基于单片机的空调温度控制器设计

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基于MCS-51单片机的空调温度控制器的设计和开发

基于MCS-51单片机的空调温度控制器的设计和开发

目录摘要 (1)关键词 (1)第1章系统总体设计方案 (1)1.1 课题背景 (1)1.2空调温控器的功能设计 (1)第2章系统硬件设计 (2)2.1 单片机 (2)2.2 A/D转换电路 (2)2.2.1 ADC0801介绍 (2)2.2.2 A/D转换电路工作原理 (3)2.3 温度采样电路 (4)2.3.1 AD590型温度传感器 (4)2.3.2 温度采样工作原理 (4)2.4按健开关 (5)2.5温度显示电路 (5)2.5.1 LED驱动 (5)2.5.2 温度显示工作原理 (5)2.6压缩机驱动电路 (5)第3章系统软件设计 (6)3.1软件设计思路 (6)3.2 程序流程 (6)3.3 程序内容编写 (8)第4章结论 (11)致谢 (11)参考文献 (11)英文翻译 (12)附录 (13)基于MCS-51单片机的空调智能温控器的设计与开发陈厚林重庆三峡学院物理与电子工程系电子信息工程专业2005级重庆万州404000摘要本控制电路是以8051单片机为控制核心。

整个系统硬件部分包括温度采样电路,自激式A/D 转换器,按键电路,驱动电路,时序电路,和8段译码器,LED数码显示器。

在配合用汇编语言编制的程序使软件实现,实现空调温度智能转换的基本功能。

本控制电路成本低廉,功能实用,操作简便,有一定的实用价值。

本文从3个方面展开论述,首先是硬件电路的描述;接着软件部分的设计;最后实现功能。

关键词8051单片机温度控制 LED数码显示第1章系统总体设计方案1.1 课题背景电子技术的发展,特别是随着大规模集成电路的产生,给人们的生活带来了根本性的变化,如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃,那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。

目前,单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。

特别是其中的C51系列的单片机的出现,具有更好的稳定性,更快和更准确的运算精度,推动了工业生产,影响着人们的工作和学习。

《2024年基于51单片机的温度控制系统设计与实现》范文

《2024年基于51单片机的温度控制系统设计与实现》范文

《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言在现代工业控制领域,温度控制系统的设计与实现至关重要。

