热敏电阻测温电路的单片机课程设计
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
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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------------------------------------------------(11) 3-2、数码管显示的原理--------------------------------------------------------(17) 3-3、显示电路的原理图---------------------------------------------------------(19)
三、软件系统各模块电路的设计----------------------------------------------------(19)
1、程序设计语言的选用-------------------------------------------------------------(19)
2、软件程序的设计-------------------------------------------------------------------(19)
2-1、测量系统软件的设计------------------------------------------------------(20) 2-2、显示电路软件的设计------------------------------------------------------(22)
四、结论---------------------------------------------------------------------------------(24)
五、参考文献---------------------------------------------------------------------------(25)
六、附页----------------------------------------------------------------------------------(26)
一、设计目的、要求及方案选择
1、设计目的
随着人们生活水平的提高，人们对各种测量器具的智能化、多功能化提出了更高的要求，而电子技术的飞速发展使得单片机在各种测量产品领域中的应用越来越广泛。把以单片机为核心，开发出来的各种测量及控制系统作为测量产品的主要部分，使各种测量产品更具智能化、拥有更多功能、便于人们操作和使用，更具时代感，这是测量产品的发展方向和趋势所在。有的测量产品要求测量温度、测量光强度、测量流量、测量速度，需要增加显示、报警和自动诊断等功能。这就要求我们的生产具有自动控制系统，自动控制主要是由计算机的离线控制和在线控制来实现的，离线应用包括利用计算机实现对控制系统总体的分析、设计、仿真及建模等工作；在线应用就是以计算机代替常规的模拟或数字控制电路使控制系统“软化”，使计算机位于其中，并成为控制系统、测试系统及信号处理系统的一个组成部分，这类控制由于计算机要身处其中，因此对计算机有体积小、功耗低、价格低廉以及控制功能强有很高的要求，为满足这些要求，应当使用单片机。单片机在电子产品中应用的广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制，但那些温度检测与控制电路通常较复杂，成本也高，本设计提供了一种低成本的利用单片机多余I／O口实现的温度检测电路，该电路非常简单，且易于实现，并且适用于几乎所有类型的单片机。
2、设计要求
20、热敏电阻温度测量系统设计
任务要求：a、设计基于MF58的NTC热敏电阻信号调理电路
b、设计A/D转换电路
c、设计数码管显示电路
3、设计方案的选择
本设计以AT89C51单片机系统为核心，采用热敏电阻对温度进行检测；通
过电容进行充放电进行A/D转换把温度信号调解转换为电压信号，计算出电阻，与AT89C51单片机接口设置LED八段数码管实时显示温度值。本设计包括热敏电阻选择、测量模块、数据传输模块、温度显示模块四个部分。文中对每个部分功能、实现过程作详细介绍。
二、硬件系统各模块电路的设计
1、单片机系统的设计
F1ash AT89系列单片机是一种内部含Flash存储器的特殊单片机。由于它内部含有大容量的Flash存储器，所以，在产品开发及生产便携式商品、手提式仪器等方面有着十分广泛的应用，也是目前取代传统的MCS-51系列单片机的主流单片机之一。AT89系列单片机对于一般用户来说，有下列明显的优点：①内部含有Flash存储器，在系统开发过程中很容易修改程序，可以大大缩短了系统的开发时间。②与MCS-51系列单片机引脚兼容，可以直接进行代换。③AT89系列并不对80C31的简单继承，功能进一步增强。
AT89系列包括两大类第一类是常规的，就是AT89C系列，这类单片机要用常规的并行方法编程，必需使用编程器编程；第二类是在系统可编程(即芯片安装到电路板上之后不用拿下来而直接往里面烧写程序)ISP Flash系列，也就是AT89S系列，这类单片机除了用常规的并行方法编程外，还可以在系统用下载线进行编程，省去价格较贵的编程器，而且可以在目标板上直接修改程序。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。考虑到单片机的存储空间与价格，以及我对单片机的熟悉程度，课本学习的是AT89C51单片机，因此，此次设计我选用了AT89C51单片机来完成此次设计。
1-1AT89C51的简介及管脚功能
VCC：供电电压。
GND：接地
P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外
部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH
编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原
码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，
可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于
