温度传感器标定系统设计
我的毕设
1 FPGA 智能传感器
(1) 智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。此外，还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿，以改进测量精度。
(2) 智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输人信号给出相关的
诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时，它能够借助其内
部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。
(3) 智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量，从而进一步拓宽了其探测
与应用领域，而微处理器的介人使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行
实时处理。此外，其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性
能，也能使它们适合于各不相同的工作环境。
(4) 智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据，也可以根据需
要将它们存储起来。存储大量信息的目的主要是以备事后查询，这一类信息包括设
备的历史信息以及有关探测分析结果的索引等。
(5) 智能化传感器备有一个数字式通信接口，通过此接口可以直接与其所属计算
机进行通讯联络和交换信息。此外，智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便，
譬如，可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作，也可以将所测的数
据发送给远程用户等
基于labview 和声卡
本系统主要实现温度的检测与控制，使系统的温度始终保持在要
求的范围内。系统框图如图I所示。首先将温度信号转换为电信号．然
后通过数据采集电路将电信号采集进入计算机，借助LabVIEW软件进
行数据分析、处理和显示．最后通过温度控制接口电路对温度进行实时
监控。系统中温度检测、采集和控制由硬件实现，信号的分析与处理及
后续结果的输出与显示则靠软件完成。
由于声卡采集的信号是音频信号，且幅值受到一定限制，同时我们
在实验中发现声卡对于信号频率采集的灵敏度远远大于对信号幅度的
灵敏度，所以本单元电路包括两部分：通过温度传感器将温度信号转换
为电压信号，再利用v，F(压，频)转换电路将电压信号转换为具有一定
幅值的频率信号，通过声卡采集频率，然后借助I_abVlEW的信号处理
功能对信号进行处理和显示。需要注意的是转换电路的设计既要保证
V腰转换器具有良好的线性度。又要具有合适的频率
(3)加热与降温电路
加热与降温电路的作用，就是利用前级双限电压比较器电路的输出
信号，控制继电器的通断。使其起到一个开关作用，用以控制加热元件与
降温元件的工作。限于学生实验条件，本系统分别采用加热电阻和c叫
风扇作为加热和降温元件。由于电路简单，这里不再给出电路图。。
基于单片机控制的PTCR阻温特性测试系统的设计与实现
单片机与智能型温控表之间的串行通信，单片机接收温控表发送来的温
度信号，并对温控表发送控制信号，工作在全双工形式。
在 PTCR 阻温特性测试中，温度是非常重要的参数，炉温的均匀性和稳定程度
对测量准确性有着至关重要的影响。本测试系统的温度源采用工业电炉300，利用温度传感器Pt100 测温[37]，由温控表（智能型专家自整定PID 调节器）进行控温保温。在温控系统中温控表采用RS232 通信协议，C8051F020 单片机通过串口，经由
MAX232 电平转换电路与温控表连接，结合该温控表的通信协议，采用C51 编制串
行通信程序就可以实现C8051F020 单片机和温控表之间的串行通信，C8051F020 单
片机根据需要向温控表写入命令后，具体的控温保温工作交由智能型温控表完成[38]。本系统选用的是日本岛电公司SR80 系列温控表。温度控制电路基本结构如图3-20
所示。
基于Laview的红外测温
虚拟仪器技术凭借图形化的编程方法和强大的硬件平台，在系统性能测试方面具
有显著的优势，能出色的完成数据采集和数据分析。系统性能的测试是一个不断反复
的过程，虚拟仪器技术提供的测量和自动化解决方案，能够快速的对测试方案进行更新，具有很好的灵活性和可扩展性。
在标定过程中，运用Labview 编写最小二乘标定法能够快速的进行曲线拟合，得
出测温方程和均方差，并将数据测量点和拟合曲线在同一窗口内显示，从而更好的判
断拟合优劣；使用波长函数法计算，分析波长误差、参考点误差、波长函数φ(λ)误差、测量误差对红外测温仪测温精度的影响。
NI 公司开发的虚拟仪器技术，作为功能强大而又灵活的应用仪器和分析软件系统，
可以进行数据采集及控制、数据分析和数据显示。在工业、学术界和实验室中，广泛
