基于热敏电阻的数字温度计
数字温度计原理
数字温度计原理数字温度计是一种利用数字信号来表示温度值的温度测量仪器，它是现代工业和生活中常用的一种温度测量设备。
数字温度计的原理是基于热敏元件的电阻值随温度变化而变化的特性，通过测量电阻值的变化来确定温度值。
下面我们将详细介绍数字温度计的工作原理。
数字温度计的核心部件是热敏元件，常用的热敏元件有热敏电阻、热电偶和半导体温度传感器等。
其中，热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的元件，它的电阻值随温度的升高而减小。
数字温度计利用热敏电阻的这一特性来实现温度测量。
当热敏电阻与电路连接后，其电阻值会随温度的变化而发生变化，通过测量电阻值的变化，就可以确定所测温度的数值。
数字温度计通常还包括一个模拟-数字转换器（ADC）和微处理器。
热敏电阻的电阻值的变化会转化为模拟信号，ADC负责将这个模拟信号转换为数字信号，然后微处理器对这个数字信号进行处理，最终将其显示为温度数值。
通过这样的一系列过程，数字温度计实现了对温度的精确测量和显示。
除了热敏电阻，数字温度计还可能采用其他类型的热敏元件，比如热电偶和半导体温度传感器。
热电偶是利用两种不同金属导体在不同温度下产生的热电势来测量温度的元件，而半导体温度传感器是利用半导体材料的电阻随温度变化而变化的特性来测量温度的元件。
不同类型的热敏元件在数字温度计中的应用原理略有不同，但基本的测温原理是相似的，都是利用热敏元件的特性来实现温度测量。
总的来说，数字温度计的原理是利用热敏元件的电阻值随温度变化而变化的特性，通过测量电阻值的变化来确定温度值，然后将其转化为数字信号进行显示。
不同类型的热敏元件在数字温度计中的应用原理略有不同，但基本的测温原理是相似的。
数字温度计在工业生产、医疗卫生、环境监测等领域有着广泛的应用，其原理的了解对于正确选择和使用数字温度计具有重要意义。
热敏电阻数字温度计的设计实验报告
热敏电阻数字温度计的设计实验报告
本次实验旨在设计一种基于热敏电阻的数字温度计，通过实验验证其可行性和精确性。
实验过程中，我们首先购买了一些热敏电阻和其他所需的元器件，包括电容、电阻、运放等。
然后按照电路图设计，进行了实际的电路连接和调试。
在调试过程中，我们需要注意电路的稳定性和输入电压的范围，以免影响实验结果。
在完成电路搭建和调试后，我们通过连接计算机和显示器，测试了温度计的输出精确度和稳定性。
实验结果表明，该数字温度计具有较高的精确度和稳定性，可满足实际应用的需求。
综上所述，基于热敏电阻的数字温度计设计实验成功完成，并且具有较高的精确度和稳定性，为实际应用提供了可靠的参考数据。
- 1 -。
(完整版)基于热敏电阻的数字温度计
基于热敏电阻的数字温度计专业班级：机械1108组内成员：罗良李登宇李海先指导老师：**日期： 2014年6月12日1概述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。
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。
将输出的微弱电压信号放大，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。
2设计方案2.1设计目的利用51单片机及热敏电阻设计一个温度采集系统，通过学过的单片机和数字电路及面向对象编程等课程的知识设计。
要求的功能是能通过串口将采集的数据在显示窗口显示，采集的温度达一定的精度2.2设计要求使用热敏电阻类的温度传感器件利用其温感效应，将随被测温度变化的电压或电流用单片机采集下来，将被测温度在显示器上显示出来。
3系统的设计及实现3.1系统模块3.1.1 AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
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。
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图3-1方案一系统框图方案二：温度检测部分采用传统的热敏电阻，热敏电阻的阻值随环境温度变化而变化，将热敏电阻与固定电阻串联后分压，经A/D转换器将其转换为单片机可识别得二进制数字量，然后根据程序查表得到温度值，单片机主要控制LED显示器显示正确的温度值，并根据设置的上下限控制继电器动作，从而控制外部负载。
该方案的原理框图如图3-2所示。
基于热敏电阻的数字体温计
了一种高 精度低 功耗便携 式数字体 温计 。 详细介绍 了该系 统原理框架 ，Ｎ Ｔ Ｃ热敏 电阻特性 ，Ａ Ｄ 温 度采样 原理，ｌ ６位 ∑一△ 模 数转换器和软件的实现 。 在 实际应 用中 以高精度 、 低功耗 、 测量时间短、 方便携带等优点替代传统的水银体温计 。
