实训一(基于单片机的温度测量装置设计)精选.doc

汕头职业技术学院教师教案 授课题目 基于ATmega16单片机的综合实训课题： 温度测量装置设计 授课形式 课堂理论 授课时间 2016/12/26(第18周) 节数 28 章节 综合 授课者 余阿陵 授课系、班级 应用电子1401 教学条件 嵌入式控制系统应用设计（章亚明，北京邮电大学出版社）教材，配有多媒体的单片机实验室、测控电子教案。 教学目标 熟悉PROTEUS ISIS中仿真温度检测传感器的温度检测模拟方法；熟悉模拟信号输入通道中电阻-电压转换电路的工作原理；熟悉ATmega16单片机片内AD转换、定时/计数器的工作原理；掌握测控技术中数值滤波、线性化标度变换的程序实现方法。 教学过程要点 设计任务 试用ATmega16单片机，配合铂电阻温度传感器、恒流源电路、放大与电平转换电路、加热器控制电路，设计一温度检测与加热控制装置，通过使用ATmega16的PWM输出控制功能，实现使加热温度为恒定100℃的自动控制电路，电路应包含温度值显示功能。 可测温度范围为0~200℃。 实训电路原理 1. 整机电路图 2. 温度检测传感器模拟 上图中电阻、、，用来模拟温度检测传感器。实际的温度检测传感器，应为铂电阻。 其测量温度范围为：~300/400℃； 在0℃时的标称阻值是：；电阻值随温度变化约为：/℃ 由此特性，实际中应使用恒流驱动电路来实现其对温度的检测。如下图，电路中因由Q1、R2、U3、R6组成的恒流源电路对铂电阻温度传感器实现恒流供电（参见教材第116页）。 其在温度为0℃时，对应两端电压为：； 在温度为100℃时，两端电压为： 在温度为200℃时，两端电压为： 对此，因仿真的PROTEUS中没有对应以上特性的仿真器件，采用电阻、、，串联分压来模拟以上电压值。 3. 信号放大与电平转换电路 为使铂电阻上输出代表0℃~200℃的线性电压值：1V~1.8V的测量电压区间，能与ATmega16单片机在内部参考电压标准为2.56V时的AD转换器的输入电压相匹配，充分利用AD转换器的数字分辨率，电路由U4、RV1、R3、R4组成了信号放大与电平转换电路如下图（参见教材第118页图5.7a）。 由其输入与输出关系公式： 可知： 若检测温度为0℃、，应使，可有； 若温度为200℃、时： 此为将0~200℃的铂电阻输出电压1~1.8V差值0.8V，放大了3.2倍（，）。 由此电路实现了0~200℃的铂电阻输出电压1~1.8V，放大并进行电平转换为0~2.56V，送给ATmega16单片机的引脚，进行AD转换。 4. PWM输出的加热器控制电路 该部分电路如下图。电路中OV1为加热器；大功率管Q2将ATmega16单片机引脚PB3输出的PWM信号加给加热器，通过改变PWM信号的脉冲宽度来实现加热控制。 5. 显示电路 该电路为共阴数码管显示电路，此处不再深入讨论。可参考教材第42页图3.1，进行分析。 实训程序原理 程序内容 /***************************************************** 项目文件：sx1.c 芯片型号: ATmega16 程序应用: mega16片内10位AD采样，T/C0快速PWM 输出，具有自锁定检测温度的加热控制器 时钟频率: 8.000000 MHz 接口定义: a..g=portd.0..6,dp=portd.7 led1=portc.0,led2=portc.1 led3=portc.2,led4=portc.3 adc4=porta.4 *****************************************************/ #include mega16.h #include delay.h #define dbusout PORTD// 定义显示段控端口 #define led1 PORTC.0// 定义显示第1位控制端口 #define led2 PORTC.1// 定义显示第2位控制端口 #define led3 PORTC.2// 定义显示第3位控制端口 #define led4 PORTC.3// 定义显示第4位控制端口 #define led5 PORTB.0 #define led6 PORTB.1 #define ADC_VREF_TYPE 0xC0//定义ADC工作状态设置参量 flash unsigned char led_4[17]= {0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7