用于做开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言。自1986 年问世以来，Labview 帮助设计人员进行图形化开发环境来开发项目，从而获得更高的质量，更短进入市场的时间，和更高的工程和生产效率。和现在普遍运用的各种编程语言，如C 语言、matlab 相比较，Labview 有如下几个特点：
(1) 真实信号 I/O，测量分析和数据显示的紧密集成
(2) 使用交互式配置和图形化编程的快速开发方式
(3) 基于 PC 的平台，拥有强大的功能扩展
(4) 广泛的部署对象，从桌面到手持、从实时到嵌入式设备
(5) 针对初学者的 EXPRESS 技术、针对有经验的程序员的完整功能
功能强大且灵活的软件是所有虚拟仪器系统的核心。虚拟仪器除了应用程序层（如labview，Visual Studio 等）外，测量服务软件也有非常重要的功能。
NI-DAQmx 是测量软件中的一种，它不仅仅是一个驱动软件，而应该把它看成I/O
驱动软件层。它提供了虚拟仪器软件和硬件之间的连通性以用于测量和控制。直观的
4
应用程序编程接口（API）、仪器驱动、配置工具、快速I/O 助手，都是测量软件的特
色。DAQ 助手是一个基于步骤的向导，它可以无需编程即可配置数据采集任务、虚拟通
道以及实现缩放操作。
对系统进行整体性能的分析，一套好的数据采集设备是非常重要的。NI 公司的M
Series 高精度系列的数据采集卡在数据采集方面有强大的优势。
全文通过仿真和实验，依托虚拟仪器这一强大的测试平台，对红外测温仪的整体性
能进行评价。首先，由于温度传感器得到的信号电压需要通过具体的数学模型，转换
为实际目标的温度信号；其次，每一台不同的红外测温仪都需要进行标定过程，从而
确定信号电压和温度信号之间的关系，标定的精准度直接影响红外测温仪的各项参数，
同时在标定的过程当中存在着各种误差，更需要一种快捷简便的方法提供高效的标定
方法；最后，红外测温仪应用的广泛性使得测温的环境千差万别，环境中存在各种不
同的影响测温精度的因素，本文也对三个主要的因素进行了实际的测量，通过修正方
法提高测温的精度。
信号处理系统：对于不同类型、不同测温范围、不同用途的红外点温仪，由于
红外探测器种类的不同、设计原理的不同，其信号处理系统也就不同，但信号处理系
统要完成的主要功能是相同的，即放大、抑制噪声、线性化处理、发射率修正、环境
温度补偿、A/D 和D/A 转换以及要求输出信号等。
通过式（2-26）可以用线性最小二乘法求得目标的真实温度T 和光谱发射率
( , ) i ελT ，线性情况的最小二乘估计参数是参数的无偏估计，且无论观测值
服从何种分布，在参数的所有线性无偏估计中，最小二乘法估计的方差最
小。
0 1 { , , } n a a a
0 1 { , , } n a a a
使用基于最小二乘法的标定理论可以求
得目标的真实温度T 和光谱发射率( , ) i ελT ；基于波长函数辐射的测温仪标定方法证明
了，对于任意给定温度T 值即可通过计算得到对应的仪器的信号S 值，这一对应关系
可以用来分析不同参数的误差对红外测温仪标定的误差影响
为了从研制水平和生产工艺控制两个方面同时采取措施提高系统的成品率，通常
需要进口专用的红外综合检测仪，这种仪器测试的参数全、精度高的，但造价非常高，
且只能进行整机测试，不能进行仿真和控制，不易维护和升级。如果采用标准箱式仪
器搭建这套测试系统，则需要示波器、万用表、任意波形发生器（多台）、高速同步数
据记录仪（多台）、动态信号分析仪、传递函数分析仪、逻辑分析仪等设备。由于是分
分析来说，仍然是无能为力的。为了兼顾科研过程中的分级测试、单元仿真测试、系
统性能分析和生产过程的工艺参数积累分析和工艺过程控制，并兼顾现场试验和检测
维修，经过查阅大量的参考文献，决定采用NI 公司的虚拟仪器搭建
NI 测量硬件充分利用PCI 和USB 计算
机总线的性能，实现高速数据的传送
，实现对温度－信号
电压的最小二乘标定算法，以及对影响红外测温精度的神经网络算法，具有非常好的
灵活性和扩展性。
abview又称虚拟仪器，即VI，其外观和操作类似于真实的物理仪器（如示波器和万
用表）Labview拥有一整套工具用于数据采集、分析、显示和存储，以及解决用户编写代码中可能出现的问题。同时，Labview提供众多输入控件和显示控件用于创建用户界面，即前面板。输入控件是指旋钮、按钮、转盘等输入装置。显示空间是指图形、指示灯等输出显示装置。创建用户界面后，可用VI和结构来添加代码，从而控制前面板对象[29]。
要形成一个完整的系统测量软件，还包括信号的采集过程，一个完整的数据记录
仪应该包括数据采集、分析、存储以及在今后的分析工作和对数据的调用。可以说Labview 软件可以十分方便快捷的完成数据的存储、分析和调用，对于数据的采集，NI 还提供了另一个软件DAQmax。
图形化的编程语言称为G 语言，框图即源代码，执行为数据流通过，图标和连接
器制定了数据流进出VI（Virtual Instrument）的路径。传统的顺序代码流是指令驱
动，VI 的数据流是数据驱动。
进行数据
采集的时候，应该能兼顾到以下几个点，（1）目标温度点，（2）测温仪探测器的输出
电压信号（3）测温仪经过标定和算法修正后得到到温度显示信号,将这三点的数据得
到后，才能完成标定和误差分析等试验过程。
虚拟仪器技术是对传统仪器和计算机数据处理技术的重大突破。所谓虚拟仪器
