热敏电阻测温系统
燕山大学
课程设计说明书
题目：热敏电阻测温显示系统
学院（系）：电气工程学院
年级专业： 09级检测一班
学号： 0901********
学生姓名：路研研
指导教师：孟宗
教师职称：副教授
2012 年 5 月29 日
燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系学号0901******** 学生姓名路研研专业（班级）09检测一班
设计题
目
热敏电阻测温显示系统
设
计
技术参数设计一个采用热敏电阻为敏感元件的温度测量显示系统，温度显示范围为0-100℃，显示分辨率0.1℃。
设计要求设计热敏电阻检测电路与单片机的接口电路、4位LED显示电路；编制相应的程序。
工作量设计的内容满足课程设计的教学目的与要求，设计题目的难度和工作量适合学生的知识和能力状况，工作量饱满。
工
作计划查阅资料进行设计准备、设计硬件电路、编制程序，编制程序、验证设计、撰写任务书。
参考资料单片微型计算机接口技术及其应用张淑清国防工业出版社单片机原理及应用技术张淑清国防工业出版社
单片机应用技术汇编
指导教师签字基层教学单位主任签字
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
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2012 年6 月29 日
目录
第一章摘要 (3)
第二章总体设计 (4)
2.1 理论分析 (4)
2.2 过程分析 (4)
第三章硬件电路设计 (5)
3.1 传感器电路模块 (5)
3.2 A/D变换电路模块 (9)
3.3 八段数码管显示 (12)
3.4 8051芯片介绍 (15)
3.5 电源电路 (16)
第四章压力传感器实验数据采集、显示及程序 (16)
4.1 数据采集及显示 (17)
4.2 程序设计.................................. 错误！未定义书签。第五章心得体会. (20)
参考文献资料 (21)
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第一章摘要
随着以知识经济为特征的信息化时代的到来人们对仪器仪表的认识更加深入，温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍，最重要的工艺参数之一。随着工业的不断发展，对温度的测量的要求也越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度的检测技术的要求也越来越高，因此，温度测量及其测量技术的研究也是一个很重要的课题。目前温度计按测使用的温度计种类繁多，应用范围也比较广泛，大致可以包括以下几种方法：
1 利用物体热胀冷缩原理制成的温度计
2 利用热电效应技术制成的温度检测元件
3 利用热阻效应技术制成的温度计
4 利用热辐射原理制成的高温计
5 利用声学原理进行温度测量
本系统的温度测量采用的就是热阻效应。测温电桥的主要部分是热敏电阻。
热敏电阻的主要特点是：①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强。
温度是表征物体冷热程度的物理量，常见的温度传感器有热电阻传感器、热敏电阻传感器、热电偶温度传感器、集成温度传感器。热敏电阻本身是一个利用其电阻值随温度变化而变化的温度传感元件，而且其灵敏度高、体积小、使用方便、结构简单等优
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点， 因此利用热敏电阻制成的温度计广泛应用于航空、 医学、 工业及 家用电器等方面做测温、 控制、 温度补偿、 流速测量、 液面指示等。采用 以单片机为核心的热敏电阻温度计能很容易地减小上述影响，并且读 数方便， 精确度高， 更显数字化。 本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而运算放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D 转换器对输入信号电平的进行各种转换处理的要求。ADC0809 的A/D 转换作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，由六位（本实验采用四位）八段数码管显示出测量结果。
关键字：温度传感器 热敏电阻 A/D 数模转换 数码管动态显示
第二章 总体设计
2.1 理论分析
温度测量模块主要为温度测量电桥，当温度发生变化时，电桥失去平衡，从而在电桥输出端有电压输出，但该电压很小。经过集成放大器放大，将放大后的信号输入AD 转换芯片， 进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。
↑
图1—1系统框图
图2.1.1 系统硬件原理图如图1—1
测 温 系 统
信 号
放
大 AD 转 换 模
块 单
片 机
显
示
模 块
电 源
2.2 过程分析
该温度传感器系统硬件原理图如图1—1所示，由热电阻传感器测的外界温度，经过信号放大，然后送给模数转换，将原有的模拟信号转换为可以贝单片机识别和运算的数字信号，然后在通过软件编程通过显示电路显示出来当前所测得的温度。
它的各部分电路说明如下：
（1）.测温模块：
该部分电路主要使用测温电桥，当温度变化时，电桥处于不平衡状态，从而输出不平衡电压，为测温的基础。
(2).信号处理部分：
该部分电路包括电压信号的放大和AD转换，实现模数变换，以及硬件滤波。
(3)单片机部分：
本实验采用8051单片机，其工作在最小模式下，主要任务有：控制AD0809进行模数转换、形成必要的时序、进行数据计算以及控制数码管显示。
(4).电源电路部分：
该部分电路负责将输入的9V~12V直流电，分别转换为稳定的9V、5V、-9V直流电，给传感器，放大电路，单片机，AD0809等供电。
(5).显示电路：
显示电路的作用是将测量的温度利用动态数码管实时显示出来。
第三章硬件电路设计
3.1传感器电路模块
1 测温电桥及信号放大电路
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图3.1.1 测温电桥及信号放大电路
上图是一个比较常用的温度测量电路，大致分为电源，电阻电桥，运放，输出部分。电源由R4，R6，C1，U1B组成，R4，R6为分压电路，C1主要滤除VCC中纹波，U1B为LM324运算放大器，工作于电压跟随器方式，其特点是具有高输入阻抗低输出阻抗，为后级电桥提供较稳定的电流。电桥由R1，R2，R3，R13及热敏电阻组成，通过调节R13使电桥平衡，当温度发生变化时，热敏电阻变化，电桥产生电压差。运放电路由R7，R8，R9，R10及U1A组成，调节R14可以调节输出电压幅值。D1主要用于防止输出负电压，保护后级A/D电路。
2.测温电桥
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图3.1.2 测温电桥
如上图所示，热敏电阻RT 和RA1，RB1，RC1，以及可变电阻R2组成一个测温电桥，在温度为20度时，调节R2使电桥达到平衡。当温度升高时，热敏电阻的阻值变大，电桥失去平衡，电桥输出的不平衡电压，经过滤波后，输入运算放大器，进行放大处理。 3.电桥的分析
图3.1.3 电桥原理图
(1)电桥输出电压：
221111R I R I Uad Uab Uo -=-=
=
I
U R R R R R R )(
4
34
211+-+
（2）电桥平衡条件：
4
231R R R R =
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当各桥臂发生微小变化时，电桥失去平衡，其输出为：
))(()
)((-))((4433221144223311R R R R R R R R R R R R R R R R U O ?+?+?+?+?+?+?+?+=
I U