为了满足不同场景下对温度精确控制的需求,本文提出了一种基于51单片机的温度控制系统设计与实现方案。

该系统通过51单片机作为核心控制器,结合温度传感器与执行机构,实现了对环境温度的实时监测与精确控制。

二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器,其具备成本低、开发简单、性能稳定等优点。

硬件部分主要包括51单片机、温度传感器、执行机构(如加热器、制冷器等)、电源模块等。

其中,温度传感器负责实时监测环境温度,将温度信号转换为电信号;执行机构根据控制器的指令进行工作,以实现对环境温度的调节;电源模块为整个系统提供稳定的供电。

2. 软件设计软件部分主要包括单片机程序与上位机监控软件。

单片机程序负责实时采集温度传感器的数据,根据设定的温度阈值,输出控制信号给执行机构,以实现对环境温度的精确控制。

上位机监控软件则负责与单片机进行通信,实时显示环境温度及控制状态,方便用户进行监控与操作。

三、系统实现1. 硬件连接将温度传感器、执行机构等硬件设备与51单片机进行连接。

具体连接方式根据硬件设备的接口类型而定,一般采用串口、并口或GPIO口进行连接。

连接完成后,需进行硬件设备的调试与测试,确保各部分正常工作。

2. 软件编程编写51单片机的程序,实现温度的实时采集、数据处理、控制输出等功能。

程序采用C语言编写,易于阅读与维护。

同时,需编写上位机监控软件,实现与单片机的通信、数据展示、控制指令发送等功能。

3. 系统调试在完成硬件连接与软件编程后,需对整个系统进行调试。

首先,对单片机程序进行调试,确保其能够正确采集温度数据、输出控制信号。

其次,对上位机监控软件进行调试,确保其能够与单片机正常通信、实时显示环境温度及控制状态。

最后,对整个系统进行联调,测试其在实际应用中的性能表现。

四、实验结果与分析通过实验测试,本系统能够实现对环境温度的实时监测与精确控制。

基于单片机的空调温度控制系统设计

基于单片机的空调温度控制系统设计

基于单片机的空调温度控制系统设计作者姓名:杨耀武专业名称:信息工程指导教师:黄宇讲师摘要在自动控制领域中,温度检测与控制占有很重要地位。

温度测控系统在工农业生产、科学研究和在人们的生活领域,也得到了广泛应用。

因此,温度传感器的应用数量居各种传感器之首。

目前,温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发展。

本论文概述了温控器的发展及基本原理,介绍了温度传感器的原理及特性。

分析了DS18B20温度传感器的优劣。

在此基础上描述了系统研制的理论基础,温度采集等部分的电路设计,并对测温系统的一些主要参数进行了讨论。

同时在介绍温度控制系统功能的基础上,提出了系统的总体构成。

针对测温系统温度采集、接收、处理、显示部分的总体设计方案进行了论证,进一步介绍了单片机在系统中的应用,分析了系统各部分的硬件及软件实现。

利用Proteus7.6进行了可行性的仿真,利用单片机开发板验证在实际电路中能起到的效果。

试验证明,这套温度控制器具有较强的可操作性,很好的可拓展性,控制简单方便。

课题初步计划是在普通环境下的测温,系统的设计及器件的选择也正是在这个基础上进行的。

关键词:DS18B20 单片机温度控制1602液晶显示AbstractIn the automatic control area,temperature monitoring and controling have a very important position. The temperature monitoring system has a wildly applying in industry, agriculture, science reasearching and daily life of people. Therefore, the number of applying of the temperature monitoring comes first of all kinds of sensor. At present, the temperature monitoring is transformed from analog type to digital integrated type with a very fast speed.This paper introduces the developing and fundamental of the temperature monitoring, including the character of this kind of sensor. It also analyses the advantage and disadvantage of the temperature monitoring which named DS18B20. On that basis, the paper also has a further analysis of the theoretical basis of the system developing and the circuit design of temperature monitoring. Besides, some discussions about the important parameters also took on desk. At the same time, the auther of this paper also puts forward the composition of totality about this system, which including the different function of the thermometer system. Then a detailed analysis which is about the applying of Microcontrollers and the applying of different parts made by different hardwares and softwares in the system. In order to check the maneuverability and the expansibility of the Microcontrollers system, the auther used Proteus 7.6 to do the testing and got a pretty good result.This system puts the temperature measured in normal situation as a confirm condition. All design and selection of component is also based on this suppose.keywords: DS18B20, Microcontrollers, Temeperature Controling,1602 Liquid Crystal Display目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)前言 (1)1 系统总体设计方案及功能 (2)1.1 温度传感器产品分类与选择 (2)1.1.1 常用的测温方法 (2)1.1.2 温度传感器产品分类 (2)1.1.3 温度传感器的选择 (4)1.2 总体方案的确定 (6)1.3 系统实现框图 (7)2 系统单元电路设计 (7)2.1 系统工作原理 (7)2.2 系统相关硬件及模块介绍 (8)2.2.1 温度采集电路 (8)2.2.2 信号处理与控制电路 (9)2.2.3 温度显示电路 (10)2.2.4 按键功能设置电路 (11)2.2.5 继电器控制电路 (12)2.2.6 存储数据电路 (13)2.2.7 报警、音乐电路 (13)2.2.8 电动机电路 (13)3 仿真软件介绍 (15)3.1 Keil uVision2软件 (15)3.2 Proteus软件 (16)4 系统硬件设计 (18)5 系统软件设计 (20)5.1 DS18B20数据通信概述 (20)5.2 LCD1602液晶数据显示概述 (23)5.2.1 接口信号说明 (23)5.2.2 控制器接口说明 (23)5.2.3 控制接口时序说明 (25)5.3 存储器24C02数据存储概述 (26)5.3.1 I2C 总线的定义 (26)5.3.2 I2C 总线的时序 (26)5.3.3 数据传送 (27)5.4 软件程序设计 (28)6 仿真及实验结果 (30)6.1 程序调试过程中遇到的问题及解决办法 (30)6.2 调试结果 (31)总结 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附件1 系统硬件电路图 (36)附件2 系统软件程序 (37)前言现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。