（Virtual Instrument，VI）是指在计算机上加入模块化功能硬件，如数据采集卡，用软
件在计算机显示器上生成仪器面板，用程序来控制信号的采集、分析和处理，进行结
果的表达和输出，实现仪器的功能。它是主要面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开
发平台，将复杂的语言编程简化为可视化的数据流编程，以图标表示功能模块，以图
标间连线表示数值传输。除了提供大量常规函数功能外，还提供丰富的数据采集、分
析和处理功能。同时，Labview 高度集成了各种GPIB、RS-232、RS-485 标准设备及数
据采集卡的驱动功能
基于labview的实验设计
实验教学很重要，但基于传统仪器的硬件实验模式积弊甚多：设备更新周期长，
维护工作艰难；传统实验仪器功能固定，可操作性、可扩展性差；实验室管理没有灵活性，资源浪费现象严重，实验开出率、仪器设备利用率不高；实验教学组织方式和管理模式落后。现代远程教育中实验教学环节缺失或理论教学与实践环节脱节现象普遍。因此，开发实验仪器，创新实验手段和方式，优化教学目标和实验模式的整合策略，不断革新实验教学尤其关键。
在实验仪器开发方面，虚拟仪器(virtual instrument)技术是值得关注的，虚
拟仪器技术是计算机技术和实验仪器技术相结合的产物，它推动着传统仪器朝着数字化、模块化、网络化的方向发展。虚拟仪器是利用PC显示器的显示功能替代传
统仪器的功能面板，利用Pc的鼠标和键盘控制驱动各种功能按钮，利用LabVIEW
软件实现数据(信号)的分析处理、表达和储存，利用I／O接口设备完成数据(信
号)的采集和调理，从而实现各种仪器功能的一种基于计算机的仪器系统。虚拟仪
器是用户根据自己的需要设计开发的，虚拟仪器数据(信号)的分析处理、表达和
储存等操作是集中交由计算机软件来做的，虚拟仪器技术与Web技术相融合，远程
控制操作实验得以实现。将虚拟仪器引入实验教学将成为学校教学科研的重要方法和手段。
，1)温度自动控制系统：温度信号由温度传
感器AD590K和信号调理电路提供；由USB2．0多功能数据采集卡进行温度实时采集，并把数据送往计算机中的虚拟仪器前面板进行曲线显示和记录，进而进行温度控制和声光报警；制冷片电路由采集卡上的I／0端口驱动，控制半导体制冷片的工作。
系统开始工作时，温度传感器采集的温度
转变为电压信号送入数据采集卡，然后由数据采集卡对信号进行处理，显示当前的温度并绘制温度一时问曲线。然后系统会判断当前温度与设定的温度是否相等，相等则无动作，不相等则控制外部模块工作，直至到所需要的温度，达到温度自动控制。
基于虚拟仪器的温室温湿度模糊解耦控制系统研究
以计算机作为仪器统一的硬
件平台，充分利用计算机独具的运算、存储、回放、调用、显示及文件管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，使之与计算机融为一体，构成一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同，同时又充分享用计算机智能资源的全新仪器系统
1)通道多。传统的独立仪器系统功能单一，只能测量固定的几个参数，通常不
具备同时测量多个参数的能力。而基于PC机的虚拟仪器系统可配备多个信号通道，有的多达上千路。对于多路信号，通过计算机软件控制，进行高速扫描采样，实现多信息的同步测量。
差，如自动校准(消除零漂、温漂、增益不稳定等系统误差)、软件线性化处理(对传
感器等硬件的非线性特性进行校正)、软件滤波(消除系统内、外部引入的干扰)等。
3)速度快。这得益于微处理器和PC总线的发展。
4>系统功能强，操作简单、方便。
而且，计算
机部分还要在分析的基础上设置控制参数，以及图形显示历史数据、数据自动存取、实时数据监控、报警记录记载、串行口操作等功能。
基于labview的炉温控制
传统的控制方法有两种：第一种就是手动调压法，即是依靠人的经验直接改变电加热炉的输入电压，其控温效果依赖于人为的调节，控制精度不高，且浪费人力资源。第二种控制方法：在主回路中采取可控硅装置，并结合～些简单的仪表，保温阶段自动调节，升温过程仍依赖于试验者的调节，它属于半自动控制【¨。随着计算机的出现和迅速更新换代，智能温度控制仪表在电加热炉温度控制领域日益得到广泛地应用。
其基本设计思想为通过传感器测量出被控对象温度，将它与
设定值做比较，通过一些控制算法，输出控制量控制执行机构来调节温度
在控制领域中，温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，电阻炉温度控制
具有升温单向性、大惯性、大滞后的特点。其升温单向性是由于电阻炉的升温保温是依靠电阻丝加热，降温则是依靠环境自然冷却，当其温度一旦超调，就无法用控制手段使其降温。传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。近年来提出改进的电路，采用主回路无触点控制，克服继电器接触不良的缺点，且维修方便，缺点是温度控制范围小，精度不高。最近几年快速发展的PID控制，模糊控制，以及神经网络，遗传算法在温度控制中的都有所应用。
PID控制即比例、积分、微分控制，自19世纪40年代以来，由于其结构简单、
