温度测量显示电路设计

温度测量显示电路设计
温度测量显示电路设计

测控电路课程设计报告

题目温度测量显示电路设计

指导教师王志娟

学生姓名孙侃

学号 201101704027

专业制造自动化与测控技术

教学单位德州学院机电工程学院

目录

一.摘要 (3)

二.设计目的与意义 (4)

三.方案论证与确定 (5)

3.1系统方案的确定 (5)

3.2传感器方案的确定 (6)

3.3测量显示方案的确定 (6)

四.系统工作原理分析 (7)

五.电路制作与软件调试 (9)

5.1硬件接口 (9)

5.2软件流程 (9)

六.总结.......................................... 错误!未定义书签。

6.1课程设计心得体会 (10)

七.参考文献 (10)

一、摘要

在现今科技高速发展的时代,各行各业对控制和测量的要求越来越高,其中,温度测量和控制在很多行业中都有比较重要的应用,尤其在工业上,如炼钢时对温度高低的控制。要控制好温度,测量是前提,测量的精度影响着后续工序的进行,因此温度测量的方法和选取就显得相当重要了。

本报告介绍了一种温度测量显示电路的实现方法,给出了其硬件连接方式及软件工作流程,并具体说明了微控制器如何通过I2C总线读取数字温度传感器的温度测量值并显示的过程,最后还详细介绍了该系统的应用场合,为温度测量显示电路的实现与应用提供了参考。

关键词:数字传感器;温度测量;CCD图像传感器

二、设计目的与意义

随着电子技术的高速发展,对电子方面人才的要求越来越高,不仅要求其具备相关的专业理论知识,还要求其具有较强的设计、制作等实践动手能力。此次课程设计无疑是对从事测控专业的人的一次很好的锻炼和考验,是培养测控技术的人才的一次良好的机会,为其提供了一个理论知识与实践相结合的平台。通过本次课程设计,引导学生结合所学的测控电路理论知识,思考设计方案,以小组合作方式,分工完成各个部分,从而掌握相关的测量显示电路的设计和调试技术,一方面提高了学生的实践动手和协作能力,另一方面培养了学生综合运用所学理论知识进行工程设计的能力。

通过此次课程设计,可以培养学生的工程设计能力,包括动手能力、独立思考设计能力、解决实际设计过程中遇到的问题以及团队协作能力等,为今后的专业学习和工程实践打下坚实的基础。

三、方案论证与确定

3.1系统方案的确定

该方案为ICL7107 A/D转换&译码方案。

常见A/D转换器的转换方式有非积分式和积分式两类,如逐次逼近比较式A/D转换、斜坡电压式A/D转换等属于非积分式,其特点是转换速度快,但抗干扰能力差。电压反馈型V-F变换、双积分式A/D转换则属于积分式,其特点是抗干扰能力强、测量精度高,但转换速度低,在转换速度要求不太高的情况下,获得广泛应用。

工作方框图如图1所示:

图1 系统方案工作框图

电路原理图如图2所示:

图2 系统方案电路原理图

3.2传感器方案的确定

很多系统都需要实现温度的测量,有些温度测量工作还必须通过远程来操作。这些远程温度测量系统通常只能使用电池供电,为了使这些远程温度测量系统获得尽可能长的工作时间,要求系统的功耗降到最低[1]。德州仪器超低功耗的MSP430微控制器和TMP100数字温度传感器都有低功耗的工作模式,由MSP430和TMP100实现的温度测量与显示系统使用一个3 V/220 mAh的电池供电可以连续工作超过10A的时间。

3.3测量显示方案的确定

本设计并实现的系统就可以应用于一个用于温度检测的CCD图像处理系统。系统用CCD摄像机作为传感器,摄取高温发光体的视频图像经A/D转换后送到系统处理并用LCD显示,利用图像的颜色信息计算出用户选定的点的温度值。并显示在LCD屏上。目前的CCD图像测温系统基本上都是用计算机+图像采集卡实现的,较为笨重,移动不便。本文实现的测温系统与以往的不同,它可以作为一个便携式的可移动的图像测温系统,系统的升级变更也非常方便。