基于单片机的温度控制器设计与实现

基于单片机的温度控制器设计与实现

基于单片机的温度控制器设计与实现随着科技的不断发展,电器产品已经成为了我们生活中必不可少的重要组成部分。

然而,在电器产品的使用过程中,由于温度不断上升,很容易导致设备出现故障,甚至出现火灾的危险。

因此,研发一种基于单片机的温度控制器就变得十分必要。

一、控制器的设计方案本文提出的基于单片机的温度控制器采用的是DS18B20数字温度传感器来检测当前环境温度。

然后,通过单片机内部的AD转换器将传感器所检测到的模拟量信号转化成数字信号,再经过一系列复杂运算得到目标控制温度。

此时,单片机将模拟输出信号转化成数字信号,通过PWM控制技术产生相应的电压直接驱动加热/冷却设备,完成温度的控制。

二、温度控制器的实现过程温度控制器的具体实现过程如下:1. 初始化单片机GPIO口(上电时预设参数);2. 配置定时器/计数器的工作模式,设置输出控制电平和周期;3. 程序开始执行后,进入循环体中,程序持续读取DS18B20温度传感器所测得的模拟量信号并将其转化成数字量;4. 根据从传感器中读到的模拟信号计算出当前环境的温度并与目标控制温度进行比较。

当当前温度小于目标控制温度时,程序启动加热设备,当当前温度大于目标控制温度时,程序便启动冷却设备。

三、单片机温度控制器的主要特点1. 精度高:该控制器所采用的数字温度传感器DS18B20采用的是DS18B20数字温度传感器,能够实现精度在±0.5℃的测量;2. 控制精准:由于数字技术的应用,温度控制精度非常高,并且与人的手动操作不同,单片机的控制器具备更高的精准控制能力;3. 低成本:由于单片机和传感器都可以大量生产,因此造价非常低廉,成本大大降低。