关键 词 ： 高精度 ； 低功耗 ； 便携式 ； 热敏 电阻 ； 数字体温计 中图分类号 ：Ｔ Ｈ ８ １ １ ． １ 文献标识码 ：Ｂ
ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｂｌ ｅ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａｌ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ． Ｆ ｒ ａ ｍｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ １ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ， ｔ ｈ ｅ Ｎ Ｔ Ｃ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｓ
ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ， ｌ ｏ ｗ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｔ ｉ ｍ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ
０ 引言
目前 ， 测体温 广泛采用 的是水银 体温计 。 水银体温 计具有测 量精度高 ， 测量温度保持 的优点。 然而 ， 水银体温计有携 带不方便 、 容易损坏 、 水银漏 出处理不当造成环境污染 ， 在使用时需要预设温 度、 测量时间长 、 冬天使用冰冷 、 读数 困难等缺点 。 为 了克服水银体 温计 的缺 点， 本文介绍 了一种基 于 Ｎ Ｔ Ｃ热敏 电阻的数字体温计 。 该 数字 体温计充分利用 了 Ｎ Ｔ Ｃ热敏 电阻的高温度 系数和 Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０系 列单 片机 片上资源丰富及低功耗 的特 点， 使得数字体温计具有和 水银 体温计 同样 的测量精度 、 温度保持 的优 点， 同时测量时 间短 、 成本低 、 使用和携带方便并且具有测环境温度 的特点。
利用型热敏电阻设计温度计
3
三、实验原理
热敏电阻的阻值具有随温度变化而变化的性质
我们可以将热敏电阻作为一个感温原件以阻值的变化来体现环境温度的变化。但是阻值的 变化量以直接测量的方式获得可能存在较大的误差，因此要将其转化为一个对外部条件变 化更加敏感的物理量；本实验中选择的是电流，通过电桥可以将电阻阻值的变化转化为电 流（电压）的变化
为了减小温度测量误差，需要对NTC热敏电阻进行温度补偿。一种常见的温度补偿方法是使用一个电阻网 络和一个稳定的电源电压，通过改变电阻网络中的电阻值来补偿NTC热敏电阻的电阻-温度特性
具体原理为：在NTC热敏电阻电路中，将NTC热敏电阻与一个固定的电阻串联，并以稳定的电源电压为电 路供电。当电路中有电流通过时，根据欧姆定律，电阻越大，电流越小。通过改变串联电阻的取值，可 以调整整个电路的总电阻值，从而得到所需要的电流值
PART 4
四、实验步骤
4
四、实验步骤
测出所选择的热敏电阻Rt-t曲线（或由实验室给出） 将NTC热敏电阻和一个固定电阻串联进电路中，在基准温度下， 使用DHT-2型热学实验仪测量NTC热敏电阻的电阻值，并记录下 来 在其他温度下，同样使用DHT-2型热学实验仪测量NTC热敏电阻 的电阻值，然后使用串联电阻网络调整整个电路的总电阻值 使电流值保持在基准温度时的电流值，这样就实现了温度补偿， 使得NTC热敏电阻在不同温度下表现出稳定的电阻值 总之，NTC热敏电阻温度补偿原理是通过改变串联电阻的取值， 调整整个电路的总电阻值，使得NT样可以减小温度测量误差，提高测量精度
2.了解电阻的温度特性和伏安 特性
4.提高设计、创新能力
PART 2
二、实验仪器
2
二、实验仪器
实验所需仪器
DHT-2型热学实验仪、NTC热敏电阻、直流稳压电源（电压调节范围0-30V两路输出） 、电阻箱（阻值调节范围0-99999.9Ω、额定功率0.25W）、微安表、万用表、导线
基于热敏电阻的数字温度计课程设计.doc