一般?R 很小，即?R< 231R R R R = 所以 I O U R R R R R R R R R R R R U 2212 144332211)(+???? ???-?+?-?= 实际使用中，为了简化桥路设计，同时也为了得到电桥的最大灵敏度，往往取桥臂电阻相等。 4.放大电路 最后经过放大部分，如图3.2.3，为压力传感器的微弱电压输出的放大电路。分析它是一 个差分放大电路,其放大倍数为 9 250 36100023=== R R A ,那么放大后的电压值为 O O O R R U ?= 9250' I U ,因为O O R R ?和温度T 有一定的线性关系， A/D 转换器的最大输入电 压为5v,因此对应A/D 输出的电压，与热敏电阻感知的外界温度具有一定的线性关系。 图4.1.3放大电路 3.2 A/D变换电路模块 ADC0809是M美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换，是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。 1主要特性： （1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位 （2）具有转换启停控制端 （3）转换时间为100us(时钟为640kHZ时），130us(时钟为500KHZ时） （4）它由单一+5V电源供电，片内带有锁存功能的8路模拟多路开关，ADC0809可对0V—5V的双极性模拟信号进行转换。 （5），引脚图如图4.2.1 所示。各引脚功能说明如下： --：8位数字量输出引脚，由最低引脚到最高引脚。 8 12 2- 共22 页第页 共 22 页 第 页 IN0—IN7:8路模拟量输入引脚。 CC V ：+5V 工作电压。 GND ：地。 REF （+）：参考电压正端。 REF （—）：参考电压负端。 START ：A/D 转换启动信号输入端。 ALE ：地址锁存允许信号输入端。以上两个信号用于启动A/D 转换。 EOC ：转换结束信号输出引脚。开始转换时为低电平，转换结束时为高电平。 OE ：输出允许控制端。用以打开三态数据输出锁存器。 CLK ：时钟信号输入端。 ADDA 、ADDB 、ADDC ：地址输入线。经译码后可选通IN0—IN7 8个通道的一个通道进行转换。 图3.2.1 ADC0809各引脚图 实验电路及接线如下图示： 连线连接孔1 连接孔2 1 IN0 温度传感器输出 2 AD_CS CS2 图3.2.2 接线框图 A/D转换器的结构及连线图如上图所示，AD0809的工作过程如下：首先用指令选择0809的一个模拟输入通道，当执行MOVX @DPTR,A时，产生一个启动信号给START引脚送入脉冲，开始对选中通道转换。当转换结束后发出结束信号，置EOC引脚信号为高电平，该信号可以作为中断申请信号，当读允许信号到，OE端有高电平，则可以读出转换的数字量，利用MOVX A,@DPTR把该通道转换结果读到累加器A中。转换电压为0—5V，调节桥路中的电位器，使其输出电压为0—5V，可以在较小范围内波动，当满量程输出时对应八个1的输出，由于前边计算的电压变化和电阻变化成正比关系，而且电阻变化和应变成正比，进而得出的压力和电压是成正比的。传感器桥路输出的电压经过比例变换后转换成二进制码的形式送入P0口。其程序框图如下： 共22 页第页 图3.2.3A/D转换电路程序框图 3.3八段数码管显示 1.实验线路及接线如下 连线连接孔1 连接孔2 1 KEY/LED_CS CS0 图3.3.1 接口图 2.动态显示数码管接线部分 共22 页第页 共22 页第页 共 22 页 第 页 图3.3.2 数码管电路接线图 用6 位8 段码LED 显示电路，只要按地址输出相应数据，就可以实现对显示器的控制。显示共有6 位，用动态方式显示。8 位段码、6 位位码是由两片74LS374 输出。位码经MC1413 或ULN2003 倒相驱动后，选择相应显示位。 本实验仪中 8 位段码输出地址为0X004H ，位码输出地址为 0X002H 。此处X 是由KEY/LED CS 决定，参见地址译码。做LED 实验时，需将KEY/LED CS 接到相应的地址译码上。以便用相应的地址来访问。例如，将KEY/LED CS 接到CS0 上，则段码地址为08004H ，位码地址为08002H 七段数码管的字型显示表如下 : 显示过程如下：经过单片机P0输出的八位二进制码，变换成BCD 码，在数码管上显示，经过段选信号和位选信号的控制，最后在相应数码管上显示出相应的温度值。程序框图 如下： 图3.3.3 数码管程序框图 译码插孔地址范围 CS0 08000H~08FFFH CS1 09000H~09FFFH CS2 0A000H~0AFFFH CS3 0B000H~0BFFFH CS4 0C000H~0CFFFH CS5 0D000H~0DFFFH CS6 0E000H~0EFFFH CS7 0F000H~0FFFFH 图3.3.4 地址码插孔及对应地址范围 3.4 8051芯片介绍 本实验采用8051单片机，其管脚图如下： 共22 页第页 图3.4.1 80C51的引脚图 1.电源 （1）VCC - 芯片电源，接+5V； （2）VSS - 接地端； 2.时钟 XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 3.控制线（4根） （1）ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。 ① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址。 ② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。（2）PSEN:外ROM读选通信号。 （3）RST/VPD:复位/备用电源。 ① RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 （4）EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 共22 页第页 ① EA功能：内外ROM选择端。 ② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 4.I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 3.5 电源电路 电源是整套系统工作的基础，要实现温度的精确测量与显示跟一个合适的稳定的电源是密不可分的，由系统组成可知，系统要正常工作需要一个稳定的+5V电源，用来给测温电桥，单片机，显示模块，AD模块供电，要实现信号的放大还需要给放大模块提供稳定的+9V ,-9V电源。 第四章温度传感器实验数据采集、显示及程序 4.1 数据采集及显示 数据处理子程序是整个程序的核心。主要用来调整输入值系数，使输出满足量程要求。另外完成A/D的采样结果从十六进制数向十进制数形式转化。系数转换在IN0输入的数最大为5V，要求压力80N对应的是5V，为十六进制向十进制转换方便，将系数进行一定倍数的变换，并用小数点位置的变化体现这一过程。数制之间的转换：在二进制数制中，每向左移一位表示数增加两倍。要求压力80N对应的是5V，而压力与电压的变换是线性关系，对应AD转换器的输出为八个1，当有一定的压力值输入时，对应这个关系转化成相应的二进制代码送入P0口。然后再反过来应用这个变化关系，经最终得到的数值进行二进制到BCD码转化，然后逐位在LED数码管上显示。 数据采集用A/D0809芯片来完成，主要分为启动、读取数据、延时等待转换结束、读出 共22 页第页 转换结果、存入指定内存单元、继续转换（退出）几个步骤。ADC0809初始化后，就具有了将某一通道输入的0～5模拟信号转换成对应的数字量00H—FFH，然后再存入存储器的指定单元中。在控制方面有所区别。可以采用程序查询方式，延时等待方式和中断方式。显示子程序是字符显示，首先调用事先编好数码管显示子程序。初始化命令，然后输出显示命令。