基于51单片机的温度测量仪的设计

基于51单片机的温度测量仪的设计内容摘要：

这样所得到的整数量即数字量。 显然，计量单位越小，量化的误差也越小。 可见，逐次逼近式的转换原理即“逐位比较”。 常用的逐次逼近式 A/D器件有 ADC080 AD574A等。 （ 2）积分转换原理 双积分 A/D转换采用了间接测量原理，即将被测电压值 Vx转换成时间常数，通过测量时间常数得到未知电压值。 所谓双积分就是进行一次 A/D转换需要二次积分。 转换时，控制门通过电子开关把被测电压 Vx加到积分器的输入端，积分器从零开始，在固定的时间 T0内对 Vx积分（称定时积分），积分输出终值与 Vx 成正比。 接着控制门将电子开关切换到极性与 Vx相反的基准电压 VR上，进行反向积分，由于基准电压 VR 恒定，所以积分输出将按T0 期间积分的值以恒定的斜率下降，当比较器检测积分输出过零时，积分器停止工作。 反相积分时间 T1与定值积分的初值（即定时积分的终值）成比例关系，故可以通过测量反相积分时间 T1计算出 Vx，即： Vx=( T1/ T0) VR 反相积分时间 T1 由计数器对时钟脉冲计数得到。 由于双积分方法的二次积分时 间比较长，因此 A/D转换速度慢，而精度可以做得比较高。 对周期变化的干扰信号积分为零，抗干扰性能也比较好。 为了得倒得结果准确性，我们在程序里也加了 16进制到 10进制转换，中断，保护现场等一系列得安全措施。 其程序流程图如下： 图 6 2 A/D转换器的主要性能指标和参数 （ 1）分辨率 (Resolution) 对于 A/D转换器来说，分辨率反映 了输出数字量变化一个相邻数码所需输入的模拟电压中断查询 采集数据 16 进制转换十进制 数据分别存储在寄存器 送入显示缓存 上次采集数据 显示结果 开中断 中断初始化 开 启 中 断 地 址7FF8H 保护现场 查询八路端口 送显存 中断子程序 中断子返回 恢复现场 关中断 中断返回 的变化量。 分辨率定义为： 分辨率 =满刻度电压 /2n— 1 其中： n是 A/D转换器中对应的二进制代码的位数。 （如图 7） 位数 分辨率 N 分数 %满刻度电压（近似） 8 1/255 9 1/511 10 1/1023 11 1/2047 12 1/4095 13 1/8191 14 1/16383 15 1/32767 16 1/65535 图 7 表中列出了不同位数与分辨率之间的关系。 从表中可以看出，一个 12 位的转换器能分辨出满刻度电压的 1/(212— 1)或满刻度电压的 %。 因此，一个满刻度电压为 10V 的 12位 A/D转换器能够分辨输入电压变化的最小值为。 位数越多，分辨率越高。 （ 2）量化误差 (Quantizing Error) 当一个分辨率有限的 A/D转换器在进行 A/D转换时，必须把采样电压化为某个规定的最小数量单位（即量化单位，记为 ULSB）的整数倍，这就是量化。 实际上， ULSB是 A/D转换后的数字信号最低有效位 1所能代表的数量。 由于模拟电压在幅值上是连续的，因此它不一定能被 ULSB整除，这样在量化过程中不可避免地会引入误差。 对于有限分辨率的 A/D转换器，在不考虑其他误差因素的情况下，其转换特性曲线与具有无限分辨率的 A/D转换器的转换特性曲线之间的最大偏差，定义为量化误差。 （ 3）线性度 (Linearity) 线性度有时又称为非线性度（ Nonlinearity）。 它是实际的转换特性曲线与理想的转换特性曲线之间的最大偏移量。 （ 4） 绝对精度 (Absolute Accuracy) 在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟电压与其 理想的电压值之差不是一个常数。 把这个差值的最大值定义为绝对精度。 对于 A/D转换器，可以在每一阶梯的水平中心点进行测量。 绝对精度描述了在整个工作区间内实际的输出电压与理想的输出电压之间的最大偏差。 （ 5） 转换时间 (Conversion Time) 转换时间定义为 A/D转换器完成一次从模拟量的采样到数字量的编码所需的建立时间，显然，它反应了 A/D转换的快慢，实际应用中，只要满足微机系统的要求，并不一定要用时间快的转换器。 3 A/D转换器的基本工作原理及器件介绍 A/D 转换器是一种将模拟电压转换为数字量的转 换电路。 A/D 转换器，按其输出代码有效位数的不同可以分为 8位、 10位、 12位、 16位和 BCD码输出的 7/2位、 9/2位、 11/2位等多种；按其转换速度的不同可以分为超高速（转换时间≤ 300μ s） ,高速 (转换时间 330μs~33μ s)、中速（转换时间 33~333μ s）、低速（转换时间 333μ s）等几种。 为适应系统集成的需要，有些转换芯片内还包括多路转换的开关、时钟电路、基准电压源和二、十进制译码器等，大大超越了原来的 A/D转换功能，为用户提供了方便。 大部分 A/D转换器包括采样保持和量化编码电路。 采样保持电路能把一个时间连续的信号转换为时间离散的信号，并将采样信号保持一段时间。 量化编码电路是 A/D转换的核心组成部分，依其形式不同， A/D转换器可分为直接 A/D转换器和间接 A/D转换器。 直接 A/D转换器能将输入的模拟电压直接转换为输出的数字代码（无中间变量）。 其典型电路有并行 A/D转换器和逐次逼近型 A/D转换器。 间接 A/D转换器在 A/D转换过程中，首先将输入的模拟信号转换成与之成正比的时间或频率，然后通过计数的方式转换成数字量输出。 目前，间接A/D转换器有电 压 /时间变换型和电压 /频率变换型两种。 温度传感器 ：（图 8） 图 8 图（ 8） 三 过程论述 本试验分两步，先做的是显示，后做的采集。 显示这部分我们组借鉴的是静态的显示，经过改动而成。 随后做采集，就是通过 ADC0809进行模拟收集。 在通过 74LS373进行译码。 这样一来又有个问题了。 实验出来的室温和人的体温的变化太小（ 4月－ 5月）。 所以才有了输入的 放大。 数据是放大了。 但是还要面对的是 :这样以后显示的却 可以随着温度的变化而改变，但实质不是显示的温度，只能显示出电压值，因为手的温度作用 于热敏电阻是通过模拟电压传给数码管显示的，显示的数值都很大，这时就存在一个问题 怎样将电压值精确地反映为温度值。 1 数据定标 下面对数据进行分析定标 [12]： (1)用数字万用表和温度计采集温度传感器的温度与阻值 温度℃ 25 30 36 37 40 阻值 kΩ 10 最后根据二次线性拟合，又名最小二乘法，它的原理如下 ： a11x1+a12x2+„„ +a1nxn=b。