基于热敏电阻的数字温度计课程设计. .目录1 绪论12 系统硬件电路设计32.1 测温电桥电路32.2 信号放大电路................................................................................62.3 AD转换电路...................................................................................72.4 控制电路........................................................................................92.5 声光报警电路 (102).6 显示电路..........................................................................................112.7 电源电路..........................................................................................123 系统软件设计154 总结与展望 (1)6参考文献……………………………………………………………..……………………………..171概述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。
一种基于热敏电阻原理的温度计元件
一种基于热敏电阻原理的温度计元件热敏电阻温度传感器的工作原理是基于材料的温度系数。
温度系数是材料电阻值随温度的变化率。
一般情况下，材料的电阻值在温度升高时会增加，而在温度下降时会减小。
由于热敏电阻材料的电阻值随温度的变化非线性，并且不同材料的温度系数也不同，因此在设计热敏电阻温度传感器时需要对材料的特性进行准确的测定和分析。
热敏电阻温度传感器通常由热敏电阻材料和测量电路两部分组成。
热敏电阻材料通常是一种由金属氧化物或半导体材料制成的薄膜，为了增加表面积，提高灵敏度，可将热敏电阻材料制成线状的或薄膜状的。
测量电路主要是用于测量热敏电阻的电阻值，并将电阻值转换为温度值。
测量电路通常采用电桥电路来实现。
电桥电路通常由热敏电阻、标准电阻、电源和测量电路组成。
当热敏电阻与标准电阻在电桥电路中连接后，热敏电阻的电阻值将随温度的变化而变化，而标准电阻的电阻值保持不变。
通过测量电桥两个端点之间的电压差，即可得到热敏电阻的电阻值。
通过对热敏电阻的电阻值与温度之间的关系进行校准，即可将电阻值转换为温度值。
为了提高热敏电阻温度传感器的精度和稳定性，还可以采取一些额外的措施。
例如，可以采用温度补偿电路来消除温度对测量的影响。
温度补偿电路可以根据环境温度的变化，对测量电路进行自动调节，从而提高温度传感器的精确度。
另外，为了提高热敏电阻温度传感器的响应速度，还可以采用一些加热措施。
例如，在热敏电阻材料周围加热，可以提高传感器的响应速度，从而实时测量温度的变化。
总结起来，热敏电阻温度传感器是一种基于热敏电阻原理的温度计元件。
通过测量热敏电阻的电阻值，并根据电阻值与温度之间的关系进行校准，即可将电阻值转换为温度值。
通过一些额外的措施，如温度补偿和加热，可以提高温度传感器的精度、稳定性和响应速度。
基于NTC热敏电阻简易快速智能体温计的设计
第39卷第3期曲靖师范学院学报Vol.39No.3 2020年5月JOURNAL OF QUJING NORMAL UNIVERSITY May.2020基于NTC热敏电阻简易快速智能体温计的设计杨清志1,张运芝2（1.亳州职业技术学院智能工程系，安徽亳州236800；2.亳州市青云小学分校，安徽亳州236800）摘要：随着《关于汞的水俣公约》的生效，目前最常用的水银体温计因含汞有毒将退出市场，电子体温计又因价格高寿命有限而不便推广使用.针对这种情况设计了一种利用NTC热敏电阻采集温度，MSP430单片机进行功能处理的简易、快速智能体温计，能快速测温并实现异常温度智能报警,具有较高的实用价值.关键词:NTC；体温；MSP430；报警中图分类号:TP212.3；R318.6文献标识码:A文章编号：1009-8879（2020）03-0058-050引言体温是人体重要的生理参数,体温检测是判断病人健康状况最简单而有效的方法之一.目前用于体温检测的温度计有水银体温计和电子体温计等.传统的水银体温计因价格低读数可靠而被普遍使用,但水银体温计含汞有毒存在安全隐患.2013年10月我国加入《关于汞的水俣公约》，该公约于2017年8月16日起生效.条约规定：2020年起，淘汰未申请豁免的添汞产品生产、进口和出口⑴.这就意味着水银体温计将逐步退出市场，被电子体温计取而代之•按国家标准GB/T21416-2008（医用电子体温计》第4条规定,医用电子体温计除了精度要求之外,还应有温度异常提示报警以及数据存储记忆等功能⑵.调查发现，目前市场上很多廉价的电子温度计并不符合标准,而正规厂家生产的符合标准的电子体温计价格都较高,且寿命有限,其推广和使用受到了极大的限制.目前电子温度计主要有热电阻温度计、红外温度计、遥测温度装置及智能温度计等•热电阻温度计采用热电阻（钳电阻或热敏电阻等）采集温度,通过电路转化为电压，放大后进行A/D转化•这类温度计功耗小成本最低，但不能实现GB/T21416-2008（医用电子体温计》所要求的报警和数据存储记忆功能，一般用于宠物温度计.红外温度计有红外耳温计、红外额温计和红外成像仪等•红外温度计采用红外传感器收集温度信息（人体体温37弋左右对应波长10|jim的远红外线），再经转化电路转化为电压信息进行处理MT.