四、系统工作原理分析

MSP430与TMP100的I2C通信主要通过软件来实现,硬件上需要占用MSP430的2个通用I/0功能管脚(见图I)。TMP100的寻址配置支持在I2C总线上通过2个地址管脚最多连接8个独立设备[2]。TMP100的地址管脚连接方式与地址的对应关系见表2

在本系统中这两个地址管脚一开接地,此时TMP100的7位地址被设置为1001000(见表2)。所有对TMP100寄存器的写入指令需要首先发送一个设备地址(7位地址+写标志WR),紧接着是一个8位寄存器地址指针。寄存器地址指针指明TMP100的3个可写寄存器(配置寄存器、温度上限寄存器和温度下限寄存器)中的哪个将被控制器更新。本系统中为了在每一次的程序主循环中使用“单步”模式发起一个新的温度测量周期,需要对TMP100的配置寄存器进行写入的操作。其他的寄存器也可以使用同样的方法来更新。

由于TMP100的温度测量数据寄存器是一个12位的只读寄存器,因此从TMP100读取温度测量数据需要读取2个字节,共16位,MSB在前。最终的温度数值取决于期望得到的分辨力,分辨力由控制寄存器的第6,7位(RO和R1)配置。由表3可以看出分辨力越低温度数值的读取速度越快。上电默认的是9位有效温度数值,对应0.5℃的分辨力。这个配置也是本系统中采用的配置。温度数值的有效位数之外的位将被忽略[3]

对于一般的温度测量显不系统(例如恒温器)而言,1℃的分辨力可能已经足够了,在这种应用中,读取的第2个字节(8位LSB)就可以被忽略掉了,因为1℃分辨力的温度数值第1个字节的8位就足以存放了(参见表4)。对第1个字节的传输不予以响应则第2个字节将不会被读取。并且对于显不1℃分辨力摄氏温度的应用而言已经足够了。

五、电路制作与软件调试

5.1 硬件接口

系统硬件组成如图1所示,MSP430与TMP100的硬件接口还需要连接一些分立元件。系统电源由一个3V锂电池和0.1μF的去耦电容组成。RST输入端需要接一个68kΩ的上拉电阻,在MSP430的CPU关电期间需要一个32.768 kHz 的晶振提供待机模式下的时钟源。根据飞利浦I2C的规范要求,需要将两个10 k Ω的上拉电阻分别接在TMP100的SCL(时钟输入)和SDA(数据I/0)管脚。读出的温度测量值通过一个3.5 in的LCD来显示。 MSP430F413集成的LCD驱动支持最多24段驱动输出以及4个通用输出总共支持96种可能的分段显示。本系统的LCD使用一个通用输出共24段驱动输出。

5.2 软件流程

如图2所示

六、总结

6.1课程设计心得体会

本次课程设计,我们组成功完成了数字温度计的设计、制作与调试。三天的时间里,我们分工合作,最后的调试工作我们共同参与,遇到了不少问题,大家从电路、程序中寻找出错的原因(负责检查自己负责的那部分,并作相应修改),经过讨论、思考找到解决的方法,使得最终用程序调试电路显示成功。在这里,很感谢与我共同奋斗的我们组的成员。

这次课程设计我受益匪浅,也是进实验室以来的又一次不错的经历。团队协作做出来的作品,每一部分都不可或缺,既要分工又要合作,这样才能有更佳的效果。

七、参考文献

[l]沈建华,杨艳琴,翟晓曙. MSP430系列16位超低功耗单片机原理

与应用[M].北京清华大学出版社,2004.

[2]谢兴红,林凡强,吴雄英.MSP430单片机基础与实践[M].北京北

京航空航天大学出版社,2008.

[3]THE FC-BUS SPECIFICATION VERSION 2.1[S]. Philips Semicon-

ductors, 2009.

[4]MSP430 4xx Uscr's Guidc [Z].Texxs Instruments ,2007.