内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址
接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻
拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，
将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储
器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八
位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址
数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2
口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用
作输入。作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流
（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（定时器/计数器0外部输入）
P3.5 T1（定时器/计数器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间只外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式
1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间
访问内部程序存储器。当PC值超过片内程序存储器空间时，则
自动转向外部程序存储器的程序。在FLASH编程期间，此引脚
也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器
可以配置为片内振荡器。石英晶体振荡和陶瓷振荡均可采用。如采
用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号
要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，
但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
1-2 AT89C51的最小系统介绍
时钟电路：
单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。单片机的时钟产生方式有两种。
①内部时钟方式。利用其内部的振荡电路在XTAL1和XTAL2引线上外接定时元件，内部振荡电路便产生自激振荡，用示波器可以观察到XTAL2输出的
时钟信号。
②外部时钟方式。在单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入惟一的合用外部振荡脉冲作为各单自片机的时钟。外部时钟方式中是把外部振荡信号源直接接入XTAL1或XTAL2。
图3-1为内部时钟电路图3-2为HMOS型外部时钟电路图3-3为CHMOS型外部时钟电路
复位电路和复位状态
单片机的复位是靠外部电路实现的。单片机工作后，只要在它的RST引线上加载10ms以上的高电平，单片机就能够有效地复位。
①复位电路。单片机通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。最简单的复位电路如下图所示。上电瞬间，RC电路充电，RST引线端出现正脉冲，只要RST端保持10ms以上的高电平，就能使单片机有效地复位。在应用系统中，有些外围芯片也需要复位。如果这些芯片复位端的复位电平的要求一致，则可以将复位信号与之相连。
简单的复位电路
②复位状态。复位电路的作用是使单片机执行复位操作。复位操作主要是把PC初始化为0000H，使单片机从程序存储器的0000H单元开始执行程序。程
序存储器的0003H单元即单片机的外部中断0的中断处理程序的入口地址。留出的0000H～0002H 3个单元地址，仅能够放置一条转移指令，因此，MCS-51单片机的主程序的第一条指令通常情况下是一条转移指令。
除PC之外，复位还对其他一些特殊功能寄存器有影响，它们的复位状态如表2-16所示。利用它们的复位状态，可以减少应用程序中的初始化编程。
表2-16 寄存器的复位状态
由表2-16可知，除SP=07H，P0～P3 4个锁存器均为FFH外，其他所有的寄存器均为0，很好记忆。记住他们的复位状态，对于熟悉单片机的操作，减少应用程序中的初始化编程都是十分必要的。
单片机的复位不影响片内RAM的状态（包括通用寄存器Rn）。
P0、P1、P2、P3共有4个8位并行I/O口，它们引线为：P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7、P3.0～P3.7，共32条引线。这32条引线可以全部用做I/O线，也可将其中部分用做单片机的片外总线。
单片机最小系统图
最小系统图
2、基于MF58的NTC热敏电阻温度测量电路设计
2-1 MF58热敏电阻的介绍
热敏电阻传感器是对温度敏感的电阻器的总称，是半导体测温元件。随着外界温度的变化，其阻值会相应发生较大改变。按温度系数分为负温度系数热敏电阻（NTC）和正温度系数热敏电阻（PTC）两大类。NTC热敏电阻以MF为其型号，PTC热敏电阻以MZ为其型号。热敏电阻符号如下图:
MF58测温型NTC热敏电阻，由Co、Mn、Ni等过渡金属元素的氧化物组成，经高温烧成半陶瓷，利用半导体微米的精密加工工艺，采用玻璃管封装，耐温性好，稳定性高，可靠性高。
应用：1、家用电器，如空调机、微波炉、电风扇、电取暖炉等的温度控制与温度检测。
2、办公自动化设备，如复印机、打印机的温度检测或温度补偿
3、工业、医疗、环保、气象、食品加工设备的温度控制与检验。
4、液面指示和流量测量。
5、手机电池。
6、仪表线圈、集成电路、石英晶体振荡器和热电偶的温度补偿。
特点：1、稳定性好，可靠性高。
2、阻值范围宽：0.1-1000K
3、阻值精度高。
4、由于玻璃封装，可在高温和高温等恶劣环境下使用。
5、体积小、重量轻、结构坚固，便于自动化安装（在印制线路板上）。
6、热感应速度快、灵敏度高。
主要技术参数：1、额定零功率电阻值范围(R25):0.1~1000KΩ
2、R25允许偏差:±1%、±2%,±3%, ±5%, ±10%.