红外温度计测量迅速，且无需与病人接触清洁卫生•但容易受到环境干扰,精度难保证.且转化电路复杂，成本较高•遥测温度装置采用温度传感器采集温度,通过无线传输模块将温度信息输送至较远终端处理•遥测温度装置除了测温探头微型化外终端可以不受体积限制，功能齐全•但成本高，不能实现便携式•智能温度计采用微型单片机作为处理芯片,把温度传感器采集的温度信息根据需要进行选择性处理一叫目前这种智能温度计随着微型单片机的发展而迅速占领市场.本设计要求满足GB/T21416-2008《医用电子体温计》的标准,精度要求并不特别高，但应降低成本,且要微型化便于携带、使用.通过对各种电子温度计的比较研究，我们查阅了相关资收稿日期：2019-11-08基金项目：安徽堵教育厅质量工程项目“机电一体化专业建设创新团队”（2019cxtd050）；亳州职业技术学院重点教学研究项目“物理学在医药专业应用的研究，，（2017bzjyxm38）；亳州职业技术学院重点科研项目“中药饮片生产过程监控系统设计”（BKY1717）.作者简介:杨清志，亳州职业技术学院智能工程系副教授，主要从事传感器及自动化研究.・58・杨清志，张运芝:基于NTC 热敏电阻简易快速智能体温计的设计料,通过仿真,设计了一种简易、快速的智能体温 计•本设计用NTC 热敏电阻进行温度采集，经转化电路转化为电压后送入MSP430单片机处理, 再由LCD 液晶进行温度显示，蜂鸣器进行温度 异常报警•相比于同类产品价格低廉寿命较长, 且使用方便,能很好地满足测量需要,具有较高的实用价值.1 系统设计本设计由NTC 热敏电阻探头、电桥电路、放大电路、MSP430单片机、LCD 液晶显示器及报警器等组成，其结构框图如图1所示.「测温探头；-转化电路［［控制部分:> 输出部分［:MSP430f4250 :一 ［ LCD 显刁攝上）单片机『葫^懿邛< t ' ! ；］|电源11詁盘11 ；电桥_____期电路图1系统结构图实现步骤:首先由NTC 热敏电阻测温探头探测温度，将温度变化转化为电阻阻值的变化, 然后通过电桥电路将电阻阻值变化转化为电压 输出，再经放大后输入MSP430f4250单片机进行数据处理，通过LCD 液晶显示器显示温度，并对 异常温度（发烧）进行报警提示.MSP430f4250单 片机自带A/D 转换和液晶驱动,所以外围电路非常简洁,便于设计小型化,方便使用.2硬件选择与设计2. 1 NTC 热敏电阻NTC （ Negative Temperature Coe 伍cient ）热敏电阻是负温度系数型半导体电阻,其阻值随着温度的升高而减小，如（1）式所示⑼•R 严R°e 姑咼（1）式中叨一材料系数,一般在2000 ~ 6000 K之间；仏一参考温度，一般取25弋，即298. 15K （也有的取0弋，）；7」工作时实际温度（均以K为单位,T = t +273. 15）；他一冷电阻，即温度T°时的电阻;乩一温度卩时的实际电阻.由于0、仏、 他均为已知量，故乩是卩的单值函数，只要知道热敏电阻阻值代就可以算出对应温度T.由于NTC 热敏电阻热惯性小测温快，因此特别适合制作快速体温计•但是乩与卩是指数函数,并非线 性关系，还需要进一步进行数据处理.本设计我们选用日本石塚（SEMITEC ）的503ET 热敏电阻.该电阻R25弋=5OkQ±3%,0值：4055K ± 1%，额定功率3. 5mW,时间常数3.4s,测温范围:-40-100^，最大直径1.5mm,功耗低体积小响应快，非常适合作为体温探头［⑹•2.2转换电路转换电路由电桥电路和放大电路组成,如图2所示.J R9图2转换电路IN- VCC-图中&、尽、堆、人4和乩组成电桥，将NTC 进行分析可得：热敏电阻Rt 的阻值变化转化为电压输出.但输T/V ref|/ 二------------------x 出电压较小，还要经过OP07放大器放大.对电路0UT+ R1 +&//（& +尼）・59・第3期曲靖师范学院学报第39卷人2 •人7〃（人6 +尼） （2）R] +人2〃（人6 +尼）（丿£空V R 3 R 5x （R 6 +尼）°ut +V 0UT _ = 3 J ； 6 ]7 丿——（3）--+-- +------恳他血+乩V （）UT =（才 + ] ） R + R “OUT + _ 才 V （）UT 一（ 4 ）由（2）、（3）、（4）式可以算出输出电压％ut ,然后送入单片机进行处理.2.3单片机及其外围电路考虑到低功耗、小型化兼顾智能化设计要 求,综合比较各种微控器，本设计我们选用TI 公司（美国德州仪器）的MSP430F4250单片机作为 微控器•该单片机是一款超低功耗单片机，外围尺寸 15. 75mm X 10. 03mm x 2. 79mm,运行电压1.8 ~ 3.6V ,待机模式下工作电流1. gA ,睡眠模式下仅O.ljjiA.自带D/A 转换器和LCD 驱动器等,外围电路简单，运行速度快，唤醒时间小于6阴，非常适合本设计[⑴.