四、结论基于单片机的温度控制器的研发和应用已经在各种电器产品中得到广泛应用。

本文通过分析设计方案、实现过程和主要特点,揭示了它与其它控制器相比的优点。

综上所述,该温度控制器精度高、控制精确,且成本低廉,可望成为电器产品中的重要构成部分。

基于单片机的温控系统设计与实现

基于单片机的温控系统设计与实现

基于单片机的温控系统设计与实现温控系统是一种可以根据环境温度自动调节设备工作状态的系统。

基于单片机的温控系统是一种利用单片机计算能力、输入输出功能及控制能力,通过传感器获取环境温度信息并实现温度控制的系统。

下面将对基于单片机的温控系统的设计与实现进行详细介绍。

一、系统设计和功能需求:基于单片机的温控系统主要由以下组成部分构成:1.温度传感器:用于获取当前环境温度值。

2.控制器:使用单片机作为中央控制单元,负责接收温度传感器的数据并进行温度控制算法的计算。

3.执行器:负责根据控制器的指令控制设备工作状态,如电风扇、加热器等。

4.显示器:用于显示当前环境温度和控制状态等信息。

系统的功能需求主要包括:1.温度监测:通过温度传感器实时获取环境温度数据。

2.温度控制算法:根据温度数据进行算法计算,判断是否需要调节设备工作状态。

3.设备控制:根据控制算法的结果控制设备的工作状态,如打开或关闭电风扇、加热器等。

4.信息显示:将当前环境温度及控制状态等信息显示在显示器上。

二、系统实现的具体步骤:1.硬件设计:(1)选择适合的单片机:根据系统功能需求选择合适的单片机,通常选择具有较多输入输出引脚、计算能力较强的单片机。

(2)温度传感器的选择:选择合适的温度传感器,常见的有热敏电阻、热电偶、数字温度传感器等。

(3)执行器的选择:根据实际需求选择合适的执行器,如电风扇、加热器等。

(4)显示器的选择:选择适合的显示器以显示当前温度和控制状态等信息,如液晶显示屏等。

2.软件设计:(1)编写驱动程序:编写单片机与传感器、执行器、显示器等硬件的驱动程序,完成数据的读取和输出功能。

(2)设计温度控制算法:根据监测到的温度数据编写温度控制算法,根据不同的温度范围判断是否需要调节设备工作状态。

(3)控制设备的逻辑设计:根据温度控制算法的结果设计控制设备的逻辑,确定何时打开或关闭设备。

(4)设计用户界面:设计用户界面以显示当前温度和控制状态等信息,提示用户工作状态。

基于MCS-51单片机的空调温度控制器的设计和开发

基于MCS-51单片机的空调温度控制器的设计和开发

目录摘要 (1)关键词 (1)第1章系统总体设计方案 (1)1.1 课题背景 (1)1.2空调温控器的功能设计 (1)第2章系统硬件设计 (2)2.1 单片机 (2)2.2 A/D转换电路 (2)2.2.1 ADC0801介绍 (2)2.2.2 A/D转换电路工作原理 (3)2.3 温度采样电路 (4)2.3.1 AD590型温度传感器 (4)2.3.2 温度采样工作原理 (4)2.4按健开关 (5)2.5温度显示电路 (5)2.5.1 LED驱动 (5)2.5.2 温度显示工作原理 (5)2.6压缩机驱动电路 (5)第3章系统软件设计 (6)3.1软件设计思路 (6)3.2 程序流程 (6)3.3 程序内容编写 (8)第4章结论 (11)致谢 (11)参考文献 (11)英文翻译 (12)附录 (13)基于MCS-51单片机的空调智能温控器的设计与开发陈厚林重庆三峡学院物理与电子工程系电子信息工程专业2005级重庆万州404000摘要本控制电路是以8051单片机为控制核心。

整个系统硬件部分包括温度采样电路,自激式A/D 转换器,按键电路,驱动电路,时序电路,和8段译码器,LED数码显示器。

在配合用汇编语言编制的程序使软件实现,实现空调温度智能转换的基本功能。

本控制电路成本低廉,功能实用,操作简便,有一定的实用价值。

本文从3个方面展开论述,首先是硬件电路的描述;接着软件部分的设计;最后实现功能。

关键词8051单片机温度控制 LED数码显示第1章系统总体设计方案1.1 课题背景电子技术的发展,特别是随着大规模集成电路的产生,给人们的生活带来了根本性的变化,如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃,那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。