容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点，因而，在工业过程控制中至今仍得到广泛应用(有资料表明在90％以上)。温控系统将热电偶实时采集的温度值与设定值比较，
将差值作为PID功能块的输入。PID算法计算出合适的输出控制参数，利用修改控制
变量误差的方法实现闭环控制，使控制过程连续，其缺点是现场PID参数整定麻烦，
被控对象模型参数难以确定，外界干扰会使控制漂离最佳状态。许多学者提出一种PID参数自整定的温度控制算法，用编程的方法实现在线参数自整定，这种系统特点
是其瞬态响应超调量小，抗干扰能力强，且振荡有足够的阻尼，具有良好的选择性和灵敏度，控制效果得到了改善。
。如果模糊控制与PID结合将具备两者的优
点，其实质是一种以模糊规则调节PID参数的自适应控制，即在一般PID控制系统
基础上，加上一个模糊控制规则环节【4】。根据不同实时状态下对PID参数的推理结果分析可得，当温差较大时采用模糊控制，响应速度快，动态性能好；当温差较小时采用PID控制，使其静态性能好，满足系统精度要求。因此模糊PID控制，比单一的
节其PID参数，使输出与给定的温度曲线趋于一致，实现快速响应特性与超调量最优的统一。
本系统构成一个闭环控制系统，主要是对环境温度的数据采集与自动控制，其硬件组成如图2．2所示。它主要由温度测量电路、温度控制电路、一块基于USB总
线的多功能数据采集卡及相应的软件组成。其工作过程如下：温度信号由传感器转换为电压信号，经信号调理和数据采集卡进入计算机，在计算机上运行的LABVIEW 程序对输的数据进行分析处理，结果由计算机显示。计算机采集卡通过其A／D转换通道采样输入信号，利用LABVIEW图形化编程语言中的PID工具包中的Pm算法，
求出系统输出信号的大小，其输出信号通过数据采集卡D／A通道输出给外部温度控制电路，以达到控制温度的作用。
通过数据采集卡输出控制信号给外部双向晶闸管，改变
电阻炉的输入功率，从而改变炉内的温度，最终达到控制温度的作用。
，一是因为虚拟仪器系统主控常采用pC机，而当今PC机已经更多
地采用USB总线，二是因为USB总线已经得到广泛的支持。微软Windows全面支持
USB总线，Sun公司和Digital公司也已经支持USB。
USB是Universal Serial Bus的简称，即通用串行总线，它是近年开发出来的
个人计算机(以下简称PC机)外设总线传输接口。这种接口连接简单，可在不断电的情况下进行连接．且马上就可使用，具有即插即用的功能。USB的出现与推广，将结束现存PC机每种外设对应一种专用接口的五花八门的局面。在1998年公步的USBI．1 规范中，将USB的速率规定为全速模式和低速模式。主模式为全速模式，速率为12M bps，以此适应那些要求高速传输数据的外设。低速模式的传输速度为1．5Mbps，适用于那些传输量不大，但实时性要求较高的外设。不管是高速模式还是低速模式，其传输速率都比RS232接口快得多。在2000年公布的USB2．0规范中，USB的最高速率
己达480Mbps。由此可见，USB可以很好地满足高速的数据采集和处理的要求，可用作大多数虚拟仪器的通讯接口。
系统要求控制的温度值可以通过键盘在20--一200"C范围内自行设定，面板上可以
显示设定温度值和实际温度值，并且可以通过在线调节控制算法的参数以取得较好的控制效果。报警显示主要完成的功能是上限报警、下限报警。控制电路的功能是在控制信号到来时触发晶闸管导通，产生电流，电阻丝发热，炉温上升。数据存贮部分是把温度数据和温度实时曲线作为一个文件，存在一个虚拟的数据库中，以备对系统进行分析的时候使用。打印报表是把存在数据库中的数据读出来，把波形存储起来，需要的时候只要找到保存的文件就可以打印出来。数据采集就是通过采集卡，把电阻炉的温度数据实时地采进来，然后输送到计算机里进行处理和计算。
本系统的被控对象是电阻炉，被控参数是炉内的温度，炉温由
热电偶测量，热电偶输出电信号在100mV以下，经信号调理模块变为小于10V信号，
经过数据采集卡进入计算机，计算机根据系统的给定温度和炉内实际温度求出偏差，
再利用PID控制算法求出系统的输出控制信号，通过数据采集卡输出控制信号给外部
双向晶闸管，改变输入给电阻炉的功率，从而改变炉内的温度，最终达到控制温度的
作用
PID在温度控制中已使用数十年，是一种成熟的技术，它具有结构简单，易于理
解和实现的特点【13】。在工业控制中，90％以上的控制系统回路具有PID结构。在目前的温度控制领域，应用十分广泛
PID控制是一种负反馈控制，是一种线性控制器，它具有比例、积分、微分三种
调节作用，它根据给定值r(t)与实际输出值y(t)构成控制偏差：e(t)=y(t)一r(t)
主控程序采用的是模块化
的设计方法，将系统划分成几个相互独立的功能模块，各模块内部分别完成确定的任务，模块之间相对独立而又通过系统的框架协议相互联系。模块化编程的主要优点是：单个模块容易编写、查错和测试；有利于程序设计任务的划分；模块可阻共享，一个
模块可被多个任务在不同的条件下调用f32l。根据电阻炉温度控制系统的基本要求，将系统划分为六个功能模块，即：密码验证模块、数据采集模块、信号处理模块、数据
报警模块、数据存取模块以及PID控制器模块等。
主程序界面包括参数设定、实时温度显示(包括数字显示和模拟显示)、温度曲