3、B值范围(B25/50℃):1960~4480K
4、B值允许偏差:±0.5%,±1%,±2%.
5、耗散系数: 2mW/℃(在静止空气中)
6、热时间常数: 20S (在静止空气中)
7、工作温度范围: -55℃~ +300℃
8、额定功率:≤50Mw
注意事项：1、MF系列热敏电阻器是玻璃封装的，请勿剧震、碰击以防玻璃外壳破裂。
2、焊接时间控制在4S内。
3、MF系列热敏电阻器不能直接在水中或液体中使用
MF58-503-40的电阻—温度表
2-2 温度测量电路的设计
原理图：
各元器件介绍：
P1.0、P1.1和P1.2是单片机的3个I／O脚
RT为100K－精度为1％的热敏电阻
R2为100Ω的普通电阻
C4为0.1μ的瓷介电容
R4为100K的普通电阻
J1、J2为p沟道的JFET管
Q1为PNP的CMOS管
U3是电压跟随器
其工作原理为：
（1）将P1.0设为低电平，P1.1、P1.2为低电平，Q1导通，J1、J2截止，使C4放电至完全,P3.2为高电平
（2）将P1.0设为高电平、P1.1为高电平，P1.2为低电平，Q1截止，J1导通，
J2截止，通过R4电阻对C4充电，单片机内部计时器清零并开始计时，检测P3.2口状态，当P3.2口检测为低电平时，即C4上的电压充至完全，单片机计时器记录下从开始充电到P3.2口转变为低电平的时间TSC
（3）将P1.0设为低电平，P1.1、P1.2为低电平，Q1导通，J1、J2截止，使C4放电至完全,P3.2为高电平
（4）将P1.0设为高电平、P1.1为低电平，P1.2为高电平，Q1截止，J2导通，J1截止，通过RT电阻对C4充电，单片机内部计时器清零并开始计时，检测P3.2口状态，当P3.2口检测为低电平时，即C4上的电压充至完全，单片机计时器记录下从开始放电到P3.2口转变为低电平的时间TEC
可以得到：TSC／R4＝TEC／RT，即RT＝TEC×R4／TSC
通过单片机计算得到热敏电阻RT的阻值。并通过执行程序可以得到温度值。
从上面所述可以看出，该测温电路的误差来源于这几个方面：单片机的定时器精度、R4电阻的精度、热敏电阻RT的精度，而与单片机的输出电压值、门限电压值、电容精度无关。因此，适当选取热敏电阻和精密电阻的精度，单片机的工作频率够高，
就可以得到较好的测温精度。当单片机选用12MHz频率，R4、RT均为1％精度的电阻时，温度误差可以做到小于1℃。
3、LED数码管显示电路的设计
3-1 显示电路驱动系统的设计
驱动芯片MAX7219简介：
MAX7219是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器,它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其上包括一个片上的B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。 MAX7221与SPI?、QSPI?以及MICROWIRE?相兼容，同时它有限制回转电流的段驱动来减少EMI（电磁干扰）。一个方便的四线串行接口可以联接所有通用的微处理器。每个数
据可以寻址在更新时不需要改写所有的显示。MAX7219同样允许用户对每一个数据选择编码或者不编码。整个设备包含一个150μA的低功耗关闭模式，模拟和数字亮度控制，一个扫描限制寄存器允许用户显示1-8位数据，还有一个让所有LED发光的检测模式。它的操作很简单，MCU只需通过模拟SPI三线接口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指令和数据寄存器，同时它还允许用户选择多种译码方式和译码位。此外它还支持多片7219串联方式，这样MCU就可以通过3根线（即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线）控制更多的数码管显示。
管脚功能：
1：DIN串行数据输入端口。在时钟上升沿时数据被载入内部的16位寄存器。2,3,5-8,10,11 DIG 0–DIG7：八个数据驱动线路置显示器共阴极为低电平。
4,9：GND 地线（4脚和9脚必须同时接地）
12：LOAD载入数据。连续数据的后16位在LOAD端的上升沿时被锁定。13：CLK 时钟序列输入端。最高频率为 10MHz.在时钟的上升沿，数据移入内部移位寄存器。下降沿时，数据从DOUT端输出。
14-17,20-23：SEG A–SEG G 7段和小数点驱动，为显示器提供电流。当一个段驱动关闭时，7219的此端呈低电平