[5]孙友伟.基于(UPON的h一代数字有线电视接入网络[J].电视技术,

2008,32(10):51-53.

[6]田启川,潘泉,赵春晖,等.采用CCD图像传感器的测温力法及实

验研究[J].自动化技术与应用,2009(1):66-69.

变电站无线温度监测系统设计与实现

第31卷第2期2 0 1  3年2月水 电 能 源 科 学 Water Resources and PowerVol.31No.13 Feb.2 0 1  3文章编号:1000-7709(2013)02-0207- 05变电站无线温度监测系统设计与实现 朱 文1, 袁 成2,张 甦2,孟 晓1,胡 炎1,邰能灵1(1.上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;2.上海市电力公司超高压输变电公司,上海200063 )摘要:为实现对变电站设备关键部位的温度全天候实时自动采集和告警,采用无线通信技术,设计了一套变电站无线温度监测系统。数据采集模块利用基于ZigBee无线通信协议和Modbus总线通信协议的通信网络将传感器采集到的数据传入工控机中,数据存储与告警模块负责对不同类型的数据分析归类并对其进行合理的建模,数据应用模块通过客户端将温度与告警信息展示。该系统已在变电站现场成功运行,验证了系统设计的合理有效性。 关键词:变电站;温度监测系统;无线通信;数据建模;ZigBee协议;温度告警中图分类号: 文献标志码:A 收稿日期:2012-07-09,修回日期:2012-07- 31作者简介:朱文(1988-),男,硕士研究生,研究方向为电力系统保护与控制,E-mail:zhuwen123@sjtu.edu.cn通讯作者:邰能灵(1972-),男,教授、博导,研究方向为电力系统继电保护及智能电网输配电技术,E-mail:ultai@sj tu.edu.cn 为保证电力系统的安全稳定运行, 降低由于设备温度过高造成的生产和经营损失,对变电站关键和易于发热的设备温度进行实时监测十分必 要。传统方法有远红外测温法[ 1]、温蜡片法[2] 等,其中远红外测温法效果最好,但成本高,需人工进行检测,而温蜡片法测温也需人工定期巡视蜡片的颜色以判断温度,这两种方法显然无法满足自动测温的需求。近年来,随着微机技术和网络技术的发展,变电站温度监测技术也在不断发展,但大多着力于某一模块的改进,缺乏对其系统性和后 续扩展性等考虑[ 3,4 ]。鉴此,本文设计了一种新型的自动化程度高、全天候实时监测、扩展性强的无线测温系统,可实现对变电站关键设备的温度进行全自动、 全天候实时监测,并在异常时发出告警。! 系统框架 构建了一个包含数据采集 、传输、存储和处理的温度告警系统,并充分考虑了各模块的扩展性,便于系统后续功能的增加和改进。综合运用多种先进技术手段,包括ZigBee无线通信技术、Modbus总线通信技术、内存库技术、Web技术等,构建了变电站无线温度监测系统,见图1。 " 数据采集模块 该模块是温度监测系统的基础,系统正常运行依赖于数据采集模块所采集的数据。因此,数 图1 系统框架图 Fig.1 Schematic diagram of sy stem framework据采集模块选用合适温度传感器及合理设计测温点和数据传输方式等,以保证数据采集的实时性、可靠性及扩展性。 "$! 温度传感器 温度传感器的性能直接决定了系统的测量精度、可靠性和稳定性。本系统(图2)采用的无线温度传感器是由数字式温度传感器、控制电路、无线通信接口和高性能电池组成,温度测量范围-50.0~1 25.0℃,测量精度0.5℃,分辨率0.007  8℃,满足变电站温度测量的精度与范围的要求。同时,其使用年限超过8年,具备电量告警功能,当电池电压过低时告警,提示及时更换电池。 图2 温度传感器系统原理图 Fig.2 Schematic of temperature sensor sy stem