目前,单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。

特别是其中的C51系列的单片机的出现,具有更好的稳定性,更快和更准确的运算精度,推动了工业生产,影响着人们的工作和学习。

基于单片机的温度控制系统设计及实现

基于单片机的温度控制系统设计及实现

基于单片机的温度控制系统设计及实现温度控制系统是一种常见的自动化控制系统,在很多领域都有广泛的应用。

本文将以基于单片机的温度控制系统设计与实现为主题,依次介绍系统设计和功能实现的相关内容。

一、系统设计1. 概述:本文所设计的基于单片机的温度控制系统旨在实现对温度的监测和控制,具有高精度、稳定性和可靠性。

2. 系统结构:温度控制系统包括温度传感器、单片机、执行机构和显示部分。

温度传感器负责采集环境温度数据,单片机进行数据处理和控制算法的实现,执行机构根据控制命令实时调整环境温度,显示部分将实时温度显示给用户。

3. 硬件设计:- 选型:根据系统需求和经济因素选择适合的单片机和温度传感器。

- 电路连接:将温度传感器连接到单片机的模拟输入引脚,执行机构连接到单片机的输出引脚,液晶显示器连接到单片机的数字输出引脚。

- 电源设计:为系统提供稳定的电源供电,保证系统的正常运行。

4. 软件设计:- 入口函数设计:设置系统初始化参数和变量,配置单片机的引脚输入输出。

- 温度采集:根据采样频率,读取温度传感器的模拟数值,并转换为真实温度值。

- 温度控制算法设计:根据温度数据和设定的控制策略,计算得到控制命令。

- 控制命令输出:将控制命令经过电平转换后输出到执行机构,实现对环境温度的调控。

- 显示设计:将实时温度值显示在液晶显示器上,方便用户观察和调试。

二、功能实现1. 温度采集功能:系统能够实时采购环境温度,通过温度传感器将模拟数值转化为数字信号,以便后续处理。

2. 控制算法实现:根据采集到的温度数据和设定的控制策略,系统能够计算得到相应的控制命令,并及时将命令传输到执行机构。

3. 温度控制功能:执行机构能够根据系统传输的控制命令实时调整温度,保持环境温度在设定范围内。

4. 温度显示功能:系统能够将实时温度值显示在液晶显示屏上,方便用户查看和监控。

5. 报警功能:当温度超出设定范围时,系统能够发出报警信号,以提醒用户注意环境温度的异常情况。

单片机温度控制器设计

单片机温度控制器设计

单片机温度控制器设计一、引言温度控制器是一种广泛应用于工业控制领域的设备,它可以根据设定的温度范围来自动控制物体的温度。

本文将介绍一种基于单片机的温度控制器设计方案。

二、设计原理1. 温度传感器:选用精确可靠的温度传感器,如LM35,通过检测环境温度并将其转换为电压信号。

2. 单片机:选用适当的单片机,如STM32系列,负责温度信号的采集、处理和控制输出。

3. 控制输出:通过继电器或三极管等元件,控制加热装置或制冷装置的工作状态,以实现温度的控制。

4. 显示模块:为了方便用户了解当前温度信息,可以选用LCD显示模块,将温度数据进行实时显示。

5. 供电电源:通过稳压电源模块,为温度控制器提供稳定可靠的电源。

三、硬件设计1. 电路连接:按照传感器、单片机、控制输出、显示模块和供电电源的顺序进行连接,并注意信号线与电源线之间的分隔,以减少干扰。

2. 电气连接:将电路连接至电源,确保供电电源工作稳定。

3. 外壳设计:为了保护电路免受外界环境的干扰,可以设计一个合适的外壳来固定和封装电路。

四、软件设计1. 初始化设置:在程序开始时,进行各模块的初始化设置,包括ADC模块的初始化、定时器的初始化、控制输出口的初始化等。

2. 温度采集:通过ADC模块读取温度传感器的模拟信号,并进行一定的处理,得到代表温度的数字数据。

3. 控制策略:根据温度数据与设定温度的比较结果,确定控制输出的状态,以实现加热或制冷操作。

4. 显示功能:将温度数据通过串口或I2C总线发送至LCD显示模块,以供用户实时了解当前温度信息。

五、测试与调试1. 硬件测试:检查电路连接是否正确,通过示波器或万用表等工具,测量各信号线的电压或电流是否符合设计要求。

2. 软件调试:通过单片机的调试工具,逐步调试程序代码,确保各功能模块正常运行,并能正确响应设定的温度阈值。

3. 性能验证:将温度控制器放置在不同温度环境下,观察并记录控制输出的状态与温度变化的关系,验证温度控制器的稳定性和精度。

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基于单片机的空调温度控制器设计姓名:***学号:B********日期:2015.12.22摘要在自动控制领域中,温度检测与控制占有很重要地位。

温度测控系统在工农业生产、科学研究和在人们的生活领域,也得到了广泛应用。

因此,温度传感器的应用数量居各种传感器之首。

目前,温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发展。

本论文概述了温控器的发展及基本原理,介绍了温度传感器的原理及特性。

分析了各种温度传感器的优劣。

在此基础上描述了系统研制的理论基础,温度采集等部分的电路设计,并对测温系统的一些主要参数进行了讨论。

同时在介绍温度控制系统功能的基础上,提出了系统的总体构成。

针对测温系统温度采集、接收、处理、显示部分的总体设计方案进行了论证,进一步介绍了单片机在系统中的应用,分析了系统各部分的硬件及软件实现。

利用Proteus7.1进行了可行性的仿真,利用Protel DXP 2004进行了电路原理图的绘制,和PCB的制作。

试验证明,这套温度控制器具有较强的可操作性,很好的可拓展性,控制简单方便。

本文详细介绍了一种以单片机89C52为核心的空调温度控制系统。

空调温度控制系统的设计原理以达到更优的系统性能为目的,由单片机完成数据的采集,处理,显示。

该系统以在普通环境下测量到的温度值为确定条件,利用单片机控制空调制冷和制暖来达到所需温度。

课题初步计划是在普通环境下的测温,系统的设计及器件的选择也正是在这个基础上进行的。

关键词:DS18B20 单片机温度控制 LED显示目录第一章前言第二章系统方案的确定2.1 温度传感器产品分类与选择2.1.1 常用的测温方法2.1.2 温度传感器产品分类2.1.3 温度传感器的选择2.2 总体方案的确定第三章系统电路总体设计3.1 系统工作原理3.2 系统硬件设计3.2.1 温度采集电路3.2.2 信号处理与控制电路3.2.3 温度显示电路3.2.4 温度设置电路3.2.5 控制指示电路3.3系统软件设计3.3.1 DS18B20数据通信概述3.3.2 系统流程图设计总结参考文献附录第一章前言现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。