在显示过程中一定要调用延时子程序。当输入通道采集了一个新的过程参数，当有压力信号输入时，调用显示子程序在数码管上显示。 4.2 程序的设计 AD0809 equ 0a000h ; AD0809片选 OUTBIT equ 08002h ; 位控制口 OUTSEG equ 08004h ; 段控制口 LEDBuf equ 60h ; 显示缓冲 DelayT equ 75h ; ADResult equ 76h ; A/D转换结果 org 0 ljmp Start AD0809Read: mov dptr, #AD0809 mov a, #0 movx @dptr, a ; 起动A/D mov a, #40h djnz ACC, $ ; 延时> 100us movx a, @dptr ; 读入结果 mov ADResult, a ret LEDMAP: ; 八段管显示码 db 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h db 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71h 共22 页第页 Delay: ; 延时子程序 mov r7, #0 DelayLoop: djnz r7, DelayLoop djnz acc, DelayLoop ret SearchLedMap: anl a, #0fh mov dptr, #LEDMAP movc a, @a+dptr ret DisplayLED: mov r0, #LEDBuf mov r1, #6 ; mov r2, #00001000b ; 从左边开始显示Loop: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx @dptr, a ; 关所有八段管 mov a, @r0 mov dptr, #OUTSEG movx @dptr,a mov dptr, #OUTBIT mov a, r2 movx @dptr, a ; 显示一位八段管 mov a, #01 call Delay mov a, r2 ; 显示下一位 rr a mov r2, a inc r0 djnz r1, Loop 共22 页第页 PB05210298 张晶晶 实验报告三 实验题目：用热敏电阻测量温度 实验原理： 1． 半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关系满足式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 金属的电阻与温度的关系满足（2）： )](1[1212t t a R R t t -+= （2） 式中a 是与金属材料温度特性有关的系数，R t1、R t2分别对应于温度t 1、t 2时的电阻值。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= （3） R t 是在温度为t 时的电阻值，由图3.5.2-1（a ）可知，在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 2． 惠斯通电桥的工作原理 半导体热敏电阻和金属电阻的阻值范围，一般在1～106 Ω,需要较精确测量时常用电桥法，惠斯通电桥是应用很广泛的一种仪器。 惠斯通电桥的原理，如图3.5.2-2（a ）所示。四个电阻R 0、R 1、R 2、R x 组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中R x 就是待测电阻。在四边形的一对对角A 和C 之间连接电源E ，而在另一对对角B 和D 之间接入检流计G 。当B 和D 两点电位相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有02 1 R R R R x = ， R 1/R 2和R 0都已知，R x 即可求出。R 1/R 2称电桥的比例臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定值，共分0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000 七挡。R 0为标准可变电阻，由有四个旋钮的电阻箱组成，最小改变量为1Ω，保证结构有四位有效数字。 02 1 R R R R x 是在电桥平衡的条件下推导出来的。电桥是否平衡是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的。如实验中所用的张丝式检流计，其指针偏转一格所对应的电流约为10-6A ，当通过它的电流比10-7A 还小时，指针的偏转小于0.1格，就很难觉察出来。假设电桥在R 1/R 2=1时调到平衡，则有 基于热敏电阻的温度控制器设计 王芬 电子信息学院测控技术与仪器1031班 摘要：介绍一种以单片机为核心的温度控制系统。该系统利用热敏电阻的阻值随温度的变化转化为频率的变化，再由单片机处理后显示温度值，并 实时处理。可以通过编程实现设置和显示温度的上下限和加热控制。测量 范围为10度到80度，适合用于空调机内部。 关键字：单片机、温度、控制系统、非线性、线性化 1 引言 在现实生活中，温度的监测和控制在纺织工业、林业、化工、各种军用、民用房以及气象和模拟人工气侯环境中等方面都有着广泛的应用。因此，能否有效地对这些领域的环境温度进行实时监测，是一个必须解决的重要课题目前，国际上新型温度测控系统从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，小型、低功耗、高可靠性、低成本的温度测控系统已经越来越受到关注，并广泛应用于工业控制和自动化测量系统中，给人们的生活带来了根本性的变化。基于其现实的诸多作用，设计了该温度控制器，也可在此基础上修改为其他非电量的测量系统。 2本系统工作原理 基于热敏电阻的温度控制器系统由前向通道、单片机、后向通道组成。前 向通道是单片机对被测控温度的输入通道，后向通道是单片机把处理后的数字 量进行传递、输出显示、控制和调节的通道。其结构框图如图1所示： 图1. 基于热敏电阻的温度控制器系统结构框图 3硬件的实现 3.1 温度传感器 温度传感器采用负温度系数的热敏电阻（NTC），NTC的温度系数大，价格低 廉，用此制造的测温、控温装置在科研、生产等方面使用非常广泛。但由于NTC 的温度特性存在严重的非线性，其非线性曲线图如图2所示。因此必须对系统进行线性化处理，线性化处理的方法很多。有硬件电路的互补法，软件上的最小二乘法等。下面文章将介绍一种新的方法。 图2：NTC 的非线性曲线图 通过观察由理想情况的测得的热敏电阻t R 和温度T 的多组数据，在Excel 上拟和出得出t R 与T 的曲线图，根据图形观察得到t R 和T 的表达式为: t a bT R c dT += + (1) 再通过C 语言编程计算出表达式中的系数a,b,c 和d 。再根据R/F 转换器中 1 0.7(2) t f C R R = + (2) 精确计算出参数C 和t R ，就能得到f 与T 的线性表达式。 T mf n =+ （3） （3）式中的系数m 和n 可通过（1）式和（2）式计算得到。 3.2 R/F 转换器 本系统的特点是用555定时器构成的多谐振荡器能产生矩形脉冲波，把NTC 电阻的变化直接转换为频率的变化，通过555的3脚接到单片机P3.4口定时/计数器0来对R/F 的脉冲计数，计数结果即为A/D 转换的结果。555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形成，它的振荡频率受电源和温度的变化的影响很小。这种方法省去了传统方法中的的放大电路，采样保持器，放大器，A/D 转换器，不论是在硬件电路还是在软件设计上都的到了简化。R/F 转换器的原理图如图3： 题目名称：基于NTC热敏电阻的温度测量与控 制系统设计 摘要：本系统由TL431精密基准电压，NTC热敏电阻(MF-55)的温度采集，A/D和D/A转换，单片机STC89C51为核心的最小控制系统，LCD1602的显示电路等构成。