18：ISET：通过一个10k电阻和Vcc相连，设置段电流
19：V+正极电压输入，+5V
24：DOUT串行数据输出端口，从DIN输入的数据在16.5个时钟周期后在此端有效。当使用多个MAX7219时用此端方便扩展
MAX7219的外部引脚分配如图及内部结构如图2所示。
MAX7219的外部引脚分配
MAX7219的内部引脚分配规格：
数位数量：8
片段数量: 7
封装 / 箱体: PDIP-24
工作电源电压: 4 V to 5.5 V
最大电源电流: 330 mA
最大功率耗散: 1066 mW
高电平输出电流: 65 mA
MAX7219寄存器：
MAX7219内部的寄存器如下图，主要有：译码控制寄存器、亮度控制寄存器、扫描界限寄存器、关断模式寄存器、测试控制寄存器。编程时只有正确操作这些寄存器，MAX7219才可工作。
MAX7219内部的相关寄存器
（１）译码控制寄存器（X9H）
如下图所示，MAX7219有两种译码方式：B译码方式和不译码方式。当选择不译码时，8个数据为分别一一对应7个段和小数点位；B译码方式是BCD译码，直接送数据就可以显示。实际应用中可以按位设置选择B译码或是不译码方式。
MAX7219的译码控制寄存器
（２）扫描界限寄存器（XBH）
如下图所示，此寄存器用于设置显示的LED的个数（1~8），比如当设置为0xX4时，LED 0~5显示。
MAX7219的扫描界限控制寄存器
（３）亮度控制寄存器（XAH）
共有16级可选择，用于设置LED的显示亮度，从0xX0~0xXF
（４）关断模式寄存器（XCH）
共有两种模式选择，一是关断状态，（最低位D0=0）一是正常工作状态（D0=1）。
（５）显示测试寄存器（XFH）
用于设置LED是测试状态还是正常工作状态，当测试状态时（最低位
D0=1）各位显示全亮，正常工作状态(D0=0)。
读写时序说明
MAX7129是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。
要想与MAX7129通信，首先要先了解MAX7129的控制字。MAX7129的控制字格式如下图。
控制字（即地址及命令字节）
如图，工作时,MAX7219规定一次接收16位数据，在接收的16位数据中：D15~D12可以与操作无关，可以任意写入，D11~D8决定所选通的内部寄存器地址，D7~D0为待显示数据或是初始化控制字。在CLK脉冲作用下，DIN的数据以串行方式依次移入内部16位寄存器，然后在一个LOAD上升沿作用下，锁存到内部的寄存器中。注意在接收时，先接收最高位D16，最后是D0，因此，在程序发送时必须先送高位数据，在循环移位。工作时序图见下图。
数据读写时序
3-2 数码管显示的原理
在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED 数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片机接口简单易行。
LED数码管原理：
LED数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。下图为0.5英尺LED数码管的外形和引脚图，其中七只发光二极管分别对应a～g笔段构成
dp作为小数点。因此这种LED显示器称为七段数码管或八段数码管。
LED数码管
LED数码管按电路中的连接方式可以分为共阴极和共阳极两大类，如上图。共阳型是将各段发光二极管的正极连在一起，作为公共端COM，公共端COM 接高电平，a～g、dp各笔段通过限流电阻接控制端。某笔段控制端低电平时，该笔段发光，高电平时不发光。控制这几段笔段发光，就能显示出某个数码或字符。共阴型是将各数码发光二极管的负极连在一起，作为公共端COM接地，某笔段通过限流电阻接高电平时发光。
LED数码管按其外形尺寸有多种形式，使用较多的是0.5英寸和0.8英寸；按显示颜色也有多种形式，主要有红色和绿色；按亮度强弱可分为高亮和普亮，指通过同样的电流显示亮度不一样，这是因发光二极管的材料不一样而引起的。
LED数码管的使用与发光二极管相同，根据其材料不同正向压降一般为1.5～2V额定电流为10mA，最大电流为40mA。静态显示时取10mA为宜，动态扫描显示可加大，加大脉冲电流，但一般不超过40mA。
LED数码管编码方式
当LED数码管与单片机相连时，一般将LED数码管的各笔段引脚a、b、…、g、dp按某一顺序接到MCS－51型单片机某一个并行I/O口D0、D1、…、D7，当该I/O口输出某一特定数据时，就能使LED数码管显示出某个字符。例如要使共阳极LED数码管显示“0”，则a、b、c、d、e、f各笔段引脚为低电平，g 和dp为高电平，如下表。
