承接設(shè)計(jì)任務(wù)1、基本要求（1）功能要求①采用模擬溫度傳感器設(shè)計(jì)溫度檢測電路，并完成模擬信號調(diào)理；②采用Protues軟件進(jìn)行模擬電路仿真；③采用51單片機(jī)（內(nèi)置ADC）采集溫度信號，再通過數(shù)碼管顯示溫度數(shù)值。（2）技術(shù)指標(biāo)①溫度測試范圍：0℃~110℃②溫度測試精度：±2℃③溫度測試分辨率：0.2℃④溫度顯示方式：4位數(shù)碼管顯示，第1位數(shù)碼管顯示符號（零下溫度顯示“—”號，零上及低于100℃不顯示）第2位數(shù)碼管顯示溫度的十位數(shù)值，第3位數(shù)碼管顯示溫度的個(gè)位數(shù)值及小數(shù)點(diǎn)，第4位數(shù)碼管顯示溫度測量值的小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)值。2、 提高要求（1）功能要求①實(shí)現(xiàn)溫度自動控制功能，具有溫度檢測和溫度控制兩種工作狀態(tài)，并可手動切換工作狀態(tài)；②對象溫度控制：可通過單片機(jī)控制加熱器進(jìn)行溫度自動調(diào)節(jié)，并可設(shè)置和顯示溫度恒定數(shù)值，控制對象為大功率電阻；（2）技術(shù)指標(biāo)①溫度控制數(shù)值可在40℃~70℃之間設(shè)置②溫度控制精度：±1℃③研究合適的溫度控制算法。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)幾種實(shí)現(xiàn)方案，經(jīng)比較從中優(yōu)選確定一種實(shí)現(xiàn)方案。2．說明所選電路的組成及工作原理，并繪出原理框圖。3．設(shè)計(jì)各單元電路，無錫維力安智能科技有限公司，維力安智能科技，計(jì)算元器件參數(shù)并選擇元器件類別型號。畫出實(shí)際電路圖，并用Protues軟件進(jìn)行電路仿真。5．列出元器件清單。6．組裝并調(diào)試方案電路，記錄調(diào)試步驟及結(jié)果。7．設(shè)計(jì)單片機(jī)程序，.維力安智能科技___r口碑好的溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成數(shù)據(jù)采集、處理和顯示。8．對電路功能及技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測試，記錄測試數(shù)據(jù)。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)圖溫度測量與溫度傳感器溫度測量方法可分為接觸式和非接觸式兩類，接觸式的測溫方法是基于物體的熱交換現(xiàn)象。選定某一測溫器，與被測物體相接觸，進(jìn)行充分的熱交換，待兩者溫度一致時(shí)，測溫器輸出的大小即反映被測溫度的高低。接觸式測溫的優(yōu)點(diǎn)是簡單、可靠、測量精度高；缺點(diǎn)是測溫時(shí)有較大的滯后，對運(yùn)動物體測溫較困難，測溫器易影響被測對象的溫度場分布，測溫上限受到測溫器件材料性質(zhì)的限制，故所測溫度不能太高。溫度傳感器是把溫度轉(zhuǎn)換為電量的測溫器。常用的溫度傳感器有：金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻、熱單片機(jī)開發(fā)板AD轉(zhuǎn)換參考電壓源溫度傳感器模擬信號調(diào)理驅(qū)動電路加熱元件4電偶、PN結(jié)型傳感器和集成溫度傳感器、石英晶體溫度傳感器、渦流式溫度傳感器、電容式溫度傳感器等。采用集成溫度傳感器測量溫度，具有省電、體積小、線性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且能滿足一般測溫工作（－50℃~＋150℃）的需要，因此本設(shè)計(jì)使用集成溫度傳感器，型號為LM35（電壓輸出型）。傳感器使用說明見附件1：《LM35數(shù)據(jù)手冊》。4.3模擬信號調(diào)理1．調(diào)零與調(diào)滿度半導(dǎo)體溫度傳感器有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即其輸出電壓或電流與絕對溫度成正比或線性關(guān)系。因?yàn)槌Ｓ玫臏貥?biāo)為攝氏溫度，而且為便于測量，希望在0℃（傳感器插入冰水中）時(shí)，測溫電路輸出顯示為0，在100℃（傳感器插入沸水中）忄時(shí)，測溫電路輸出顯示為100。因此，.維力安智能科技___r口碑好的溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，半導(dǎo)體測溫電路中需要設(shè)計(jì)調(diào)零電路和調(diào)滿度（也稱調(diào)靈敏度）電路。2．放大與電平平移模擬傳感器輸出的信號通常為非標(biāo)準(zhǔn)雙極性或單極性小信號，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，需適應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸入電平要求，因此要對模擬信號進(jìn)行放大和電平平移。4.4 模擬信號A/D轉(zhuǎn)換模擬信號需經(jīng)A/D轉(zhuǎn)疋換后，才能被采集到單片機(jī)中，完成后續(xù)的處理。4.5數(shù)碼管顯示4位數(shù)碼管顯示，電路設(shè)計(jì)參考硬件資料。4.6軟件頂層流程圖1．軟件頂層流程圖軟件的部分頂層流程圖如圖42所示。開始系統(tǒng)初始化溫度數(shù)據(jù)采集按鍵檢測處理系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置溫度數(shù)據(jù)顯示5圖4.2 軟件頂層流程圖2．軟件組成框圖主要包括主控程序、硬件接口程序、人機(jī)接口程序、處理算法程序、通用模塊程序等，每個(gè)程序又由若干子程序或模塊組成。軟件的部分組成框圖如圖5.3所示。圖4.3 軟件組成框圖4.7 加熱器應(yīng)用技術(shù)為實(shí)現(xiàn)溫度的自動調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)裝置需要設(shè)計(jì)一個(gè)加熱器，并對其溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和閉環(huán)控制。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用單片機(jī)外接驅(qū)動電路控制大功率電阻，作為簡易的加熱裝置。4.8設(shè)計(jì)資料附件1：LM35數(shù)據(jù)手冊附件6：Proteus入門教程附件7：Multisim10仿真軟件簡介與使用主控程序硬件接口程序ADC初始化子程序按鍵檢測子程序數(shù)碼管顯示子程序LED顯示子程序中斷處理模塊PWM控制子程序…人機(jī)接口程序按鍵處理子程序系統(tǒng)顯示子程序溫度刷新子程序…處理算法程序溫度處理子程序溫度控制子程序PID計(jì)算子程序……系統(tǒng)軟件.維力安智能科技___r口碑好的溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)