单片机及其外围电路图见图3.如图3所示，由转换电路输出的电压送至单 片机,单片机根据设定的电压值进行比较，把对应的温度信息送至LCD 进行显示.为了降低功 耗，本设计采用4位8段数码管,测量完成后如 无其他操作会自动延时关闭.如果检测到发烧， 则发出报警信号触发报警器进行声音报警•为了方便使用和延长使用寿命，设计采用可更换的3.0V 纽扣电池供电.247d歸$8'10Cl f图3单片机及其外围电路険沁 i iiiiirF54/COM3i 養1潇縫—ii 誇iilllliiiiliili 讼;lliiiliiiP5.2/COM1势曲 i lliiiiili COMOlllllllll 绝iMBiF 1fillFFFFFFFFFFFFFF 1liiiiiiiiilil#...................................爰 i Mililiii ：..............AVSSF15/$gF 1fill FFFFFFFFFFFFFF 1iiiiiiiiii 璇 l iii .............痙ii 蠢i絆鲨gr 心严切S5F5.5/S3P63/M-P5..5/S21 敕P5.1./S0llllliiitliOil 1 喩 i illllllllll 「iliOlliiil]]PLO/TAGFL.6/A2-P1J/W/MCLK 內③T ACLKMCXKMg+m 広TA L 泓恥3 程序设计本设计的基本原理是:温度变化-电阻变化-电压输出,所以单片机获取电压信息后可以根 据（1）、（2）、（3）、（4）式计算出温度.但测试发 现，理论计算和仿真所得数值与实际测试值有一定的偏差，这主要是由于电阻阻值不标准以及电路板中存在漏电阻和等效电容等的影响,为提高测量精度，本系统设计不采用函数计算,而是用 修正后的温度与电压对应值进行标定.人体体温测量值与测量部位有关,正常情况 下腋窝平均温度36.代,口腔平均温度37. 0弋， 直肠平均温度37. 3弋.同时不同人群体温也略・60・杨清志，张运芝:基于NTC 热敏电阻简易快速智能体温计的设计有不同，儿童体温比成人约低0.2弋.体温测量 基本上都选择腋窝测量，一般认为超过37. 3弋 就是发烧，其中37. 4 ~ 38弋为低烧,38. 1 ~ 39弋为中度发烧,39.1 ~41弋为高烧,41弋以上为超 高烧.按GB/T 21416 -2008（医用电子体温计》第4. 3条规定，医用电子体温计的测温范围不小于35弋~41弋，测量精度应该满足表1要求.根据表1要求,我们对规定的测温范围作非均匀划分，实验测试所得温度、热敏电阻阻值和 输出电压的对应值（部分）如表2所示.表1医用电子体温计精度要求温度（咒）范围低于35. 335.3 〜36. 937.0 〜39.039. 1 〜41.0高于41.0允许误差±0.3±0.2±0. 1±0.2±0.3表2测量温度与热敏电阻和输出电压对应关系测量温度（咒）353637 37.338 3940 4142NTC 电阻（Q ）32. 6731.3530. 09 29. 7428. 88 27. 7326. 63 25. 5724. 57输出电压（V ）0. 620.91 1.201.31 1.501.792. 07 2. 37 2. 65工作时，首先通过启动按键唤醒单片机，单 片机开始读取由转换电路输入的电压，与机内的 设定值进行比较，输出温度值•如果温度异常则触发报警器报警.由于热敏电阻变化快，为避免 取出温度计时读数变化,本设计设定测量时间150s,从按启动键开始计时,150s 时输出并保留测量信息，此时会通过蜂鸣器发出“嘀——” 一 声提示音,提示测量结束•如果继续测量只需按 一下复位键即可•如果检测到低烧（即温度37.3弋以上），单片机会发出连续脉冲信号（“嘀——嘀——”）报警;如果是中高烧（即温度39弋以上，问题相对严重），单片机会输出一个连续电压信号触发报警，可以按键取消•如无其他操作系统会延时60s 自动关机，并保存最近一次测量数据（保存数据条数可根据需要设定）•系 统程序设计如图4所示.4 测试结果为检验本设计的可靠性，我们在亳州市青云小学分校随机抽取了 50名学生进行实际体温测 试,测量结果与相同条件下测量精度较高的水银体温计测量结果作比较•学生体温测量结果均正常，为了扩大检测范围，我们用温水来模拟“发 热”和“低温”的温度检测与报警测试，测试结果表明，温度误差±0. 1弋，报警器工作正常，误报 率为0.图4体温测量程序5 总结本设计基于NCT 热敏电阻的体温计，测量 迅速准确•采用M430F4250超低功耗单片机作 为微控器,体积小寿命长使用方便,能很好地满 足GB/T 21416 -2008（医用电子体温计》第4条的测量精度和提示报警、数据记忆、自动关机等 功能要求•随着水银体温计因《关于汞的水俣公 约》的生效而退出市场，这种简易快速的智能体• 61•第3期曲靖师范学院学报第39卷温计具有极大的推广价值.