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南京工程学院
课程设计任务书
课 程 名 称 《传感器与检测技术》及
《智能仪器》综合课程设计
院（系、部、中心）
自动化学院
专
业
测控技术与仪器
班 级 测控111 起 止 日 期 2014.6.16-2014.6.27 指 导 教 师 乐建华 刘大伟
智能测温仪
一、课程设计的目的本次课程设计中智能温度测量仪表所采用的温度传感器为LM35。其输出电压与摄氏温度成线性比例关系，无需外部校准，在﹣50℃～ 150℃温度范围内精度为±0.5%F.S，输出电压与摄氏温度对应，使用 极为方便。重复性好，输出阻抗低，电路接口简单和方便，可单电源 和正负电源工作。是一种得到广泛使用的温度传感器。
通过本课程设计，使我们掌握智能仪器的一般设计方法，熟悉系统 硬件和软件的一般开发环境和开发流程，为设计和开发智能仪器打下 坚实的基础。培养我们基于单片机应用系统的分析和设计能力和专业 知识综合应用能力，同时提高分析问题和解决问题的能力以及实际动 手能力，为日后工作奠定良好的基础。
二、设计要求 1．性能要求：
测量范围：-50℃～150℃； 2．功能要求：
采用MCS51 系列单片机完成4 路温度测量，并将测量值显示于数码 管上；系统应具有自动校零功能。
三、系统总体设计方案 1 温度传感器设计 LM35 主要特性：
集成温度传感器LM35 具有测温精度高、线性优良、体积小、热 容量小、稳定性好、输出电信号大及价格较便宜等优点，LM35 灵敏 度为10mV/℃,即温度为20℃时，输出电压为：200mV。常温下测温精 度为±0.5℃以内，消耗电流最大也只有70μA，自身发热时测量精 度的影响在± 0.1℃以内。采用+4V 以上的单电源供电时，测量温度 的影响范围为：2℃～ 150℃；而采用双电源供电时，测量温度范围 为：-55℃～ +150℃，电压使用范围为4V～20V。所以我们应该选取温度传感器LM35。2 放大器的设计
温度传感器的输出电压经过隔离放大(单增益)后，将输出电压送给 测量放大器进行放大，以便放大后的输出电压和A/D 转换器的量程相 匹配。测量放大器的输入阻抗高，易于与各种信号源相匹配。它的输 入失调电压、输入失调电流及输入偏置电流小，时间漂移小，因而稳 定性好。它的共模抑制比大，适用于在大的共模电压背景下对微小差 模信号的放大。它是一种高性能的放大器，常用于热电偶、应变电桥、流量计量、生物测量以及其它有较大共模干扰下的本质上是直流缓变 的微弱差模信号放大。3 A/D 转换器设计
通常嵌入式单片机（MCU），由于设计用途的不同，并不是每一种都 有A/D 转换，即使有的带A/D 转换，一般都是8 位或10 位分辨率，用户在使用这些芯片而又需要较高分辨率的A/D 功能时，一般要外接 专用的A/D 芯片，如MAX110 等。这些芯片虽然具有精度好、分辨率 高，使用方便等优点，但价格很高，增大了系统成本，为此可使用各 种A/D 转换技术构成廉价的A/D。一般A/D 转换常用以下四种方式： a）计算式A/D。速度慢，结构简单，价格低。
b）双积分式A/D。精度高，速度慢，能消除干扰和电源噪声。c）逐次逼近式A/D。速度高。
d）并行转换A/D。速度最快，但成本高。
在与计算机相配接时，逐次逼近式A/D 转换器使用最多，常用的有 8 位、10 位、12 位、16 位等。位数越多，精度越高，价格也越高，应用时根据精度要求选用。
常用的8 位A/D 转换器有ADC0801、0803、0804 等型号，有的还带 8 位多路开关，如ADC0808、0809 等。转换方式可分为两种： a）软件转换方式——用A/D 器件加上软件实现A/D 转换。其特点是 价格较低、速度慢、软件复杂。
b）硬件转换方式——直接用A/D 器件，其特点是速度快、价格高、硬件简单。
若A/D 转换器中带锁存器，可与单片机直连；若A/D 片中不带锁存 器，则在单片机与A/D 之间要家锁存器（如图2.3 中显示），如74LS373 等。
至于进入单片机后的信号如何处理，则要根据测试控制要求来决定。控制可用位控方式，也可用D/A 转换方式。A/D 转换与51单片机的接口如下图：
本次设计选用ADC0809转换器。