温度值的线性转换通过软件的插值方法实现。该系统能够测量范围为0~100℃，测量精度±1℃,并且能够记录24小时内每间隔30分钟温度值，并能够回调选定时刻的温度值，能计算并实时显示24小时内的平均温度、温度最大值、最小值、最大温差，且有越限报警功能。由于采用两个水泥电阻作为控温元件，更有效的增加了温度控制功能。 关键词： NTC TL431 温度线性转换 Abstract: The system is composed of TL431 as precise voltage,the temperature acauisition circuit with NTC thermistors (MF-55), the transform circuit of A/D and D/A, the core of the minimum control system with STC89C51, 1the display circuit usingLCD1602, etc. Get the temperature of the linear transformation by the software method. The range of the measure system is 0 ~ 100 ℃, measurement accuracy + 1 ℃.It can record 24 hours of each interval temperature by per 30 minutes selected of temperature.The time can be calculated and real-time display within 24 hours of the average temperature, maximum temperature and minimum temperature, maximum value, and each temperature sensor has more all the way limit alarm function. Due to the two cement resistance as temperature control components, the more effective increase the temperature control function. Keyword: NTC TL431 temperature linear conversion 电子设计大赛论文 （B组） 热敏电阻测温电路设计 第三十组 K3队 组队成员：顾代辉黄龑罗程 2010年5月23日 摘要：科技发展，很多工业化的生产都需要温度测量，这使得温度测量仪器变成一个 很重要的东西。下面我们将题目所给的温度测量电路进行分析和改动设计。题目所给图是一个在工业场合的温度测量系统，采用RTD 电阻温度检测器。通过分析可知，ref R 两端分到的电压即为ref V ,Vo3输出的电压即为NTC 两段分到的电压。而要求我们设计的电路所用的是NTC 负温度系数热敏电阻器。题目要求我们将电流产生电路的电流控制在0.1m A 。这里我们简 单的将 ref R 改成25k 。对于滤波电路，我们设计各个参数使得其截至频率在100Hz 左右，就 能滤掉1000HZ 的干扰信号；对于基准源，我们都用基本的连接方法，输出电压为2.5V ；对于稳压管，输出电压为恒定的5V ；对于串口连接，我们用到MAX232芯片其中一个接口，与单片机的RXD/TXD 连接传输数据。 关键词：温度传感器 AVR 串口显示 I ．电路分析 （1） 电流产生电路分析： 首先对于运放A1，由虚短和虚断，可知 111211 120 V V I I === 有： 1121221 O V V V R R --= 可解得：1121122=O V V V = 即第一个运放功能为将信号放大两倍。 对于运放A2,同理，有 212221 220 V V I I === 有:221O V V =可见，运放A2是一个电压跟随器。 又：24211234( )2 REF O REF O O V V R V V V V R R -?+=+=+ 11122O REF O V V V V ==+ 故： REF R 两端分到的电压为 122R O REF REF O O REF V V V V V V V =-=+-= 由此可见： REF R 两端分压恒为基准电压 REF V ，只要基准电压和 REF R 的值不变，则 通过 REF R 的电流REF REF V I R = 2.5 12.5mA k ==为恒定值，该电路的作用为产生恒定电流。 由于3233p n V V V ==，故Rline 和R6相当于并联， 66'1001R R I I Rline ==，故100'101 I I I =≈ 故可认为恒定电流I 都通过热敏电阻RTD 。 运放A3以及NTD 分析： 由叠加法分析，当31V 接地时，033131317100'6100R k V V V V R k =- =-=- 当32V 接地时，03323276100100''26100R R k k V V V R k ++= == 故0303033231'''2V V V V V =+=- …………………… ① 而32()'RTD V Rline R I =+? …………………… ② 31(2)'RTD V Rline R I =+? …………………… ③ 信息与控制工程学院硬件课程设计说明书 设计题目 半导体热敏电阻测温仪表的设计 学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 职称： 起止日期： 信息与控制工程学院硬件课程设计说明书 课程设计任务书 一、设计题目：半导体热敏电阻测温仪表的设计 二、设计目的 1、掌握对电路板的设计流程及焊接技巧； 2、掌握C8051F410单片机体系结构及C语言程序设计方法； 3、掌握半导体热敏电阻的测温及热敏电阻测温过程的标定方法； 4、掌握利用Keil进行软件仿真及对可编程逻辑器件进行硬件下载的方法； 5、用Protel 软件进行电路图的绘制, 译码器及LED动态扫描显示驱动电路设计的方法。 三、设计任务及要求 要求学生设计出能够采集R25=10K的热敏电阻测温仪表，分析热敏电阻测温原理，能够通过软件将热敏电阻的阻值-温度特性转换出来，掌握热敏电阻测温过程的标定方法。 热敏电阻测温仪表具体设计指标： 1．输入信号：热敏电阻； 2．显示方法：LED数码管； 3．供电电源：220VAC； 4．测温误差：≤1℃。 四、设计时间及进度安排 设计时间共三周（2011.03.7～2011.03.25）,具体安排如下表： 周次设计内容设计时间 第一周1．学习C8051F410单片机体系结构及程序开发；2．设计半导体热敏电阻测温电路，并应用Protel画出其电路原理图。 第二周1．完成半导体热敏电阻测温系统的焊装和硬件调试； 2. 编写实验程序。 第三周1.整机调试； 2.撰写设计说明书； 3.答辩。 设计题目 五、指导教师评语及学生成绩 指导教师评语: 年月日成绩指导教师(签字): 目录 1 课程设计的目的 (1) 2 课程设计的任务和要求 (1) 3 设计方案与论证 (1) 4 电路设计 (2) 4.1 温度测量电路 (3) 4.2 单片机最小系统 (6) 4.3 LED数码显示电路 (8) 5 系统软件设计 (9) 6 系统调试 (9) 7 总结 (11) 参考文献 (13) 附录1：总体电路原理图 (14) 附录2：元器件清单 (15) 附录3：实物图 (16) 附录4：源程序 (17) 1 课程设计的目的 （1）掌握单片机原理及应用课程所学的理论知识； （2）了解使用单片机设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题； （3）学习单片机仿真、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧； （4）培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度； （5）锻炼自己的动手动脑能力，以提高理论联系实际的能力。 