单片机课程设计

鲁东大学。

ludong university

题目热敏电阻温度控制系统设计

院系信息与电气工程学院

专业电子信息工程 2 班

姓名王月香 20122212893

王炎炎 20122213016

刘远山 20122213041

指导教师常新华。

日期 2015-6-19

目录。第一部分：设计背景3

第二部分：系统主要功能5

第三部分：电路设计与参数选择5

第四部分：系统软件设计11

第五部分：系统调试与仪器使用21

第六部分：测试数据与结果分析23

第七部分：使用说明书23

第八部分：总结24

热敏电阻温度采集系统设计。

摘要。温度在人类的生活中扮演着极其重要的角色，在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业温度的测量及为重要。本次课程设计采用单片机了stc12c5a60s2和50k ntc热敏电阻为核心器件来设计热敏电阻测温系统。

通过ntc热敏电阻对外界温度信号进行采集，由于热敏电阻的阻值随外界温度变化而变化，再通过测量电路把阻值的变化转换为电压的变化，利用stc12c5a60s2单片机的集成ad把采集到的模拟电压信号转换为数字信号，利用单片机对数字信号进行处理后就可以得到相应的温度值，从而完成了对温度的测量。

该系统采用了stc12c5a60s2单片机、ntc热敏电阻、共阴极数码管显示、电容、排阻、晶振、电阻等元器件。

关键字：stc12c5a60s2单片机、热敏电阻、测温系统。

第一部分。设计背景。

在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在**，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。

在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

在工农业生产中，温度检测及其控制占有举足轻重的地位，随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。要达到较高的测量精度需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差等问题，使温度检测复杂化。模拟信号在长距离传输过程中，抗电磁干扰时令设计者伤脑筋的问题，对于多点温度检测的场合，各被检测点到监测装置之间引线距离往往不同，此外，各敏感元件参数的不一致，这些都是造成误差的原因，并且难以完全清除。

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。采用单片机对温度采集进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控数据的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

第二部分。系统主要功能。

本系统测量的温度范围为0-99摄氏度，可以通过数码管直观地显示出当前温度值。

第三部分。电路设计与参数选择。

1、设计原理。

图1如图1所示，当外界温度变化时，热敏电阻的阻值随着发生变化，热敏电阻上分得的电压发生变化，通过单片机的io口和集成ad可以获得热敏电阻的电压值为v，通过计算得出热敏电阻的阻值变化规律r=v*r1/(5-v)。由于热敏电阻的阻值与温度有表1的对应关系，将各对应值用数组形式写入程序，通过查表便可以得到此时外界的温度值。

2.实验原理。

matlab**与建模。

由已经给出的温度与电阻的数据写成两个矩阵，然后把这两个矩阵写入到matlab中，然后使用matlab2013中的拟合工具进行曲线的拟合和图形的绘制。

下表为温度与电阻的关系：

表1由上述**绘制的温度与电阻的特性曲线：

求解出的方程为：

f(x) =a1*exp(-(x-b1)/c1)^2) +a2*exp(-(x-b2)/c2)^2)

coefficients (with 95% confidence bounds):

a1 = 1.499e+16 (-9.221e+18, 9.251e+18)

b1 = 575.3 (-1.121e+04, 1.006e+04)

c1 = 99.88 (-820.5, 1020)

a2 = 164.8 (-139.2, 468.9)

b2 = 161.1 (-339.6, 17.35)

c2 = 153.9 (98.01, 209.8)

下一步使用vc6.0进行数学建模，并且对算法的正确性进行验证：

程序**为：

# include <>

double r2tconvert(double dianzu)

double wendu;

wendu = 1.499e+16 * exp(- pow((dianzu+575.3)/99.

88, 2)) 164.8 * exp(- pow((dianzu + 161.1)/153.

9, 2))

return wendu;

double adc_res_2_vin(double res)

double vin;

vin = res / 256) *5;

return vin;

double vin_2_dianzu(double vin)

double dianzu;

dianzu = 5 * 24) -24 * vin) /vin;

return dianzu;

int main (void)

unsigned char a = 128;

double b = 1.499e+16;

double c = double)a;

printf("%f", b);

printf("当电阻为50的时候温度为：%f", r2tconvert(50));

printf("当结果寄存器为128时vo为：%f", adc_res_2_vin(128));

printf("当vo为2.5v时电阻的值为：%f", vin_2_dianzu(2.5));

printf("当结果寄存器为128时温度值为：%d", unsigned char)r2tconvert( vin_2_dianzu ( adc_res_2_vin( c)))

return 0;

**结果为：

2、硬件电路。

图23、元器件选用及连接。

表2系统所用的元器件及说明如表2所示。引脚连接安排为：p1.

1引脚接热敏电阻，rst引脚接复位电路，x1、x2连接用来起振，p2.7-p2.4 引脚接数码管的，p0.

0-p0.7引脚接数码管的a b c d e f g h和10k的排阻。

4、硬件选用。

热敏电阻的选用。

热敏电阻器的热敏电阻有电阻值随温度升高而升高的正温度系数（简称ptc）热敏电阻和电阻值随温度升高而降低的负温度系数（简称ntc）热敏电阻。

ntc热敏电阻器，是一种以过渡金属氧化物为主要原材料，采用电子陶瓷工艺制成的热敏半导体陶瓷组件。这种组件的电阻值随温度升高而降低，利用这一特性可制成测温、温度补偿和控温组件，又可以制成功率型组件，抑制电路的浪涌电流。

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