线实时显示、控制算法配置(包括算法选择及其参数的调整卜控制操作(包括控靠蛞行、
数据操作、报表打印、帮助四个部分)、系统时间显示、输入输出板卡设置、保存路
径等几个部分，如下图41所示：
在数据采集模块中．可实现对电阻炉温度的测量，并把采集到的数据全部存储到
数据表中．以各今后数据处理、计算及打印。数据采集是本系统软件的主要功能，也
是其它模块进行数据处理、图形绘制的基础。数据采集模块是动态测试中的重要部分，
可以进行采集方式相关参数的设置，它直接影响到后面数分析的结果及其他功能的实
现。该模块工作状态的好快直接影响到整个系统工作的正常与否，主要完成数据采集
的控制，通道控制和时基控制等。LABVIEW集成了功能强大的数据采集函数库Data Acquisition。其中有大量的数据采集子程序，这些子程序只支持NI公司的数据采集
卡，由于我使用NIUSB一6008采集卡，可以直接使用这些模块，为设计本系统提供了
方便。
我们也可以通过DAQ Assistant函数来实现对采集卡输入输出类型、采集数据类
型以及聚集所用通道选择等进行设置，也可以通过DAQmx Task Name Constant函数
和DAQmx Global Channel Constant函数来实现。
LabVIEW的模糊逻辑工具包(Fuzzy Logic Toolkit)为设计者提供了便捷的开
发平台。模糊控制是基于规则的一种智能控制，它不依赖于被控对象的精确数学模型，特别适宜对具有多输入多输出的强耦合性、参数的时变性和严重的非线性与不确定性的复杂系统或过程的控制，且控制方法简单，实际效果好，近年来在各个工程领域得到了广泛应用。但由于模糊控制理论还并不完善，系统设计缺乏统一有效的理论指导，在模糊控制器的实际设计和应用中仍主要采用试凑的方法，通过试凑法进行模糊控制器的设计，必须根据仿真或实际控制效果不断的调整控制器参数，如隶属函数的形状、分布，比例、量化因子的取值，解模糊方法，控制规则等，工作量大而繁琐，因此一个高效方便的开发环境对模糊控制控制器的设计至关重要。图4．9是LabVIEW的模
糊逻辑工具包的基本原理框图。
利用NI的基于LabVIEW的模糊逻辑工具包(Fuzzy Logic T00116t)，不但可以
在LabVIEW环境下通过友好的人机交互界面直观方便地进行模糊控制器的设计，还
能充分利用LabVIEW的各种强大功能，特别是同数据采集板卡等硬件的良好结合，
迅速地搭建所需的自动控制系统，进行模糊控制器的实际仿真及应用
Jiyulabview 的温度实验系统
温度测控综合教学实验的主要目标是培养本科生的
力求使学生能够对温度测控的基本方法、典型的温
度传感器、温度测控系统的基本组成、软件编程和结
构等有比较全面的了解，同时初步掌握温度信号的
计算机采集处理技术，学习利用固态继电器(SSR)
作为基本控制元件实现温度测控的基本技术，也可
以使学生在掌握几种典型温度传感器工作原理和特
点的基础上，初步掌握温度测量误差分析的基本方
法。
如何加强本科生教学实践环节，是目前高等学
校面临的普遍问题，是需要积极研究和解决的实际
收稿日期：2004一10—20。
问题。温度测控综合教学实验系统的开发和应用，对
学生掌握现代测试技术，培养学生的动手能力及创
新能力有着积极的促进作用，具有推广应用价值。
学生可以学习利用交流固态继电器(SSR)实现
温度控制的基本技术。具体讲，就是通过SSR控制
电热棒的通断状态，实现电加热箱的温度控制。SSR
是一种四端有源器件，其中两端为输入控制端，另外
两端为输出受控端，中间采用光电隔离。当输入端加
上直流信号(是由计算机通过数据采集卡的D／A口提供)，输出端就能从关断状态转变为导通态，从而
控制电热棒。
选择“电加热箱温度控制实验”选项后，进入电
加热箱温度控制实验，界面如图3所示。
该界面上有4个选项：参数设置，温度测控，数
据分析，退出。点击“退出”按钮可返回主界面。其他
3个按钮必须按顺序操作，否则按钮点击也不响应。
点击上一界面中的参数设置按钮，弹出“参数设
置”界面，如图4所示。
要设置的参数包括：基本参数、控制参数、保温
区域、加热触发、传感器信号对应通道、数据保存文
件等。
回到实验界面。点击温度测控按钮，进入温度测量和
控制实验。
点击“开始”按钮，测量系统开始实时采集信号，
则在温度一时间曲线图上开始在线显示图形，上面有
3条线，分别对应3种颜色，各代表热电阻、热电偶
钮，实验则停止。点击“返回”按钮，则系统返回到上一界面。
基于单片机的温度传感器的设计说明
基于单片机的温度传感器 的设计 目录 第一章绪论-------------------------------------------------------- ---2 1.1 课题简介 ----------------------------------------------------------------- 2 1.2 设计目的 ----------------------------------------------------------------- 3 1.3 设计任务 ----------------------------------------------------------------- 3 第二章设计容与所用器件 --------------------------------------------- 4第三章硬件系统设计 -------------------------------------------------- 4 3.1单片机的选择------------------------------------------------------------- 4 3.2温度传感器介绍 ---------------------------------------------------------- 5 3.3温度传感器与单片机的连接---------------------------------------------- 8 3.4单片机与报警电路-------------------------------------------------------- 9 3.5电源电路----------------------------------------------------------------- 10 3.6显示电路----------------------------------------------------------------- 10 3.7复位电路----------------------------------------------------------------- 11 第四章软件设计 ----------------------------------------------------- 12 4.1 读取数据流程图--------------------------------------------------------- 12 4.2 温度数据处理程序的流程图 -------------------------------------------- 13 4.3程序源代码 -------------------------------------------------------------- 14
热电阻热电偶温度传感器校准实验
湖南大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。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。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t 的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法
STM32-内部温度传感器-串口显示-完整程序
STM32F103 内部温度传感器用串口传递到PC上显示 程序如下： #include "stm32f10x.h" #include "stm32_eval.h" #include "stm32f10x_conf.h" #include
USART_https://www.360docs.net/doc/384999425.html,ART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_https://www.360docs.net/doc/384999425.html,ART_Parity = USART_Parity_No; USART_https://www.360docs.net/doc/384999425.html,ART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_https://www.360docs.net/doc/384999425.html,ART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; STM_EV AL_COMInit(COM1, &USART_InitStructure); /* Enable DMA1 clock */ RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); DMA_DeInit(DMA1_Channel1); //开启DMA1的第一通道DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = DR_ADDRESS; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(uint32_t)&ADCConve rtedValue; DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //DMA的转换模式为SRC模式，由外设搬移到内存 DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1; //DMA缓存大小，1个DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //接收一次数据后，设备地址禁止后移DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; //关闭接收一次数据后，目标内存地址后移 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //定义外设数据宽度为16位
