任务二 制作数字显示温度表（课件）-《单片机技术及应用》(高教版第四版) 同步精品课堂

任务二 制作数字显示温度表 单片机技术及应用 同步精品课堂 高等教育出版社第 4 版 1 了解温度传感器 LM35 和运算放大器 LM324 的原理和特性。 掌握制作数字显示温度表的流程，包括绘制原理图、焊接电路、搭接电路等。 学会修改程序以实现温度值的显示。 了解集成数字温度传感器 DS18B20 和热电偶的特点。 LM35 和 LM324 的工作原理及应用 制作数字显示温度表的具体步骤 设计运算放大器的放大倍数以满足测量需求 调试数字显示温度表，确保测量准确 在工业和生活中，温度测量至关重要。 我们在完成数字显示电压表的基础上，接下来将利用 LM35 温度传感器和 LM324 运算放大器制作一个数字显示的温度表。 任务二 制作数字显示温度表- 知识准备 LM35 是集成温度传感器，有多种封装形式，如图所示。 温度传感器 LM35 在常温下，LM35 不需要额外的校准处理，即可达到 ±℃的准确率。 任务二 制作数字显示温度表- 知识准备 LM35 属于电压输出型温度传感器，其输出电压与摄氏温度呈线性关系，转换公式见下式 ： 温度传感器 LM35 UoULM₃5 = 10mV/℃×T (7 - 1) 其中 T 以℃为单位。0℃时输出为 0V, 每升高 1℃, 输出电压增加 10mV。 任务二 制作数字显示温度表- 知识准备 LM324 是四运算放大器通用集成电路，共有 14 个引脚，其外围引脚如图所示。 运算放大器 LM324 LM324 内部包含 4 组完全相同的运算放大器，除电源共用外，4 组运算放大器相互独立。11 脚接负电源，4 脚接正电源，可外接单电源或双电源。 任务二 制作数字显示温度表- 任务准备 ① 软件：Protel DXP 2004、Proteus 7.4、Keil uVision2、EasyPRO Programmer、流程图绘制软件。 ② 硬件：计算机 1 台、编程器 1 台、最小系统电路板 1 块、电池盒 1 个、数码动态显示电路板 1 块、杜邦线若干。 工具与材料准备 ① 穿好工作服，戴好防静电手环，穿绝缘胶鞋。 ② 清洁工作台面，清理工作区域，工具、仪器仪表摆放整齐有序。 工作准备 任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 在数字显示电压表的 A/D 转换模块基础上，去掉电位器 RP1, 用 LM324 设计一个可以放大 10 倍的同相放大器，LM35 采用单电源连接方法。测温模块电路原理图如图所示。 绘制独立式键盘模块电路原理图 任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 测温范围是 0~100℃, 所以 LM35 的最高输出电压为 10mV/℃×100℃ = 1000mV = 1V, 对应的输出电压范围为 0~1V。 在任务一中制作的数字显示电压表的量程为 0~5V, 所以还需要用运算放大器放大 5 倍，才可以满量程。这里选择 R2 为 10kΩ,R1 为 40kΩ, 则运算放大器的放大倍数 A = 1 + R₁/R₂ = 1 + 40/10 = 5。 绘制独立式键盘模块电路原理图 任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 ① 根据测温模块电路元件清单选取元件，用万用表检测元件的好坏。 焊接测温模块电路 - 元件选取与检测 名称 标号 规格 数量 电阻 R1 40kΩ 1 电阻 R2 10kΩ 1 运算放大器 U2 14 脚 1 A/D 转换器 U1 8 脚 1 I/O 口插座 P1 3 针 1 电源插座 P2 2 针 1 DIP 插座 U1 8 脚 1 DIP 插座 U3 3 脚 1 任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 ② 绘制元件布局图，在万能电路板上按布局图依次进行元件的排列、插装。 ③ 按工艺要求焊接元件，背面用直径为 0.5~1mm 的导线连接，直到所有的元件连接并焊完为止。 焊接测温模块电路 - 元件选取与检测 任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 根据数字显示电子温度表电路原理图，用单片机最小系统板、动态数码显示模块电路和 LM35 测温模块电路，搭接 LM35 数字显示电子温度表电路，如图所示。 搭接数字显示电子温度表电路 任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 编程 ① 启动Keil uVision2,新建一个工程文件“数字显示电压表.uV2”。 ② 新建 一 个C51 源程序文件“数字显示电压表.C”。 //数字显示电压表 #include  <reg51.h> #define  uchar  unsigned  char #define uint unsigned int #define ulong unsigned long //定义ADC0832 串行总线操作端口 sbit CS=P3^4;                        //将CS 位定义为P3.4 引 脚 sbit CLK=P3^0;                       //将CLK位定义为P3.0 引脚 sbit DIO=P3^1;                      //将DIO 位定义为P3.1 引 脚   任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 编程 修改数字电压表程序，要求能显示3位温度值，无小数点。 集成数字温度传感器 (DS18B20) 图中所示是集成数字温度传感器 DS18B20,DS18B20 是 1 - Wire (即单总线) 器件，具有线路简单、体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，线路简单，在一根通信线上可以挂很多这样的数字温度传感器，使用十分方便。 任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 集成数字温度传感器 (DS18B20) 1 脚 (GND): 电源地端。 2 脚 (DQ): 数字信号输入 / 输出端。 3 脚 (VDD): 外接供电电源输入端。 任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 DS18B20 的特点： ① 只要求一个端口即可实现通信。 ② 在 DS18B20 中的每个元件上都有独一无二的序列号。 ③ 实际应用中不需要外部任何元件即可实现测温。 ④ 测量温度范围为 - 55~ + 125℃。 ⑤ 数字温度表的分辨率可以设定为 9~12 位。 ⑥ 内部有温度上、下限警告设置。 任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 热电偶——工作原理 热电偶是一种感温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成电信号，通过电气仪表 (二次仪表) 转换成被测介质的温度。图中所示为热电偶实物图。 任务二 制作数字显示温度表 - 任务实施 热电偶的特点： ① 装配简单，更换方便。 ② 压簧式感温元件，抗振性能好。 ③ 测量精度高。 ④ 测量范围大 (-200~1300℃, 特殊情况下为 - 270~2800℃)。 ⑤ 热响应时间快。 ⑥ 机械强度高，耐压性能好。 ⑦ 耐高温，可达 2800℃。 ⑧ 使用寿命长。 随堂检测1 LM35 温度传感器的输出电压与温度的关系是什么？ 答案：LM35 属于电压输出型温度传感器，其输出电压与摄氏温度呈线性关系，转换公式为 UoULM₃5 = 10mV/℃×T ，其中 T 以℃为单位。 DS18B20 的特点有哪些？ 答案：① 只要求一个端口即可实现通信；② 在 DS18B20 中的每个元件上都有独一无二的序列号；③ 实际应用中不需要外部任何元件即可实现测温；④ 测量温度范围为 - 55~ + 125℃；⑤ 数字温度表的分辨率可以设定为 9~12 位；⑥ 内部有温度上、下限警告设置。 随堂检测2 在制作数字显示温度表时，运算放大器 LM324 的作用是什么？ 答案：在制作数字显示温度表时，用 LM324 设计放大器，将 LM35 输出的电压信号进行放大，以满足数字显示电压表的量程要求。 热电偶的测量范围是多少？ 答案：测量范围大 (-200~1300℃, 特殊情况下为 - 270~2800℃)。 随堂检测3 简述 LM35 温度传感器的特点。 答案：LM35 是集成温度传感器，有多种封装形式，属于电压输出型温度传感器，其输出电压与摄氏温度呈线性关系，0℃时输出为 0V，每升高 1℃，输出电压增加 10mV，在常温下，不需要额外的校准处理，即可达到 ±℃的准确率。 1 讨论不同温度传感器在不同应用场景中的选择。分析在制作数字显示温度表时，如何提高测量的准确性。 1. 知识准备 任务二 制作数字显示温度表 2. 任务实施 集成数字温度传感器 (DS18B20） 热电偶 温度传感器 LM35 运算放大器 LM324 绘制测温模块电路原理图 焊接测温模块电路 元件选取与检测元件布局与插装焊接元件程序流程图 编程。 仿真调试程序。 下载程序，验证功能。 3. 其他温度传感器 感谢观看 25 $$