2 课程设计的任务和要求 （1）采用LED 数码管显示温度； （2）测量温度范围为-10℃~110℃； （3）测量精度误差小于0.5℃。 3 设计方案与论证 方案一：本方案主要是在温度检测部分利用了一款新型的温度检测芯片DS18B20，这个芯片大大简化了温度检测模块的设计，它无需A/D 转换，可直接将测得的温度值以二进制形式输出。该方案的原理框图如图3-1所示。 DS18B20是美国达拉斯半导体公司生产的新型温度检测器件，它是单片结构，无需外加A/D 即可输出数字量，通讯采用单线制，同时该通讯线还可兼作电源线，即具有寄生电源模式。它具有体积小、精度易保证、无需标定等特点，特别适合与单片机合用构成智能温度检测及控 制系统。 图3-1 方案一系统框图 单片机 最小系统 数码 显示 温度传感器 DS18B20 热敏电阻测温电路 热敏电阻测量电路 本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃. 2.2.1 原理电路 本测温控温电路由温度检测、显示、设定及控制等部分组成，见图2.2.1。图中D1~D4为单电源四运放器LM324的四个单独的运算放大器。RT1~RTn为PTC感温探头，其用量取决于被测对象的容积。 RP1用于对微安表调零，RP2用于调节D2的输出使微安表指满度。S 为转换开关。 图2.2.1 测温控温电路由RT检测到的温度信息，输入D1的反馈回路。该信息既作为D2的输入信号，经D2放大后通过微安表显示被测温度；又作为比较器D4的同相输入信号，与D3输出的设定基准信号，构成D4的差模输入电压。当被控对象的实际温度低于由RP3预设的温度时，RT的阻值较小，此时D4同相输入电压的绝对值小于反相输入电压的绝对值，于是D4输出为高电位，从而使晶体管V饱和导通，继电器K得电吸合常开触点JK，负载RL由市电供电，对被控物进行加热。当被控对象的实际温度升到预设值时， D4同相输入电压的绝对值大于反相输入电压的绝对值， D4的输出为低电位，从而导致V截止，K失电释放触点JK至常开，市电停止向RL供电，被控物进入恒温阶段。如此反复运行，达到预设的控温目的。2.2.2 主要元器件选择本测温控温电路选用PTC热敏电阻为感温 元件，该元件在0℃时的电阻值为264Ω，制作成温度传感器探测头，按图2.2.2线化处理后封装于护套内，其电阻-温度特性见图 2.2. 3. 图2.2.2 线化电路线化后的PTC热敏电阻感温探头具有良好的线性，其平均灵敏度达16Ω/℃左右。如果采用数模转换网络、与非门电路及数码显示器，替代本电路的微安表显示器，很容易实现远距离多点集中的遥测。继电器的选型取决于负载功率。为便于调节，RP1~RP4选用线性带锁紧机构的微调电位器。 2.2.3 安装与调试调试工作主要是调整指示器的零点和满度指示。先将S接通R0，调节RP1使微安表指零，于此同时，调节RP4使其阻值与RP1相同，以保持D1与D4的对称性。然后将S接通R1，调节RP2使微安表指满度。最后，按RT的标准阻-温曲线，将RP3调到与设定温度相应的阻值，即可投入使用。本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃. 图2.2.3 传感测头的标准阻-温特性 温度监测及报警电路（热敏电阻+LM324）姓名：_____孔亮______ 学号：____0928401116____ 一、元件介绍： 1、热敏电阻MF53-1： 2、LM324： LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，lm324原理图如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。 每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。lm324引脚图见图2。 图一图二由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。 3、LED——发光二极管 LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。 一般LED工作时，加10mA足以使之正常工作，故电阻值为V o/10mA，即为外加电阻的值，如+5V的电压下可以使用500欧姆的电阻。 二、设计原理： 检测电路采用热敏电阻RT(MF53-1)作为测温元件；采用LM324作比较电路；用发光二极管实现自动报警。 报警分三级：温度>20O C，一个灯亮； 温度>40O C，二个灯亮； 温度>60O C，三个灯亮。 课程题目：热敏电阻测温电路的设计院系：机电汽车工程学院 班级： 学生： 学号： 小组成员： 指导教师： 目录 一、设计目的、要求及方案选择-----------------------------------------------------(2) 1、设计目的---------------------------------------------------------------------------(2) 2、设计要求---------------------------------------------------------------------------(2) 3、设计方案的选择--------------------------------------------------------------------( 2) 二、硬件系统各模块电路的设计---------------------------------------------------（3） 1、单片机系统的设计---------------------------------------------------------------（3）1-1、AT89C51的简介及管脚功能---------------------------------------------(3) 1-1、AT89C51的最小系统介绍-----------------------------------------------(5) 2、基于MF58的NTC热敏电阻温度测量电路设计 ---------------------------（7） 2-1、MF58热敏电阻的介绍---------------------------------------------------(8) 2-2、温度测量电路的设计----------------------------------------------------(10) 3、LED数码管显示电路的设计---------------------------------------------------(11) 3-1、显示电路驱动系统的设计 热敏电阻温度测量电路 下图是温度在0~50℃范围的测量电路。当温度为0℃时输出电压是0V ，温度为50℃时是5V 。他可以与电压表链接来测量温度，也可以连接AD 转换器变换为数字量，利用计算机之类进行测量。 1、工作原理 该电路由检测温度的热敏电阻和1个运算放大器电路，以及将0~50℃的温度信息变换为0~5V 电压的2个运算放大器电路构成。 热敏电阻检测温度时，利用热敏电阻TH R 与电阻3R 分压后的电压作为检测电压进行处理，在这里是利用运算放大器1OP 的电压跟随器电路提取的。输出电压的极性为正，随着温度的上升，热敏电阻的电阻值降低，所以输出电压也下降。 检出的信号加在1OP 和电阻~4R 7R 构成的差动放大电路的正输入端上，而加在负输入端上的是由8R 、9R 、1VR 对5V 分压后的电压，这部分是电压调整电路，可以在温度为0℃时将1OP 的输出电压调整为0V ，这样就可以输出与温度上升成比例的负电压。 2OP 的输出加在由3OP 构成的反转放大电路上被放大，放大倍数为—10211/)(R VR R +倍。