温度检测电路

第1章绪论 1.1 引言 温度检测在自动控制系统电路设计中的使用是相当广泛的,系统往往需要针对控制系统内部以及外部环境的温度进行检测,并根据温度条件的变化进行必要的处理,如:补偿某些参数、实现某种控制和处理、进行超温告警等。因此,对所监控环境温度进行精确检测是非常必要的,尤其是一些对温度检测精度要求很高的控制系统更是如此。良好的设计可以准确的提取系统的真实温度,为系统的其他控制提供参考;而相对不完善的电路设计将给系统留下极大的安全隐患,对系统的正常工作产生非常不利的影响。本文结合实践经验给出两种在实际应用中验证过的设计方案。 1.2 设计要求 1.确定设计方案画出电路图 2.完成所要求的参数计算 3.对电路进行焊接与组装 4.对电路进行调试 5.写出使用说明书 1.2.1 设计题目和设计指标 设计题目:温度检测电路 技术指标:1. 量程:0-30摄氏度 2. 两位数码管显示 1.2.2 设计功能 1. 温度检测

2. 信号调理 3. 数码显示 1.2.3 硬件设计 1.传感器可选择LM35(因为热敏电阻的精度不高)。 2.模数转换,译码可选择集成芯片ICL7107芯片。 3.显示电路可以选择数码管三位显示室温。 1.3 需要做的工作 1.器件选型 2.原理图绘制 3.各个流程设计 4.仿真之后做出实物

第2章电路的方框图 2.1 数字温度计电路原理系统方框图 数字温度计电路原理系统方框图,如图1-1所示。 图1-1 电路原理方框图 2.2 方框图工作流程介绍 通过温度传感器采集到温度信号,经过放大电路送到A/D 转换器,然后通过译码器驱动数码管显示温度。在温度采集过程中我们选择多种传感器进行比较,但我们最终选择LM35温度传感器,因为它校准方式简单,使用温度范围适中。在A/D转换和译码的过程中,我们选择了ICL7107芯片,因为他集模数转换与译码器于一体,使得外围电路简单,易于焊接,而且抗干扰能力强。

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)

基于单片机的多功能温度检测系统的设计翻译

基于单片机的多功能温度检测系统的设计一、引言 随着社会的发展和技术的进步,人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业,市场上的产品层出不穷。温度检测及显示也逐渐采用自动化控制技术来实现监控。本课题就是一个温度检测及状态显示的监控系统。二、系统方案 本系统采用AT89S52 作为该系统的单片机。系统整体硬件电路包括,电源电路,传感器电路,温度显示电路,上下限报警电路等如图1 所示。图中报警电路可以在被测温度不在上下限X围内时,发出报警鸣叫声音。温度控制的基本原理为:当DSl8B20 采集到温度信号后,将温度信号送至AT89S52 中处理,同时将温度送到LCD 液晶屏显示,单片机根据初始化设置的温度上下限进行判断处理,即如果温度大于所设的最高温度就启动风扇降温;如果温度小于所设定的最低温度就启动报警装置。温度控制器的原理图二三、系统硬件设计1.单 片机AT89S52 的介绍 AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器,具有8K 可编Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash,使AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案[5]。AT89S52 具有以下标准功能:8k 字节Flash,256 字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6 向量2 级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2 种软

基于单片机的无线温度计设计报告

五邑大学信息工程学院 课程设计报告 课程名称:无线温度检测器 专业:电子信息工程 班级: 学号: 姓名: 指导教师: 设计时间:2016年10月 评定成绩:

无线温度监测器 一、设计任务与要求 1.实时获取被测对象温度,温度测量范围:-10℃~+45℃;测量精度:±0.1℃。 2.无线传输实时获取的温度值,传输距离≥10m。 3.实时显示接收到的温度值。 4.基于单片机实现。 二、课题分析与方案选择 在日常生活及工业生产过程中,经常要用到温度的检测及控制,温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。无线系统具有不借助外部网络、不受布线限制的优点。本次课程设计把这两部分结合起来,用无线数据传输技术来实现温度传感器的温度数据采集。 方案一:传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,这些方法的缺点是硬件电路相对复杂,需要比 较多的外部硬件支持。 方案二:采用DS18B20作为温度监测元件,并且基于STC89C52单片机设计温度测量及报警电路。 本次设计采用方案二,采用无线收发模块NRF24L01来实现无线传输功能,温度测量范围-55℃~+125℃,使用LCD液晶显示,并且能设置温度报警上下限。 三、单元电路分析与设计 1.原理分析 单片机STC89C52具有低电压供电和体积小等特点,晶振采用12MHz。复位电路采用上电加按钮复位。 晶振电路复位电路 显示电路:显示电路采用LCD1602,滑动电阻R6用来调节背光亮度。