共阳极LED数码管显示数字“0”时各管段编码
C0H称为共阳极LED数码管显示“0”的字段码，不计小数点的字段码称为七段码，包括小数点的字段称为八段码。
LED数码管编码方式有多种，按小数点计否可分为七段码和八段码；按共阴共阳可分为共阴字段码和共阳字段码，不计小数点的共阴字段码与共阳字段码互为反码；按a、b、…、g、dp编码顺序是高位在前，还是低位在前，又可分为顺序字段码和逆序字段码。甚至在某些特殊情况下将a、b、…、g、dp顺序打乱编码。下表为共阴极和共阳极LED数码管几种八段编码表。
共阴极和共阳极LED数码管几种八段编码
用热敏电阻测量温度
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
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：
热电阻的测温电路
Pt100热电阻的测温电路 [摘要] 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。 温度测量系统应用广泛，涉及到各行各业的各个方面，在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发，设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度，还可以测量液体等的温度，在实际应用中，该系统运行稳定、可靠，电路设计简单实用。 [关键字] 传感器 Pt100热电阻温度测量
目录 1 前言 (4) 1．1 传感器概况 (4) 1．2 设计目的 (7) 2 设计要求 (8) 2．1 设计内容 (8) 2．2 设计要求 (9) 3 原器件清单 (10) 4 Pt100热电阻的测温电路 (11) 4．1 总体电路图 (11) 4．2 工作原理 (11) 5 Pt100热电阻测温电路的原理及实现 (12) 5．1 测温电路的工作原理 (12) 5．2 测温电路的实现 (14) 5．3 测量结果及结果分析 (15) 6 制作过程及注意事项 (16) 6．1 制作过程 (16) 6．2 注意事项 (17) 7 总结 (18) 8 致谢 (19) 参考文献 (20)
基于NTC热敏电阻的温度测量与控制系统设计(论文)
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
热敏电阻测温电路设计
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
热电阻电路测温计设计
燕山大学 传感器原理及应用课程设计题目：热电阻温度传感器器 学院（系）电气工程学院 年级专业： 12级自动化仪表 学号： 120103020133 学生姓名：马冰卿 指导教师：童凯 教师职称：教授
一、概述 1.1 热电阻温度传感器简介 热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。 热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。热电阻广泛用于测量-200~+850°C范围内的温度，少数情况下，低温可测至1K，高温达1000°C。 热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表组成，热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换为标准电流信号输出。 用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率，输出最好呈线性，物理化学性能稳定，复线性好等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。 1.2 pt100热电阻简介 pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。