调整2VR 可以使温度达50℃时3OP 的输出电压为+5V 。 通过调整1VR 和2VR ，可以在0℃时得到0V 的输出电压，50℃时得到5V 的输出电压，使输出电压与温度成比例。 2、设计 （1）温度测量范围以及输出电压、电源电压的确定：设定温度测量范围为0~50℃，这时的输出电压是0~5V 。电路使用的电源为±15V ，基准电压为5V 。 （2）热敏电阻和运算放大器的选定：这里使用NTC 型热敏电阻，选用25℃的电阻值为10K Ω，误差在±1%以内的NTH4G39A 103F02型，这种热敏电阻的常数为B=3900。 (3)补偿电阻3R 的确定：电阻3R 的作用是当热敏电阻的温度变化时，将相对应的输出电压的变化线性化。设线性化的温度范围是0~50℃，，那么补偿电阻3 R 热敏电阻及测温系统课程设计 目录 1、总体设计 (1) 1.1 课设任务 (1) 1.2 小组成员及分工 (1) 1.2.1 小组成员组成 (1) 1.2.2 组员分工 (1) 1.3 总体设计方案 (1) 2、硬件设计 (3) 2.1 热敏电阻温度传感器 (3) 2.2 A/D转换器 (3) 2.2.1 AD0809简介 (3) 2.2.2 基于AD0809的数模转换电路4 2.2.3 模数转换单元电路的设计 (4) 2.3 LED数码管显示原理 (5) 2.4 AT89S52单片机 (6) 3 软件设计 (9) 3.1 模数转换 (9) 3.2数码显示 (10) 4、仿真及计算 (11) 4.1 实验步骤 (11) 4.2利用MATLAB对实验数据进行处理 (11) 4.3 仿真公式 (14) 4.4 结果分析 (14) 5、心得体会 (16) 6、参考文献 (17) 附录 (18) 1、总体设计 1.1 课设任务 1．了解热敏电阻的工作原理； 2．掌握热敏电阻调理电路和AD转换； 3．了解非线性特性和其校正方式； 4．使用单片机读取转换值并显示。 本课程设计使用热敏电阻为传感器，结合后端处理电路和AD转换器，并用AT89C51单片机获取数据，测得温度数码管显示出来。 1.2 小组成员及分工 1.2.1 小组成员组成 组长：黄波 组员：华林峰、黄奔涛、柯良 1.2.2 组员分工 当我们拿到这个课题“热敏电阻及温度测试系统”后，首先全组人员开了一个小的讨论会，大家都提出了自己的想法，然后根据课程设计的任务要求进行了明确的分工：组长黄波负责系统的总体的设计和程序的编写；黄奔涛主要负责上网查找相关热敏电阻传感器和AD0809数模转换器的工作原理；华林峰负责对设计过程中实验数据的记录并利用MATLAB软件对实验数据进行处理；柯良则负责文字的处理，撰写课程设计报告；然后，大家一起对热敏电阻调理电路和AD转换进行学习研究，并进行软件的调试；最终实现了课程设计的任务要求，达到了胥老师所预期的结果及“热敏电阻传感器将采集到的电压信号经过 AD0809模数转换器将模拟信号转换为数字信号并在单片机上显示当前的温度值。 1.3 总体设计方案 图1-1 设计方案图 首先通过热敏电阻进行温度采集，然后利用AD0809芯片进行A/D模数转换，再经过AT89C51芯片进行处理，最后通过LED数码管显示温度。 第1章绪论 1.1 热敏电阻 热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件。热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。温度变化会造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应也快。但热敏电阻需要使用电流源，小尺寸也使它对自热误差极为敏感。 1.2 工作原理 负温度系数热敏电阻主要材料有氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主要原料，采用陶瓷工艺制造而成。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，完全类似于锗、硅晶体材料，体内的载流子数目少，电阻较高；温度升高，体内载流子数目增加，自然电阻值降低。负温度系数热敏电阻类型很多，使用区分低温（-60～300℃）、中温（300～600℃）、高温（>600℃）三种。 1.3 热敏电阻的特点 1.灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化； 2.工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃； 3.体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度； 4.使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择； 5.易加工成复杂的形状，可大批量生产； 6.稳定性好、过载能力强。 精选 课程设计报告 课程名称：传感器课程设计 系别：机电工程系 专业班级：自动化1101班 学号： 1109101022 姓名：霍明科 课程题目：基于热敏电阻的测温控制系统设计 完成日期： 2013年11月20日 指导老师： 2013年11月20日 课程设计目的 1.采用了AT89C52单片机、NTC热敏电阻、共阴极数码管显示、电容、排阻、晶振、电阻等元器件。可以通过数码管直观地显示出当前温度值。 2.进一步掌握NTC热敏电阻器件的使用方法，和器件的性能。 课程设计要求（1）设计并制作一个基于NTC热敏电阻的温度测量与控制系统：（2）测温范围：2—42摄氏度； （3）测量精度±1℃； （4）要求能够记录24小时内每间隔30分钟温度值，并能够用数码管回调选定时刻的温度值。 （5）为每一路温度传感器设计越限报警功能。当某路传感器温度超越设定的温度上下阀值时，即产生相应的声光报警信号并显示该传感器的温度值，直至温度回到门限内（要求具有1℃的回差）或通过控制键解除警报。 （6）设计 课程设计注意事项 1.该热敏电阻测温系统测量温度在2-42摄氏度范围内，超出范围则无效，主要用于室内测温。 2.该热敏电阻测温系统能显示温度数据和温度单位符号，但是只能显示温度数据的整数部分，所以不能用于高精度的温度测量。 3.该热敏电阻测温系统所接电源为5V，切记不可接12V等电源，以免烧坏单片机。 4.设计设备时，请进行ntc热敏电阻贴装评估试验，确认无异常后再使用。 课程设计内容 基于热敏电阻的测温控制系统设计中，主要应用了单片机作为控制器，用NTC热敏电阻制作的温度传感器实现温度变化但电压变化后再通过放大器后通过AD转换在将数据送入单片机处理后用LED显示出来实现温度测量。并可利用单片机控制蜂鸣器发生报警信号。该系统使用单片机开发作为控制系统，而将温度传感器和其他器件制作在另外一个板子上，工作时，可将俩个板子连在一块使用。由于单片机上已有按键，LED显示器，蜂鸣器和AD等。所以可以满足系统控制的要求，单片机可以用USB供电，另外一个可以用实验室的直流电源作为供电元件。 课程设计简要操作步骤1.学习基本版电路的画法，连接和使用方法，熟悉实验室的环境。 2.通过电脑以及其他有关书籍了解AT89C52单片机的工作原理及引脚的功能和使用方法，并且连接器电路图。 3.分析热敏电阻的工作原理，选取热敏电阻的型号，画出热敏电阻的测温原理电路图。 4.计算热敏电阻的阻值(R=V*R1(5-V)),通过查表，阻值与温度之间的关系。可以得到此时外界的阻值。 5.用仿真软件画出硬件电路和AD转换电路图，并且检测。如检测正常运行，连接其对应的实物图。 6.编写C语言程序，并且通过电脑将程序送入单片机中。 7.接通电源，分析结果，排除故障，记录数据。 3.5.2 用热敏电阻测量温度 （本文内容选自高等教育出版社《大学物理实验》） 热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。根据所具有电阻温度系数的不同，热敏电阻可分三类：1．正电阻温度系数热敏电阻；2．临界电阻温度系数热敏电阻；3．普通负电阻温度系数热敏电阻。前两类的电阻急变区的温度范围窄，故适宜用在特定温度范围作为控制和报警的传感器。