显示电路 报警电路 当单片机通电后,进入温度报警上下限调节,此时显示软件设置的温度报警上线,按s2对报警温度进行加一,按s3对报警温度进行减一。当实际温度超过所设温度上下限时,单片机P3.0口会输出高电平,红色led灯会亮起。 温度传感器: DS18B20 温度传感器是美国DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器,与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。DS18B20 的性能特点如下: 1、独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信; 2、多个DS18B20 可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能 3、无须外部器件; 4、可通过数据线供电,电压范围为3.0~5.5V; 5、零待机功耗; 6、温度以9或12位数字; 7、用户可定义报警设置; 8、报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件; 9、负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作; DS18B20采用寄生电源供电方式,此时DS18B20 的1 脚接地,2 脚作为信号线,3 脚接电源。由于单线制只有一根线,因此发送接口必须是三态的。

基于单片机的温度检测与控制系统的设计(论文)开题报告

河南中医学院 本科生毕业设计(论文)开题报告 题目:基于单片机温度检测与控制系统设计 院系:信息技术学院 专业:计算机科学与技术 班级:2010级计科班 学号:2010180042 学生姓名:郭文珠 指导教师:谢志豪 2013年11月13日 一、立题依据(包括研究的目的与意义及国内外现状): 研究的目的与意义 这次毕业设计选题的目的主要是让我们将所学的知识应用与生活当中,掌握系统总体设计的流程,方案的论证,选择,实施与完善。通过对温度控制系统的设计、制作、控制、测试的全过程,提高对单片机的认识和实际操作的能力,初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求,培养自己的研发能力,提高自己的查阅资料,语言表达和理论联系实际的能力。 温度控制无论在日常生活还是工业生产中都有分厂重要的作用,随着社会经济的高速发展,更多方面对温度控制的可靠性和稳定性有了更高的要求,而单片机进行温度的调节就具备很高的可靠性[1]。 国内外现状 国外对温度控制技术研究较早,始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表,采集现场信息并行指进示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统[2]。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快,一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展[3]。我国对于温度测控技术的研究较晚,始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上,才掌握了温度室内微机控制技术,该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展[4]。在技术上,以单片机控制的单参数单回路系统居多,尚无真正意义上的多参数综合控制系统,与发达国家相比,存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度,生产实际中仍然有许多问题困扰着我们,存在着装备配套能力差,产业化程度低,环境控制水平落后,软硬件资源不能共享可靠性差等缺点[5]。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化,集成化,系统的各项性能指标更准确,更加稳定可靠。 二、研究主要内容(包括计划解决的具体问题或实现的基本功能,研究中的重难点分析、实用性及创新性分析,预期达到的成果等。不得低于800字): 计划实现的基本功能 温度控制系统主要是完成温度信号采集、处理、显示等功能[6]。设 计叙述了基于单片机的温度检测与控制系统的设计,包括硬件的设计以 及软件的设计,该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行 采集,把温度转成变化的电压,然后由放大器将信号放大,通过转化器

基于单片机的温度测量系统设计(DOC)