温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量日渐上升。

近百年来,温控器的发展大致经历了以下两个阶段:(1)模拟,集成温度控制器;(2)智能数码温控器。

目前,国际上新型温控器正从模拟式向数字式,由集成化向智能化,网络化的方向发展。

温度控制器是一种温度控制装置,它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制中央空调末端之水阀(风阀)及风机,从而达到改变用户所需温度的目的。

实现以上目的的方法理论上有很多,但目前业界主要有机械式温度控制器及智能电子式两大系列。

普通风机盘管空调温控器基本上是一个独立的闭环温度调节系统,主要由温度传感器、双位控制器、温度设定机构、手动三速开关和冷热切换装置组成。

其控制原理是空调温控器根据温度传感器测得的室温与设定值的比较结果发生双位控制信号,控制冷热水循环管路电动水阀(两通阀或三通阀)的开关,即用切断和打开盘管内水流循环的方式,调节送风温度(供冷量)。

第一代空调温控器主要是电气式产品,空调温控器的温度传感器采用双金属片或气动温包,通过“给定温度盘”调整预紧力来设定温度,风机三速开关和季节转换开关为泼档式机械开关。

这类空调温控器产品普遍存在“温度设定分度值过粗”、“时间常数太大”、“机械开关易损坏”等问题。

第二代空调温控器为电子式产品,温度传感器采用热敏电阻或热电阻,部分产品的温度设定和风速开关通过触摸键和液晶显示屏实现人机交互界面,冷热切换自动完成,运算放大电路和开关电路实现双位调节。

这类智能空调温控器产品改善了人机交互界面,解决了“温度设定分度值过粗”等问题,但仍存在“控制精度不高”、“时间常数大”、“操作较复杂”等问题。

目前国内外生产厂家正在研究开发第三代智能型室温空调温控器,应用新型控制模型和数控芯片实现智能控制。

现在已有国内厂家生产出了智能型室温空调温控器,并已应用于实际工程。

第二章系统方案的确定2.1 温度传感器产品分类与选择温度是日常生活中经常遇到的一个物理量,它也是科研和生产中最常见、最基本的产量之一。

在很多场合都需要对温度进行测控,而温度测控离不开温度传感器,因此,掌握正确的测温方法及温度传感器的使用方法极为重要。

2.1.1 常用的测温方法物体受热后温度就要升高,任何两个温度不同的物体相接触都必然产生热交换,直到两者的温度达到平衡为止。

据此,可以选择某种温度传感器与被测物体接触进行温度测量,这种方法称为接触式测温。

接触式测温常用于较低温度的测量。

此外,物体受热后温度升高的同时还伴有热辐射,因此,可利用温度传感器接收被测物体在不同温度下辐射能量的不同来测量温度,这种测温方法称为非接触式测温。

非接触式测温常用于高温测量。

2.1.2 温度传感器产品分类目前,温度传感器没有统一的分类方法。

按输出量分类有模拟式温度传感器和数字式温度传感器。

按测温方式分类有接触式温度传感器和非接触式温度传感器。

按类型分类有分立式温度传感器(含敏感元件)、模拟集成式温度传感器和智能温度传感器(即数字温度传感器)。

模拟式温度传感器输出的是随温度变化的模拟量信号。

其特点是输出响应速度较快和MPU(微处理器)接口较复杂。

数字式温度传感器输出的是随温度变化的数字量,同模拟输出相比,它输出响应较慢,但容易与MPU接口。

下面对工程中常用的温度传感器做简单介绍。

1.热敏电阻式温度传感器电阻式温度传感器分为热电阻式温度传感器和热敏电阻温度传感器,他们的特点是自身的电阻值随温度而变化。

热敏电阻式利用半导体材料制成的敏感组件,通常所用的热敏电阻温度传感器都是具有负温度系数的热敏电阻,它的电阻率受温度的影响很大,而且随温度的升高而减少,简称NTC。