同时,本设计采用单片机作为处理核心，可以通过编程进行功能拓展，便于进一步开发研究.参考文献：[1]全国人大.关于汞的水俣公约[EB/OL].http：///wxzl/gongbao/2016-07/11/content _1994472.htm.[2]GB/T21416-2008(医用电子体温计》[S].北京：中国标准出版社,2008.[3]丁岩.红外体温测量管理系统的设计[D].呼和浩特：内蒙古大学,2017.[4]葛泽勋.医用红外测温仪及其关键技术研究[D].长春：长春理工大学,2019.[5]黄鑫.穿戴式动态体温监测系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学,2018.[6]胡良文.基于温度传感器阵列和深度学习的体温实时监测系统[D].成都：西南交通大学,2018.[7]郑英，李香菊，王迷迷，等.基于NTC和ZigBee技术的病房病人体温监测系统设计[J].现代电子技术，2016(4):26-28.[8]杨清志，王杰.基于S17053的智能数字体温计的设计[J].黑河学院学报,2016(3):123-125.[9]陈安宇.医用传感器(第二版)[M].北京：科学出版社,2015:107-111.[10]SEMITEC503ET参数[Z].http：///cntpqe_brand_special,asp?xid=5&brid=30&cpid=721&kcid=2763.[11]msp430£4250技术参数[Z].http：///cn/lit/gpn/msp430£4250.Design of a Simple and Fast IntelligentThermometer Based on NTC ThermistorYang Qingzhi1,Zhang Yunzhi2(1.Bozhou Vocational and Technical College,Bozhou Anhui236800,China；2.Branch Campus of Bozhou Qingyun Primary School,Bozhou Anhui236800,China) Abstract:With the entry into force of The Minamata Convention on Mercury,the most commonly used mercury thermometers will be withdrawn from the market due to mercury toxicity,and electronic thermometers are inconvenient to be popularized and used due to their high price and limited life.In view of this situation, a simple and fast intelligent thermometer is designed,which uses NTC thermistor to collect temperature and MSP430single一chip microcomputer to process function,can measure temperature quickly and realize intelligent alarm of abnormal temperature,it has high practical value.Key words:NTC；Body temperature；MSP430；Alarm［责任编辑:崔萍］・62・。
基于PT100热敏电阻的数字温度计
基于PT100热敏电阻的数字温度计嵌入式设计基于热敏电阻的数字温度计设计院(系) 专业班级指导老师学生姓名成绩2015年 7月 10日目录第一章绪论................................................... 1 第二章设计要求及构思 (2)2.1设计要求 (2)2.2设计构思 (2)第三章总体程序流程图.......................................... 4 第四章原理框图 (5)4.1PT100铂热电阻: (5)4.2信号放大电路 (5)4.4主芯片电路图 (7)4.5 四位数码管 (8)第五章仿真电路图 (9)第六章心得体会 (11)参考文献 ..................................................... 12 附录程序代码 (13)第一章绪论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。
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。