基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要:本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足,提出了一种基于STC单片机,采用Pt1000温度传感器,通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了,铂热电阻测量温度的原理,基于STC实现铂热电阻阻值测量,牛顿迭代法计算温度,给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证,该系统测量精度高,线性好,具有较强的实时性和可靠性,具有一定的工程价值。 关键词:STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application. Keywords: STC single chip computer,Pt1000temperature sensor,platinum thermistor’s resistance,Newton Iteration Method 0 引言 精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高,而温度控制的核心正是温度测量。 目前在国内,应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。 (1) 热电偶的温度测量范围较广,结构简单,但是它的电动势小,灵敏度较差,误差较大,实际使用时必须加冷端补偿,使用不方便。 (2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器,具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点,适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵,在国内测温领域的应用还不是很广泛。 (3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点,但其阻值与温度变化成非线性关系,在测量精度较高的场合必须进行非线性处理,给计算带来不便,此外元件的稳定性以及互换性较差,从而使它的应用范围较小。 (4)铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它 的价格相对于热敏电阻要高一些,但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范

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。

基于DS18B20的多点温度测量系统设计

一、绪论 1.1 课题来源 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量,也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量,是国际单位制七个基本量之一,同时它也是一种最基本的环境参数。人民的生活与环境温度息息相关,物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中,在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室、农场塑料大棚甚至人们的居室里经常需要对环境温度进行检测,并根据实际的要求对环境温度进行控制。比如,发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内;许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行。炼油过程中,原油必须在不同的温度和压力条件下进行分流才能得到汽油、柴油、煤油等产品;没有合适的温度环境,许多电子设备不能正常工作,粮仓的储粮就会变质霉烂,酒类的品质就没有保障。可见,研究温度的测量具有重要的理论意义和推广价值。 随着现代计算机和自动化技术的发展,作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件,温度传感器的作用日益突出,成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具,其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求。 本设计要求系统测量的温度的点数为4个,测量精度为0.5℃,测温范围为-20℃~+80℃。采用液晶显示温度值和路数,显示格式为:温度的符号位,整数部分,小数部分,最后一位显示℃。显示数据每一秒刷新一次。 1.2 课题研究的意义 21世纪科学技术的发展日新月异,科技的进步带动了测量技术的发展,现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化,我们已经进入了高速发展的信息时代,测量技术也成为当今科技的主流之一,被广泛地应用于生产的各个领域。对于本次设计,其目的在于: (1)掌握数字温度传感器DS18B20的原理、性能、使用特点和方法,利用C51对系统进行编程。

温度传感器论文..

温度传感器设计论文题目:基于DS18B20温度传感器的智能测温仪 学院:物理与电子工程学院 专业: 姓名: 学号:

目录 目录------------------------------------------------------------------------------1 摘要------------------------------------------------------------------------------2 一、传感器概诉-------------------------------------------------------------3 1、传感器及温度传感器发展现状-------------------------------------3 2、主要元器件介绍-------------------------------------------------------3 二、课程设计主要内容----------------------------------------------------6 1、课程设计名称----------------------------------------------------------6 2、设计要求、目的及意义----------------------------------------------6 三、设计达到的指标-------------------------------------------------------7 四、传感器设计原理-------------------------------------------------------7 1、三个重要组成部分----------------------------------------------------7 2、DS1802工作原理------------------------------------------------------7 3、DS1802内部结构图---------------------------------------------------8 4、程序流程图--------------------------------------------------------------9 5、proteus仿真原理图----------------------------------------------------9 五、实验过程-----------------------------------------------------------------10 1、前期准备-----------------------------------------------------------------10 2、课程设计过程-----------------------------------------------------------10 3、个人主要工作及遇到问题--------------------------------------------11 六、数据分析与结论--------------------------------------------------------11 七、课程设计总结、思考与致谢-----------------------------------------12 八、参考文献-----------------------------------------------------------------14 九、附录-----------------------------------------------------------------------15

温度检测显示系统设计

毕业设计 设计题目温度监测显示系统设计 系部信息工程系 专业电子信息工程 班级电子0601 学号063001020001 姓名宋天诗 指导老师王珊珊 温度检测显示系统 一、设计要求 1.以传感器,单片机,数码管等元器件,设计一个温度检测系统,并通过显示器件,显示出温度数据。 2.熟练应用protel99,运用protel99设计温度检测显示系统。