二、工作原理 2.1 热电阻工作原理 与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。下面以铂电阻温度传感器为例：Pt100 是电阻式温度传感器，测温的本质其实是测量传感器的电阻，通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，然后再将模拟信号转换成数字信号，再由处理器换算出相应温度。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 ()[]010t t Rt Rt -+=α （1） 式中，Rt 为温度t 时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为： t e Rt B A = （2） 式中Rt 为温度为t 时的阻值；A 、B 取决于半导体材料的结构的常数。相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50～300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200～500℃范围内的温度测量，其特点是测 量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。 2.2 接线方式 采用pt100测温一般有三种接线方式：二线制、三线制、四线制。 ① 二线制接法:这种接法不考虑PT100电缆的导线电阻，将A/D 采样端与电流源的正极输出端接在一起，这种接法由于没有考虑测温电缆的电阻，因此只能适用于测温距离较近的场合。
半导体热敏电阻温度测量的设计
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):
铂电阻测温电路的设计
虚拟仪器设计技术大作业题目：铂电阻测温电路的设计 专业：电子信息科学与技术 班级：电本（2）班 学号：1150720079 姓名：张顶红 同组人：柳建、黄腾辉、罗凯、 颜超、舒样超、陈雷 指导老师：秦新燕
日期：2014年5月22号 物理与机电工程学院 目录 一.课程设计的目的 二.课程设计的任务 三.铂电阻测温电路原理及设计 3.1传感器模型的建立 3.2测温电路组成与原理 3.2.1稳压电路
3.2.2基本放大电路 3.2.3校正电路 3.2.4电路输出范围的调节3.3整体电路分析与设计 3.3.1稳压电路分析 3.3.2铂电阻温度特性分析 3.3.3 Rw1作用分析 3.3.4电路验证 3.4实验数据处理四．Labview虚拟仪器设计 4.1数据显示子程序VI设计 4.2接口电路的设计与编译 五.仿真测温 六．总结
一.课程设计目的 在Multisim中，可根据铂电阻阻值与温度的关系建立铂电阻模型，设计一个测温范围为0至100℃的测温仪。通过本课程设计，了解铂电阻测温的原理，会根据铂电阻的阻值与温度的关系建立仿真模型；掌握铂电阻的测温电路；熟悉LabVIEW虚拟仪器Multisim的导入方法;提出铂电阻测温仪的优化方案。 二.课程设计的任务 在Multisim中，可根据铂电阻阻值与温度的关系建立铂电阻模型，设计一个测温度范围为0~100℃的测温仪。通过本设计，应掌握以下内容： 1）了解铂电阻测温的原理，会根据铂电阻的阻值与温度的关系建立仿真模型。 2）掌握铂电阻的测温电路。 3）会用LabVIEW设计温度显示模板，把电路输出电压值转换成温度及参数的显示。 4）熟悉LabVIEW虚拟仪器向Multisim的导入方法。 三.铂电阻测温电路原理及设计 3.1传感器模型的建立 金属铂电阻器性能十分稳定，在-260～+630℃之间，铂电阻用做标准温度计;在0～+630℃之间铂电阻与温度的关系如下：
基于热敏电阻的数字温度计设计
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
温度监测及报警电路(热敏电阻+LM324)
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。
热敏电阻测温电路的设计说明
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
电子电路设计实验(热电阻温度测量系统的设计与实现)
北京邮电大学 电子电路综合设计实验 课题名称：热电阻温度测量系统的设计与实现
索引 一、概要 1.1、课题名称 热电阻温度测量系统的设计与实现 1.2、报告摘要 为了实现利用热敏电阻测量系统温度，设计实验电路。利用热电阻100为温度测量单元，系统主要包括传感电路、放大电路、滤波电路、转换电路和显示电路五个单元构成。通过包含热敏电阻的电桥电路实现温度信号向电信号的转换，利用三运放差分电路实现放大差模信号抑制共模信号并通过二极管显示二进制数来显示温度值。此电路可以定量的显示出温度的与转换器输入电压的关系，再通过量化就可以实现温度测量的功能。报告中首先给出设计目标和电路功能分析，然后讨论各级电路具体设计和原理图，最后总结本次实验并给出了电路图。 1.3、关键字 测量温度热敏电阻差分放大低通滤波转换 二、设计任务要求 （1）了解掌握热电阻的特性和使用方法。 （2）了解数模转换电路的设计和实现方法。 （3）了解电子系统设计的方法和基本步骤。 （4）设计一个利用热电阻100 为温度测量元件设计一个电子测温系统，用发光二极管显示的输出状态，并模拟测温（实际上实验室给的是300）， 用软件绘制完整的电路原理图（）。 三、设计思路与总体结构图