将输出的微弱电压信号通过OP07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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电子信息工程学院电子设计应用软件训练任务【训练任务】：1、熟练掌握PROTEUS软件的使用；2、按照设计要求绘制电路原理图；3、能够按要求对所设计的电路进行仿真；【基本要求及说明】:1、按照设计要求自行定义电路图纸尺寸；2、设计任务如下：基于热敏电阻的数字温度计设计要求使用热敏电阻类的温度传感器件利用其感温效应，将随被测温度变化的电压或电流用单片机采集下来，将被测温度在显示器上显示出来：●测量温度范围−50℃～110℃。
●精度误差小于0.5℃。
●LED数码直读显示。
本题目使用铂热电阻PT100，其阻值会随着温度的变化而改变。
PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
厂家提供有PT100在各温度下电阻值值的分度表，在此可以近似取电阻变化率为 0.385Ω/℃。
向PT100输入稳恒电流，再通过A/D转换后测PT100两端电压，即得到PT100的电阻值，进而算出当前的温度值。
采用2.55mA的电流源对PT100进行供电，然后用运算放大器LM324搭建的同相放大电路将其电压信号放大10倍后输入到AD0804中。
利用电阻变化率0.385Ω/℃的特性，计算出当前温度值。
3、按照设计任务在Proteus 6 Professional中绘制电路原理图；4、根据设计任务的要求编写程序，在Proteus下进行仿真，实现相应功能。
【按照要求撰写总结报告】成绩：＿＿＿＿＿一、任务说明使用热敏电阻类的温度传感器件利用其感温效应，将随被测温度变化的电压或电流用单片机采集下来，将被测温度在显示器上显示出来：●测量温度范围−50℃～110℃。
●精度误差小于0.5℃。
●LED数码直读显示。
本题目使用铂热电阻PT100，其阻值会随着温度的变化而改变。
PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
厂家提供有PT100在各温度下电阻值值的分度表，在此可以近似取电阻变化率为 0.385Ω/℃。
向PT100输入稳恒电流，再通过A/D转换后测PT100两端电压，即得到PT100的电阻值，进而算出当前的温度值。
采用2.55mA的电流源对PT100进行供电，然后用运算放大器LM324搭建的同相放大电路将其电压信号放大10倍后输入到AD0804中。
利用电阻变化率0.385Ω/℃的特性，计算出当前温度值。
二、元器件简介1、AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS，8位微处理器，俗称单片机。
AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
其引脚图如图一所示。
图一 AT89C51引脚图VCC: 电源GND: 地P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。
P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。
P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时，P2口送出高八位地址。
在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。
在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
P3口亦作为AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如表一所示。
表一 AT89C51引脚号第二功能RST:复位输入，晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。
ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器配置为片内振荡器时，石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
2、ADC0804ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method）的A/D 转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上，其引脚图如图二所示。
图二 ADC0804引脚图芯片参数：工作电压： 5V，即VCC= 5V。
模拟输入电压范围：0～ 5V，即0≤Vin≤ 5V。
分辨率：8位，即分辨率为1/2=1/256，转换值介于0～255之间。