3.理解温度检测系统的原理。 二、总体概要设计 本系统是以温度传感器、数码管和单片机为核心元器件建立起来的温度检测显示系统。通过对单片机和传感器的研究,通过A/D转换器的应用,使本系统实现了温度信号到模拟信号再到数字信号的转换。设计中还使用了译码器74LS47、数码管、稳压管等元器件。 温 度 传感器 单片机数码管采集后 的数据 处理后 的数据 检测 温度 图1 系统总体框图 本设计主要包含温度检测和显示电路两个部分。 1.温度检测部分 主要由温度传感器、运算放大器和A/D转换器三部分组成。 温度传感器LM134产生的输入信号由运算放大器ICL7650后,A/D转换器MC14433将运算放大器输出的模拟信号转换成数字信号输入80C51单片机,由于MC14433 的 A/D转换结果是动态分时输出的BCD码,Q0~Q3和DS1~DS4 都不是总线式的。因此,MCS-51 单片机只能通过并行I/O 接口或扩展I/O 接口与其相连。 温度信号检测通道的总增益是由温度传感器、运放和A/D转换器三个环节的增益 做决定。在本设计中,前两个环节的增益是固定的,只用电位器 r W作为整个输入通道的增益环节。这样有利于整个设计的调试。 2.显示电路 本设计采用动态扫描输入法,由单片机8051输出数码管段选信号,经译码器驱动器芯片74LS47驱动后数码管发光显示。 三、各单元模块设计与分析 1.温度传感器 传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、 显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 LM134是一种新型的硅集成温度传感器,它不同于一般诸如热敏电阻、温差电偶以及半导体PN结等传统的温度传感器。它是根据下述原理设计而成的,即工作在不同电流密度下的两只相同晶体管,其基、射结的结电压之差△V_(be)与绝对温度T严格成正比。因而该器件的突出优点是在整个工作温区范围内(-55℃~+125℃)输出电流几乎与被测温度成线性关系,这样,就可省去非线性校正网络,使用简便。此外,它还具有下列特点: (1)起始电压低(低于1.5V),而器件耐压较高,因而电源电压适用范围宽(在3~40V之间)。 (2)灵敏度高(1μA/K),输出信号幅度大。一般情况下,不必加中间放大就可直接驱动检测系统,例如双积分型A/D转换器5G14433或ICL7106等。从而消除了中间环节所引入

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:

一种多点测温系统的设计

一种多点测温系统的设计 1 温度传感器DS18B20 介绍DALLAS 公司单线数字温度传感器DS18B20 是一种新的“一线器件”,它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而 且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新 概念。DS18B20 支持“一线总线”接口,测量温度范围为-55℃~+125℃,在- 10℃~+85℃范围内,精度为±0.5℃;通过编程可实现9~12 位的数字值读数方式;可以分别在93.75ms 和750ms 内将温度值转化为9 位和12 位的数字量。每个DS18B20 具有唯一的64 位长序列号,存放于DS18B20 内部ROM 只读存储器中。DS18B20 温度传感器的内部存储器包括1 个高速暂存RAM 和1 个非易失性的电可擦除E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL 和结 构寄存器。暂存存储器包含了8 个连续字节,前2 字节为测得的温度信息,第 1 个字节为温度的低8 位,第 2 个字节为温度的高8 位。高8 位中,前4 位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”);第 3 个字节和第 4 个字节为TH、TL 的易失性 拷贝;第5 个字节是结构寄存器的易失性拷贝,此三个字节内容在每次上电复 位时被刷新;第6、7、8 个字节用于内部计算;第9 个字节为冗余检验字节。所以,读取温度信息字节中的内容,可以相应地转化为对应的温度值。表1 列 出了温度与温度字节间的对应关系。 2 系统硬件结构系统分为现场温度数据采集和上位监控PC 两部分。图1 为系统的结构图。需要指出的是,下位机可以脱离上位PC 机而独立工作。增加 上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集部分 采用8051 单片机作为中央处理器,在P1.0 口挂接10 个DS18B20 传感器,对10 个点的温度进行检测。非易失性RAM 用作系统温度采集及运行参数等的缓 冲区。上位PC 机通过RS485 通信接口与现场单片微处理器通信,对系统进行

