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ATmaga8单片机Pt100温度计源程序+Proteus仿真设计

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lushiyi 发表于 2020-6-23 14:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
设计Pt100铂电阻测量温度的电路,温度测量范围是0-100摄氏度要求LCD显示。画出电路图,标注元器件参数,简单说明测量原理和调节方式。根据要求,本设计的测温模拟电路使用热电阻Pt100温度传感器利用其感温效应,热电阻随环境温度的变化而变化,在电路图中将电阻值的变化转换成电压的变化,再将电压值作为输入信号输入至AD转换器中进行模拟信号到数字信号的转换,其输出端接单片机,向单片机内依据公式写入源程序,将被测温度在显示器上显示出来:
测量温度范围0~100℃;
分辨率为0.1℃;
LCD数码直读显示。
本设计系统包括了温度测量单元,信号处理单元,A/D 转换模块,数据处理与控制模块,温度显示五个部分。

仿真原理图如下(proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载)
结构图.png

仿真电路图

仿真电路图

100摄氏度仿真结果图

100摄氏度仿真结果图


单片机源程序如下:
  1. #include <mega8.h>
  2. //#include <delay.h>
  3. #include <stdlib.h>
  4. #include <string.h>
  5. // Alphanumeric LCD Module functions
  6. #asm
  7.    .equ __lcd_port=0x18 ;PORTB
  8. #endasm
  9. #include <lcd.h>

  10. #include <delay.h>

  11. #define ADC_VREF_TYPE 0xC0
  12. #define MCPCS   PORTD.0
  13. #define MCPSCK  PORTD.1
  14. #define MCPDATA PIND.2
  15. #define A 3.9083e-3
  16. #define B -5.775e-7
  17. #define C -4.183e-12
  18. unsigned long read_spi(void);
  19. float CalTem(float PT100R)
  20. {
  21. double fT,fR,fT0;
  22. char i=0;
  23. fR=PT100R;
  24. fT0=(fR/100-1)/A;

  25. return fT0;
  26. };
  27. unsigned long read_mcp(void)
  28. {
  29. long a[]={0,0,0,0,0};
  30. long x=0;
  31. char i=0;
  32. char k=5;       // 数组大小 -1
  33. for (i=0;i<5;i++)
  34. {
  35. a[i]=read_spi(); // 连续3次读出数据
  36. delay_us(5);
  37. }
  38. //中值滤波
  39. while (k>0)
  40. {
  41. for (i=0;(i<(k-1));i++) // 从低到高排序
  42. {
  43.   if (a[i]>a[i+1])
  44.   {
  45.   x=a[i+1];
  46.   a[i+1]=a[i];
  47.   a[i]=x;
  48.   };
  49. };
  50. k--;
  51. };
  52. return a[2]; // 舍弃最大数据和最小数据。
  53. }

  54. unsigned long read_spi(void)
  55. {              
  56. volatile  char i=0;
  57. volatile  long int result=0,x=0;
  58. MCPCS=0;//    CS 先一个100us 低电平脉冲
  59. delay_us(100);
  60. MCPCS=1;
  61. delay_ms(80); // 高电平等待80ms 等待转换完成
  62. MCPCS=0;      // 置 CS 低电平 开始发生 sck 脉冲
  63. for (i=0; i<24;i++) // 24 位数据
  64. {
  65.   MCPSCK=0;    // sck 脉冲下降沿
  66.   delay_us(1); // 等5us 等待稳定
  67.   //result=result<<1;
  68.   x=MCPDATA;   // 读出一位
  69.   while (MCPDATA!=x)  // 抖动处理 2次读出电平相同说明数据稳定
  70.   {
  71.    delay_us(1);
  72.    x=MCPDATA;
  73.   };
  74.   result<<=1;   
  75.   result|=x;//(x<<(23-i));
  76.   delay_us(5);
  77.   MCPSCK=1;   // 发送sck 上升沿
  78.   delay_us(10);   
  79. };
  80. MCPCS=1; // cs=1
  81. return result>>6;
  82. }
  83. // Read the AD conversion result
  84. unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)
  85. {
  86. ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
  87. // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage
  88. delay_us(10);
  89. // Start the AD conversion
  90. ADCSRA|=0x40;
  91. // Wait for the AD conversion to complete
  92. while ((ADCSRA & 0x10)==0);
  93. ADCSRA|=0x10;
  94. return ADCW;
  95. }