其优点是灵敏度高,体积小,寿命长,工作稳定,易于实现远距离;缺点是互换性差,非线性严重。

2.热电阻式温度传感器利用热电阻温度系数随温度变化的特性而制成的温度传感器。

称为热电阻温度传感器。

对于大多数金属导体,其电阻值都具有随温度升高而增大的特性。

由于纯金属的温度系数比合金的高,因此均采用纯金属作为热电阻组件。

常用的金属导体材料有铂、铜、铁和镍。

3.热电偶式温度传感器热电偶是一种传统的温度传感器,其测温范围一般为-50到+1600℃,最高可达+2800℃,并且有较高的测量精度。

另外,热电偶产品已实现标准化、系列化,使用时易于选择,可方便地用计算机做线性补偿,因此,至今在测温领域内仍被广泛使用。

它的理论基础是建立在热电效应上,将热能转化为电能。

4.模拟集成温度传感器集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的,因此亦称硅传感器或单片集成传感器。

模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的。

它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC,它属于最简单的一种集成温度传感器。

模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准。

外围电路简单,它是目前在国内外应用较为普遍的一种集成传感器。

5.智能温度传感器智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。

智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶,它也是集成温度传感器领域中最具活力和发展前途的一种新产品。

目前,行许多著名的集成电路生产已开发出上百种智能温度传感器产品。

智能温度传感器具有以下三个显著特点:第一,能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU);第二,能以最简方式构成高性价比、多功能的智能化温度测控系统;第三,它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的,其智能化程度也取决于软件的开发水平。

智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D传感器、存储器(或寄存器)和接口电路。

有的产品还带多路控制器、中央控制器(CPU)、随机存取储存器(RAM)和只读存储器(ROM)。

2.1.3 温度传感器的选择在介绍温度传感器的选择原则之前,首先介绍在测控系统中选择传感器的总原则,本原则适用于各种传感器的选择。

1.选择传感器的总原则现代传感器在原理和结构上千差万别,如何根据具体的测控目的、测控对象以及测控环境合理地选择传感器,是单片机测控系统首先要解决的温度。

当传感器选定之后,与之相配套的测控电路也就可以确定了。

测控结果的成败,在很大程度取决于传感器的选择是否合理。

作为单片机测控系统前向通道的关键部件,在选择传感器时应考虑一下几个方面:(1)根据测控对象与测控环境确定传感器的类型首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。

因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选择,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量对象的特点和传感器的使用条件综合考虑一下一些具体问题:1)传感器的量程;2)被测位置对传感器体积的要求;3)测量方式为接触式还是非接触式;4)传感器信号的引出是有线还是无线;5)是购买传感器还是自行研制传感器以及价格因素等。

在综合考虑上述因素之后就能确定选择何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。

(2)灵敏度的选择通常情况下,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好。

(3)频率响应特性传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,传感器的频率响应好,可测的信号频率范围就宽,传感器的输出信号必须在允许的频率范围内保持不失真,实际上传感器的响应总有一定得延迟,希望延迟时间越来越好。

(4)线性范围传感器的线形范围是指输出信号与输入量成正比的范围。

从理论上讲,在此范围内灵敏度应保持定值。

传感器的线性范围越宽,其量程越大,并且能保证一定的测量精度。

在选择传感器时,当传感器的种类确定之后首先要看其量程是否满足要求。

(5)稳定性传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定性。

影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境。

因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力。

(6)精度的选择精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测控系统测量精度的一个重要环节。

传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要能满足整个测控系统的精度要求就可以了,不必选得太高。

这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。

2.温度传感器的选择温度传感器技术被广泛应用于消费类电子产品、玩具、家用电子产品、工业测控系统以及个人计算机应用中。

传统上分立式温度传感器是最常用的温度传感器元件,而集成温度传感器特点是测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,外围电路简单,它是目前在国内外应用最为普遍的一种温度传感器。

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