数字式温度测量电路的设计

泰山职业技术学院 毕业设计(论文) 题目:数字式温度测量电路设计 系部:汽车电子工程系 专业:应用电子 学号: 学生姓名:赵志广 指导教师:刘勇 职称:指导老师 二OO 年月日

泰山职业技术学院 毕业论文(设计)任务书 课题名称:数字式温度测量电路设计 系部:汽车与电气工程系_________ 专业:应用电子_________________ 姓名:赵志广___________________ 学号:_________________________ 指导教师:刘勇_____________________ 二〇〇年月日

摘要 温度是一种最基本的环境参数,人们生活与环境温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在工业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法和控 制具有重要的意义。 本设计是一款简单实用的小型数字温度计,所采用的主要元件有传感器18B20,单片机AT89S52,,四位共阴极数码管一个,电容电阻若干。本次数字式温度测量计的设计共分为五部分,主控制器,LED显示部分,传感器部分,复位部分,时钟电路。本论文首先是对其工作原理进行了叙述,然后对其各个电路进行分析与设计,最后完成整 个系统的设计。 【关键词】数字式温度测量电路、单片机、AT89C52、温度传感器、DS18B20 Digital temperature measurement circuit design Author: Directed by: Abstract:The temperature is a basic environmental parameters of people's lives are closely related to the ambient temperature in industrial processes require real-time measurements of temperature, is also inseparable from the temperature measurement in industrial production of temperature measurement and control of importantsignificance. This is a simple and practical design small digital thermometer, the main components of the sensor 18B20 MCU AT89S52 is, four digital cathode tube one, capacitive resistance of certain The design of the digital temperature gauge is divided into five parts, the main controller, LED display, sensor parts, reset part of the clock circuit. Firstly, its working principle is described and its various circuit analysis and design, to finalize the design of the entire system. Key words:Microcontroller, AT89C52, temperature sensor, DS18B20 第一章概述 1.1 电路功能和组成 数字式测量电路应具有下列基本功能; 1、能把温度转换为成比列的模拟电信号(电流或电压等)。 2、把模拟电信号变换成数字信号。 3、最后用过数字电路(计数、译码和显示)直接指示出温度值。 根据上述基本功能的要求,可画出数字式测温电路的方框图,如图1所示。它主要包括;温度变换处理器、A/D转换器和计数、译码、显示三大部分。 由图可以看出,在电路组成上数字式测温电路与其它数字式测量电路(比如数字式电压表等),有许多相同之处,差别仅在于测温电路多了温度变换和处理部分,这部分的作用是; 1、要把温度(非电量)转换成与之成比例的电信号 2、对转换后的电压进行线性化,零点校正等处理并加以放大。

基于单片机的智能温度检测器设计论文

目录 第1章绪论................................................................... - 1 - 1.1课题研究的背景及意义 ................................................ - 1 - 1.2单片机的意义和本设计特点............................................ - 1 - 第2章硬件设计............................................................... - 2 - 2.1系统总设计结构图 ..................................................... - 2 - 2.2蜂鸣器、LED和按键简介............................................... - 2 - 2.3主控芯片AT89C51单片机的简介........................................ - 3 - 2.4LCD1602液晶简介 ..................................................... - 4 - 2.5DS18B20温度传感器简介............................................... - 5 - 2.6系统电路设计.......................................................... - 5 - 2.7总电路设计........................................................... - 12 - 第3章软件设计 ............................................................. - 12 - 3.1系统软件设计整体思路................................................ - 12 - 3.2系统软件设计流程图.................................................. - 18 - 第4章程序仿真调试......................................................... - 19 - 4.1程序调试用到的软件及工具........................................... - 19 - 4.2 KEIL C51简介........................................................ - 19 - 4.3软件开发环境的搭建.................................................. - 19 - 4.4Proteus介绍......................................................... - 20 - 4.5仿真结果 ............................................................. - 21 - 第5章总结.................................................................. - 24 -

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

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