入电压V。
◆由于一般电源供应教多器件之后，电源是带杂波的，因此我们使用齐纳二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调整至2.73V。
◆接下来我们使用差动放大器其输出Vo1为（100K/10K）×（V2-V1）=T/10，如果现在为摄氏28℃，输出电压为2.8V，输出电压接AD转换器，那么AD转换输出的数字量就和摄氏温度成线形比例关系。
◆通过R9和R12进行分压，V0=T/20，因为测试温度不大于100℃，使得最终+0.3V 输出最大Vo为（1/2）×10=5V；能在A/D转换器TCL549的输入电压范围输入0.3V～VCC之内。
温度采集电路图采用智能化间歇数据采集，即首先把温度变化值分为报警温度、预警温度、准预警温度、正常温度四个档次。
当温度处于正常情况下时，温度采集周期为30min，若某一点的温度有变化，当接近准预警点时，采集周期变化为10min，若温度仍有提高达到预警温度，则采集周期为3min，一旦出现报警温度，系统进入实时采集状态，并发出报警。
图1-3 温度采集电路1.2 TLC549 模数转化电路设计TLC549是8位串行A/D转换器芯片，可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DATA OUT 三条口线进行串行接口。
具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs， TLC549为40 000次/s。
总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。
采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于较小信号的采样。
其工作原理为：TLC549均有片内系统时钟，该时钟与I/O CLOCK是独立工作的，无须特殊的速度或相位匹配。
其工作时序如图2所示。
当CS为高时，数据输出(DATA OUT)端处于高阻状态，此时I/O CLOCK不起作用。
这种CS控制作用允许在同时使用多片TLC549时，共用I/O CLOCK，以减少多路(片)A/D并用时的I/O控制端口。
将V0的电压值输入TLC549进行AD转换，从芯片的DO脚输出，然后由单片机读取。
两个4148二极管是进行电源稳压的，R7，R8进行参考电压设置，基本上等于5V。
图1.2-1 模数转换电路1.3 显示电路设计1602液晶已经包括在单片机学习板内了，在这里只稍微介绍它的引脚功能。
D0~D7是命令/数据口，接单片机的P1口，由单片机读(写)命令(数据),RS是命令/数据的选择端口，RW是读/写的选择端口，E是1602的使能端。
1602有它自己的字库，用户只需写入相应的代码并控制好1602给出的时序就可以在液晶屏上显示希望得到的字符或图像了。
图1.3-1 液晶显示屏1.4 无线发送与接收模块的选择与设计PT2262、SC2272是一种CMOS工艺制造的编码电路。
采集的温度信号可以通过PT2262编码，通过17脚输出到射频发射模块的数据输入端发射出去，与此同时射频接收模块接收后将数据送到解码芯片SC2272，其地址经过核对与SC2272的地址匹配后，SC2272的VT脚才输出高电平，与此同时PT2262相应的数据脚也输出高电平。
图1.4-1 PT2262引脚图图1.4-2 PT2262时序图1.5 键盘设计独立键盘也包括在单片机学习板内，P3.2接单片机的外部中断。
图1.5-1 独立键盘引脚图2 总体的软件程序的设计2.1 温度数据采集和数据处理子程序的设计经AD590采集的温度转化为了电压值，然后经放大电路处理后，使输出电压V=T/20,这样才能保证TLC549的输入电压不大于基准电压。
在硬件调试时，基准电压设置成5V,所以在程序处理时要将从TLC549得到的数字值乘以5/255才能得到电压V，然后再乘以20才能得到温度（此时的温度是双精度型的）。
中值滤波是为了得到很短时间的温度平均值，有稳定数值的作用。
图2.1-1温度采集和处理流程图2.2 温度显示、保存处理的子程序设计图2.2-1 温度显示和保存流程图因为采集到的每个温度值都是0~100摄氏度之间的任意值，为了使精度达到0.1℃，我们只保留一位小数（在二进制表示中只占低4位）。
将温度分解成整数部分和小数部分，是为了方便存储和发送。
本设计只保存10组温度。
2.3 无线发送与接受的子程序的设计因为选用的发送模块是集成PT2262无线射频芯片PC-T2A,所以只能利用其6位数据口中的4位，将温度分解发送。
经计算每编码发送都需要发送3~4次接收端才能接收到有效数据，所以在程序中适当对发送使能端置高进行延时。
发送完4位数据后也需要延时，给接收端处理数据时间，防止乱码。
图2.3-1 无线发送流程图选用的接收模块是与集成SC2272的PCR1B-2芯片。