转换时间：100us（fCK=640KHz时）。
转换误差：±1LSB。
参考电压：2.5V，即Vref=2.5V。
各个管脚的作用：D0-D7：数字量输出端，输出结果为八位二进制结果；CLK：为芯片工作提供工作脉冲，时钟电路如图所示，时钟频率计算方式是：FCK=1/(1.1×R×C）CS：片选信号；WR：写信号输入端；RD：读信号输入端；INTR：转换完毕中断提供端；其他管脚连接如图，是供电和提供参考电压的管脚输入端。
3、铂热电阻PT100铂热电阻PT100，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。
在高温下其物理、化学性质都非常稳定，因此它具有精度高、稳定性好、性能可靠的特点。
它的电阻—温度关系的线性度非常好,在-200～650℃温度范围内线性度已经非常接近直线，电阻与温度的关系：R=αT+100。
4、LM324LM324系列器件带有差动输入的四运算放大器。
它采用14脚双列直插塑料封装。
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。
它们有一些显著优点。
该四放大器可以工作在低到 3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。
引脚图如图三所示。
图三 LM324引脚图三、方案论证本次设计以AT89C51和ADC0804为核心，利用热敏电阻的热敏效应，把温度变化转换成阻值变化，进而电压变化，把转换过来的模拟电压输送给模数转换电路ADC0804，将模拟量转换成数字量，再将数字量输送给单片机，单片机进行数据处理，处理的结果是，使输出的数据给数码管，数码管能够显示当前温度。
其各个元器件的主要职能如下：铂热电阻PT100：温度传感器，将非直接测量的温度转换成可测量可用的模拟电压电压信号。
LM324：由于测温电路输出的电压信号很微小，如果直接输送给模数转换器将会造成很大的误差，LM324主要用来放大测温电路的输出电压，使其输出的电压能够进行模数转换。
ADC0804：模数转换器，将LM324输送来的模拟电压转换成数字量，并输送给单片机进行数据处理。
AT89C51单片机：对ADC0804输送过来的数字信号，进行数据处理，处理结果送给数码管，使其能够显示当前的温度。
另外，他还控制着ADC0804模数转换器的工作状态如控制着模数转换器的选通、开启、转换和完成输出等。
数码管：显示当前的温度值。
其设计思路如图四所示。
图四 设计方框图四、电路设计1、PT100测温电路铂热电阻PT100采用恒流源测量电路，其测量电路如图五所示。
图五 PT100测温电路PT100温度与电阻值的对应关系如表二所示。
温度/℃-50 -30 -10 0 10 20 阻值/Ω80.31 88.22 96.09 100.00 103.90 107.79 温度/℃30 50 70 90 100 110 阻值/Ω 111.67 119.40 130.90 134.71 138.51 142.29表二 PT100温度与电阻值的对应关系当温度的变化范围是-50℃-110℃，则电阻由80.31Ω变化到142.29Ω。
根据U=IR 可得，则电压变化范围为0.2048v~0.3628v ，电压变化为0.1580v 。
ATC80C51 数据处理 ADC0804 模数转换电路 LM324 放大电路 数码管 显示PT100温度传感器2、ADC0804模数转换器的连接CS：芯片片选信号，低电平有效，高电平时芯片不工作。
RD：启动ADC0804进行ADC采样，该信号低电平有效，即信号由低电平变成高电平时，触发一次ADC转换。
WR：低电平有效，即=0时，DAC0804把转换完成的数据加载到DB口，可以通过数据端口DB0～DB7读出本次的采样结果。
INTR:转换完成输出端，输出低电平。
CLK IN和CLK R：外接RC振荡电路产生模数转换器所需的时钟信号，VREF/2：参考电压接入引脚，该引脚可外接电压也可悬空，若外接电压，则ADC的参考电压为该外界电压的两倍，如不外接，则V REF与Vcc 共用电源电压，此时ADC的参考电压即为电源电压Vcc的值。
其连接电路如图六所示。
图六 ADC0804的电路连接3、AT89C51单片机的连接电路单片机作为控制中心和数据处理中心，他连接着ADC0804模数转换器和数码管显示电路，其中P0.0~P0.3分别连接四个数码管，作为数码管的选通控制端，P3的八个输出端口作为数码管的数据输入端，P2.5~P2.7四个端口连接ADC0804控制着模数转换器的选通、转换、输出等等，P1口连接着ADC0804的八位输出端口。
其他端口的功能：RST:复位输入，晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。
ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。