  96. // 校准温度计查表   没20度一个校准,
  97. //                     -50  -30  -10  10  30   50    70  90   110   130 150   
  98. const float CAL_Tem[]={4.7 ,4.65,4.65,4.6,4.6 ,4.55,4.55,4.50,4.45,4.45,4.45};
  99. const int   ADCSTEP[]={  1 ,96  ,189 ,282, 374,466 ,557 ,648,738,827 ,916};

  100. float CalcuTem(int ADC)  // 温度校准计算     没有使用
  101. {
  102. int i=0;
  103. float r;
  104. for (i=0; i<10;i++)
  105. {
  106.    if ((ADC<ADCSTEP[i+1])&&(ADC>=ADCSTEP[i])) break;
  107. };
  108. r=(ADC-ADCSTEP[i]);
  109. r=r/CAL_Tem[i];
  110. r=r-50;///CAL_Tem[i]-50+i*20+;
  111. r=r+i*20.0;
  112. return r;
  113. }
  114. volatile char stradc[15]="\0";
  115. void main(void)
  116. {
  117. // Declare your local variables here
  118. volatile  long int MCPADC=0;
  119. volatile unsigned int adc=0;
  120. volatile float  fadc=0;

  121. // Input/Output Ports initialization
  122. // Port B initialization
  123. // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
  124. // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
  125. PORTB=0x00;
  126. DDRB=0x00;

  127. // Port C initialization
  128. // Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
  129. // State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
  130. PORTC=0x00;
  131. DDRC=0x00;

  132. // Port D initialization
  133. // Func7=out Func6=out Func5=out Func4=out Func3=out Func2=int Func1=out Func0=out
  134. // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=1
  135. PORTD=0x07;
  136. DDRD=0xFB;

  137. // Timer/Counter 0 initialization
  138. // Clock source: System Clock
  139. // Clock value: Timer 0 Stopped
  140. TCCR0=0x00;
  141. TCNT0=0x00;

  142. // Timer/Counter 1 initialization
  143. // Clock source: System Clock
  144. // Clock value: Timer 1 Stopped
  145. // Mode: Normal top=FFFFh
  146. // OC1A output: Discon.
  147. // OC1B output: Discon.
  148. // Noise Canceler: Off
  149. // Input Capture on Falling Edge
  150. // Timer 1 Overflow Interrupt: Off
  151. // Input Capture Interrupt: Off
  152. // Compare A Match Interrupt: Off
  153. // Compare B Match Interrupt: Off
  154. TCCR1A=0x00;
  155. TCCR1B=0x00;
  156. TCNT1H=0x00;
  157. TCNT1L=0x00;
  158. ICR1H=0x00;
  159. ICR1L=0x00;
  160. OCR1AH=0x00;
  161. OCR1AL=0x00;
  162. OCR1BH=0x00;
  163. OCR1BL=0x00;

  164. // Timer/Counter 2 initialization
  165. // Clock source: System Clock
  166. // Clock value: Timer 2 Stopped
  167. // Mode: Normal top=FFh
  168. // OC2 output: Disconnected
  169. ASSR=0x00;
  170. TCCR2=0x00;
  171. TCNT2=0x00;
  172. OCR2=0x00;

  173. // External Interrupt(s) initialization
  174. // INT0: Off
  175. // INT1: Off
  176. MCUCR=0x00;

  177. // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
  178. TIMSK=0x00;

  179. // Analog Comparator initialization
  180. // Analog Comparator: Off
  181. // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
  182. ACSR=0x80;
  183. SFIOR=0x00;

  184. // ADC initialization
  185. // ADC Clock frequency: 125.000 kHz
  186. // ADC Voltage Reference: Int., cap. on AREF
  187. ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;
  188. ADCSRA=0x86;

  189. // LCD module initialization
  190. lcd_init(16);

  191. while (1)
  192.       {     
  193.       
  194.    
  195.       MCPADC=0;
  196.       MCPADC=read_mcp();
  197. //      memset(stradc,' ',15);              
  198. //      lcd_gotoxy(0,0);
  199. //      lcd_puts(stradc);
  200. ……………………

  201. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
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