图1：热电阻温度测量的系统原理框图 如图将系统划分为传感器电路、放大电路、滤波电路、转换电路显示器和电源电路共六个单元。传感器是由100及若干精密电阻和电位器构成的电桥电路组成；放大器是有运放324构成仪表放大器，具有较高的共模抑制比和输入阻抗；滤波电路采用高精度07二阶低通有源滤波器；模数转换电路是用0804进行设计，并利用555N产生频率为1到1.3的时钟信号来使数模转换电路实现实时同步；显示电路由发光二极管构成；电源电路采用变压器、稳压模块和整流桥等器件进行设计。 四、分块电路和总体电路的设计 4.1、温度传感器电路设计 4.1.1铂热电阻 热电阻是利用温度变化是自身阻值随之变化的特性来测量温度的，工业上广泛的用于测量中低温区（-200℃—500℃）的温度。 铂热电阻在氧化性介质中，甚至在高温下，物理、化学性质都比较稳定，因此具有较好的稳定性和测量精度，主要用于高精度温度测量和标准测温装置中。 铂热电阻与温度的关系，在0—630.74℃以内为 在-190-0以内为： 式中为t时的电阻值；是0时的电阻值；t为任意温度值；A、B、C为 分度系数，，。 但是实际实验中的使用的是300，而且根据在实验室的实际测量300在20℃时是325Ω，而且其阻值随着温度的升高而降低。 4.1.2热电阻温度传感器的接入方式 热电阻由于精度高、性能稳定等优点在工业测试中得到广泛应用。流过热电阻的电流一般为4-5，不能过大，否则产生热量过多而导致影响测量精度。
热敏电阻温度测量电路
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
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。
热电阻的单片机测温系统
摘要 电子温度计是日常生活中最普遍的电子产品之一,常用的转换元件有热电阻、热敏电阻、热电偶等,通常我们将这些转换元件通过非电量转化电量的检测方法，结合电量和温度之间的关系,我们可以计算出其温度值。在本课题中将介绍一种利用电阻电桥失衡输出的电压转换温度的设计。在设计中,利用AT89Ｓ系列单片机作为控制器，计算铂电阻（PT100）电量与温度的转换，并在LED显示温度。 关键词:AT８9S52 AＤC0832 Abstraｃt Ｅｌectroｎic ｔｈermomｅｔer iｓin ｄaily liｆeｔhe mｏsｔcommon onｅof elｅctrｏnicｐrｏducｔs, and thｅcoｍｍoｎinterfaｃe ｅlement ｈaveｈe ａt ｒesistａｎce,tｈｅrmal resistanｃｅ, thermocouple，etc., usuaｌly we ｗill these inteｒface eleｍｅnt thrｏｕgh the noｎ-electriciｔy iｎto ｅｌectｒiciｔy d ｅtｅｃtｉon meｔhｏｄs, cｏmｂiｎed ｗｉth powｅr aｎd tｈe relationshiｐbetｗｅen the ｔemperａturｅ, we can ｃａlｃulate the teｍperatｕre value. In tｈis tｏpicｗiｌl introducｅa kind ｏf makｅｕse of the reｓｉsｔａｎce ｂr ｉｄgeｕnｂalanced ouｔｐｕt voltaｇe tｒaｎｓitｉon tｅmｐｅrature design. In the dｅsign,ｔｈe uｓe of AT89S seriｅｓｍicroconｔroｌlｅｒas tｈe contｒｏlｌｅr, ｃａlｃulａtｉoｎof plａtinｕm ｒesiｓｔaｎce（PT１０0) powe ｒand ｔemｐeratｕreｃonveｒsiｏｎ, and inｔhｅLＥＤdｉsplay ｔeｍperature. ?Ｋeyword:AT89Ｓ52 ＡDC0832
(推荐)热敏电阻测温电路
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）℃.