第三类在温度测量领域应用较广，是本实验所用的热敏元件。热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小、结构简易，电阻温度系数绝对值大等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化。我国有关科研单位还研制出可测量从-260℃低温直到900℃高温的一系列不同类型的热敏电阻传感器，在人造地球卫星和其他有关宇航技术、深海探测以及科学研究等众多领域得到广泛的应用。本实验旨在了解热敏电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理 1． 半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关系满足式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材 料常数，T 为热力学温度。 金属的电阻与温度的关系满足（2）： )](1[1212t t a R R t t -+= （2） 式中a 是与金属材料温度特性有关的系数，R t1、R t2分别对应于温度t 1、t 2时的电阻值。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= （3） R t 是在温度为t 时的电阻值，由图3.5.2-1（a ）可知，在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 由式（1）和式（2）及图3.5.2-1可知，热敏电阻的电阻-温度特性与金属的电阻-温度特性比较，有三个特点： （1） 热敏电阻的电阻-温度特性是非线性的（呈指数下降），而金属的电阻-温度特性是线性的。 少年班 系 06 级 学号 PB06000680 姓名 张力 日期 2007-4-28 实验题目：热敏电阻测量温度 实验目的：了解热敏电阻的电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法，学习坐标、曲 线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理：1、半导体热敏电阻的电阻-温度特性 对于某些金属氧化物：T B T e R R ∞=，B 为材料常数； 对于金属电阻)](1[1212t t a R R t t -+=，定义其中的dt dR R a t t 1=为温度系数； 两种情况分别图示如下： 两者比较，热敏电阻的电阻和温度是呈非线性的，而金属氧化物的是线性；热敏电阻的温 度系数为负，金属的温度系数为正；热敏电阻对温度变化反应更灵敏。这些差异的产生是因为当温度升高时，原子运动加剧，对金属中自由电子的运动有阻碍作用，故金属的电阻随温度的升高而呈线性缓慢增加；而在半导体中是靠空穴导电，当温度升高时，电子运动更频繁，产生更多的空穴，从而促进导电。 2、惠斯通电桥的工作原理 原理图如右图所示： 若G 中检流为0，则B 和D 等势，故此时02 1R R R R x = ，在 检流计的灵敏度范围内得到R x 的值。 少年班 系 06 级 学号 PB06000680 姓名 张力 日期 2007-4-28 实验内容： 1、按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量 程。先调电桥至平衡得R 0，改变R 0为R 0+ΔR 0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度；再将R 0改变为R 0-ΔR 0，使检流计反方向偏转一格，求电桥灵敏度。求两次的平均值 2、 调节变压器输出进行加温，从25℃开始每隔5℃测量一次R t ，直到85℃。换水，再用9V 电压和3V 电 压外接电表进行测量，然后绘制出热敏电阻的R t -t 特性曲线。在t=50℃的点作切线，由式（3）求出该点切线的斜率dt dR 及电阻温度系数α。 3、作T R t 1}ln{-曲线，确定式（1）中的常数R ∞和B ，再由式（3）求α（50℃时）。 2 1T B dt dR R t t - == α 1． 比较式（3）和（5）两个结果，试解释那种方法求出的材料常数B 和电阻温度系数α更准确。 实验数据： 实验中，由于时间关系，只测量了内接检流计的情况： 前言 近年来，我国工业现代化的进程和电子信息产业连续的高速增长，带动了传感器市场的快速上升。温度传感器作为传感器中的重要一类，占整个传感器总需求量的40%以上。温度传感器是利用NTC的阻值随温度变化的特性，将非电学的物理量转换为电学量，从而可以进行温度精确测量与自动控制的半导体器件。温度传感器与被测介质的接触方式分为两大类：接触式和非接触式。接触式温度传感器需要与被测介质保持热接触，使两者进行充分的热交换而达到同一温度。这一类传感器主要有电阻式、热电偶、PN结温度传感器等。非接触式温度传感器无需与被测介质接触，而是通过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器，以达到测温的目的。这一类传感器主要有红外测温传感器。这种测温方法的主要特点是可以测量运动状态物质的温度 热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。温度变化会造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应也快。但热敏电阻需要使用电流源，小尺寸也使它对自热误差极为敏感。热敏电阻在两条线上测量的是绝对温度，有较好的精度，但它比热偶贵，可测温度范围也小于热偶。一种常用热敏电阻在25℃时的阻值为5kΩ，每1℃的温度改变造成200Ω的电阻变化。注意10Ω的引线电阻仅造成可忽略的 0.05℃误差。它非常适合需要进行快速和灵敏温度测量的电流控制应用。尺寸小对于有空间要求的应用是有利的，但必须注意防止自热误差。热敏电阻还有其自身的测量技巧。热敏电阻体积小是优点，它能很快稳定，不会造成热负载。不过也因此很不结实，大电流会造成自热。由于热敏电阻是一种电阻性器件，任何电流源都会在其上因功率而造成发热。功率等于电流平方与电阻的积。因此要使用小的电流源。如果热敏电阻暴露在高热中，将导致永久性的损坏。 NTC熱敏電阻R/T對照表型號: mfh103-3950 T(℃)R(KΩ)T(℃)R(KΩ)T(℃) R(KΩ) -20.0 95.337020.5 12.213861.0 2.3820 -19.5 92.655921.0 11.942561.5 2.3394 -19.0 90.058021.5 11.677862.0 2.2977 -18.5 87.540622.0 11.419862.5 2.2568 -18.0 85.100922.5 11.168163.0 2.2167 -17.5 82.736423.0 10.922763.5 2.1775 -17.0 80.444523.5 10.683464.0 2.1390 -16.5 78.222724.0 10.449964.5 2.1013 -16.0 76.068924.5 10.222265.0 2.0644 -15.5 73.980625.0 10.000065.5 2.0282 -15.0 71.955825.5 9.783366.0 1.9928 -14.5 69.992326.0 9.571866.5 1.9580 -14.0 68.088126.5 9.365567.0 1.9240 -13.5 66.241227.0 9.164267.5 1.8906 -13.0 64.449927.5 8.967768.0 1.8579 -12.5 62.712228.0 8.776068.5 1.8258 -12.0 61.026428.5 8.588969.0 1.7944 -11.5 59.390829.0 8.406369.5 1.7636 -11.0 57.803829.5 8.228170.0 1.7334 -10.5 56.263930.0 