基于单片机的热敏电阻测温系统设计
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
推荐使用的热电阻Pt100测温电路
铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200℃～650℃)范围的温度测量中。 PT100是一种广泛应用的测温元件，在-50~600℃℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势，包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。由于铂电阻的电阻值与温度成非线性关系，所以需要进行非线性校正。校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正，模拟校正有很多现成的电路，其精度不高且易受温漂等干扰因素影响，数字化校正则需要在微处理系统中使用，将Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中，根据电路中实测的AD值以查表方式计算相应温度值。 常用的Pt电阻接法有三线制和两线制，其中三线制接法的优点是将PT100的两侧相等的的导线长度分别加在两侧的桥臂上，使得导线电阻得以消除。常用的采样电路有两种：一为桥式测温电路，一为恒流源式测温电路。其中图1为三线制桥式测温电路，图2为两线制桥式测温电路，图3为恒流源式测温电路。下面分别对桥式电路和恒流源式电路的原理在设计过程中应注意事项进行说明（注：这两个电路本人均有采用及试验，证明可行） 一、桥式测温电路 桥式测温的典型应用电路如图1所示（图1和图2均为桥式电路，分别画出来是为了说明两线制接法和三线制接法的区别）。 测温原理：电路采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源；采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥（其中R1＝R2，VR2为100Ω
精密电阻），当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时，电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放LM324放大后输出期望大小的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片。差动放大电路中R3＝R4、R5＝R6、放大倍数＝R5/R3，运放采用单一5V供电。 设计及调试注意点： 1. 同幅度调整R1和R2的电阻值可以改变电桥输出的压差大小； 2. 改变R5/R3的比值即可改变电压信号的放大倍数，以便满足设计者对温度范围的要求 3. 放大电路必须接成负反馈方式，否则放大电路不能正常工作 4. VR2也可为电位器，调节电位器阻值大小可以改变温度的零点设定，例如Pt100的零点温度为0℃，即0℃时电阻为100Ω，当电位器阻值调至109.885Ω时，温度的零点就被设定在了25℃。测量电位器的阻值时须在没有接入电路时调节，这是因为接入电路后测量的电阻值发生了改变。 5. 理论上，运放输出的电压为输入压差信号×放大倍数，但实际在电路工作时测量输出电压与输入压差信号并非这样的关系，压差信号比理论值小很多，实际输出信号为 4.096*(RPt100/(R1+RPt100)- RVR2/(R1+RVR2)) （1） 式中电阻值以电路工作时量取的为准。 6. 电桥的正电源必须接稳定的参考基准，因为如果直接VCC的话，当网压波动造成VCC发生波动时，运放输出的信号也会发生改变，此时再到以VCC未发生波动时建立的温度-电阻表中去查表求值时就不正确
基于热敏电阻的测温控制系统设计
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。