8.054170.5 1.7037 -10.0 54.769430.5 7.884271.0 1.6747 -9.5 53.318931.0 7.718471.5 1.6462 -9.0 51.911131.5 7.556572.0 1.6183 -8.5 50.544532.0 7.398572.5 1.5910 -8.0 49.217832.5 7.244273.0 1.5641 -7.5 47.929833.0 7.093573.5 1.5378 -7.0 46.679233.5 6.946374.0 1.5120 -6.5 45.464934.0 6.802674.5 1.4867 -6.0 44.285634.5 6.662275.0 1.4619 -5.5 43.140335.0 6.525175.5 1.4375 -5.0 42.027935.5 6.391276.0 1.4136 -4.5 40.947436.0 6.260476.5 1.3902 -4.0 39.897836.5 6.132677.0 1.3672 -3.5 38.878037.0 6.007777.5 1.3447 -3.0 37.887337.5 5.885878.0 1.3225 用热敏电阻测量温度试 验 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】 物理实验报告 实验一 一、实验题目：用热敏电阻测量温度 二、实验目的：了解热敏电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 三、实验原理：（1）半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关系满足 式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 两边取对数得; ∞+= R T B ln lnR T (2) 可以通过做T lnR － T 1 曲线，将曲线改直。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= (3) 故在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 （2）惠斯通电桥的工作原理 在电桥平衡下可推导出来：02 1 R R R R x = 当电桥平衡时检流计无偏转。实验时电桥调到R 1/R 2=1则有R x =R 0。电桥灵敏度S 为： x x R R n S /??= （4） 式中ΔR x 指的是在电桥平衡后R x 的微小改变量（实际上待测电阻R x 若不能改变，可通过改变标准电阻R 0来测电桥灵敏度），Δn 越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。 （3）实验装置图： 四、实验器材：半导体热敏电阻、检流计、惠斯通电桥、电炉、温度计 五、实验步骤：（1）按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏电 阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量程。先调电桥至平衡得R 0，改变R 0为R 0+ΔR 0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度；再将R 0改变为R 0-ΔR 0，使检流计反方向偏转一格，求电桥灵敏度（因为人工所调平衡可能存在误差，而正反测量以后可以减小这种误差） （2）调节变压器输出进行加温，从15℃开始每隔5℃测量一次R t ，直到 85℃。撤去电炉，使水温慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的R t 。求升温和降温时的各R 的平均值，然后绘制出热敏电阻的R t -t 特性曲线 七、实验数据分析 （1）t R t -特性曲线 Data: Data1_B Model: Boltzmann Equation: Weighting: y No weighting 微机接口技术课程设计报告 课题名称：基于微机的热敏电阻测温系统 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 组员： XSL CCB SJT HW GP 指导老师： 日期：2016年7月5日 目录 1．课程设计任务书--------------------------------------1 2．报告正文--------------------------------------------1 2.1 前言------------------------------------------1 2.2 任务分析与方案设计------------------------------2 2.3 主要元器件及其说明------------------------------4 2.4 系统设计及仿真----------------------------------7 2.5 接口电路板制作----------------------------------12 2.6 系统联机调试------------------------------------18 3. 心得体会--------------------------------------------20 4. 参考文献--------------------------------------------21 5. 附录------------------------------------------------22 1.课程设计任务书 一、任务要求 基于8086最小系统在Proteus软件中设计温度测量的控制系统，编制汇编程序实现利用热敏电阻和数码管测量并显示实际温度值的系统仿真。完成热敏电阻信号采集及电压转换接口电路板的焊接制作。利用Dais微机实验箱组建微机硬件电路、连接接口电路板、调试汇编程序，达到实时测量、显示实际温度的目的。 二、技术要求 1、测量温度范围：20℃～80℃，精确到个位； 2、温度显示要稳定并准确，不能闪烁或杂乱跳动； 为此，需要学习proteus软件、AD转换原理、元器件识别和电路焊接等关键技术。 proteus软件学习和使用及编程由徐顺浪负责，元器件识别和硬件焊接用陈财斌负责，AD转换原理的学习由沈江婷负责，实验箱的研究和搭建由胡雯和郭飘负责。 2.报告正文 2.1 前言 微机原理是一门专业基础课程，它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。要求学生对微机原理中的基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握微型计算机的结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言程序设计方法、微机系统的接口电路设计及编程方法等，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。 本次热敏电阻测温放大电路PCB板课程设计采用汇编语言程序编写，要求设计者具备微机原理的理论知识和实践能力。微机原理和接口技术是一门实践性强的学科，不但要求有较高的理论水平，而且还要求有实际的动手能力。本课程设用热敏电阻测量温度
基于热敏电阻的温度控制器设计
基于NTC热敏电阻的温度测量与控制系统设计(论文)
热敏电阻测温电路设计
半导体热敏电阻温度测量的设计
基于热敏电阻的数字温度计设计
热敏电阻测温电路
温度监测及报警电路(热敏电阻+LM324)
热敏电阻测温电路的设计说明
热敏电阻温度测量电路
热敏电阻及测温系统课程设计
基于单片机的热敏电阻测温系统设计
基于热敏电阻的测温控制系统设计
用热敏电阻测量温度
热敏电阻测量温度(已批阅)
单片机课设 热敏电阻测温系统
热敏电阻温度对照表
用热敏电阻测量温度试验
热敏电阻测温课程设计课案