温度传感器基础知识
https://www.360docs.net/doc/384999425.html,/download/4104_0/101400.html 温度传感器基础知识 温度是表征物体冷热程度的物理量，是工农业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位，约占50%。 温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断涌现。 由于工农业生产中温度测量的范围极宽，从零下几百度到零上几千度，而各种材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内使用。常用的测温传感器的种类与测温范围如下表所示。
工作原理晶体二极管或三极管的PN 结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的PN 结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV ，利用这种特性，一般可以直接采用二极管（如玻璃封装的开关二极管1N4148）或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做PN 结温度传感器。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.2—2秒，灵敏度高。测温范围为-50—150℃。典型的温度曲线如图1所示。同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。 应用电路(一) 图（2）是采用PN 结温度传感器的数字式温度计，测温范围-50—150℃，分辨率为0.1℃,在0—100℃范围内精度可达±1℃。 1N4148 https://www.360docs.net/doc/384999425.html,/datasheet/1N4148/28138465/Beyschlag
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
热电阻热电偶温度传感器校准实验资料讲解
热电阻热电偶温度传感器校准实验
湖南大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。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。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为： (1+At+Bt2) Rt=R 系温度为0℃时的电阻，铂电阻内部引线方式有两线制，三线制，和四线R 制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。
(2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法两种校验方法。比较法是将标准水银温度计或标准铂电阻温度计与被校电阻温度计一起插入恒温水浴中，在需要的或规定的几个稳定温度下读取标准温度计和被校验温度计的示值并进行比较，其偏差不超过最大允许偏差。在校验时使用的恒温器有冰点槽，恒温水槽和恒温油槽，根据所校验的温度范围选取恒温器。比较法虽然可用调整恒温器温度的方法对温度计刻度值逐个进行比较校验，但所用的恒温器规格多，一般实验室多不具备。因此，工业电阻温度计可用两点法进行校验，即只校验R0与R100/ R0两个参数。这种校验方法只需要有冰点槽和水沸点槽，分别在这两个恒温槽中测得被校验电阻温度计的电阻R0 和R100，然后检查R0 值和R100/R0 的比值是否满足规定的技术数据指标，以确定温度计是否合格。 (3) 热电阻的类型 1）普通型热电阻。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。 2）铠装热电阻。铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2--φ8mm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。 3）端面热电阻。端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 4）隔爆型热电阻。隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 2.热电偶 (1) 热电偶原理 将两种不同材质的金属导线连接成闭合回路，如果两接点的温度不同，由于金属的热电效应，在回路中就会产生一个与温差有关的电动势，称为温差电势。在回路中串接一毫伏表，就能粗略地测出温差电势值。如图1：
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。
第二章设计要求及构思 2.1设计要求 1.系统硬件设计 （1）使用热敏电阻PT100; （2）单片机采用MCS51系列； （3）LED数码管显示温度。 2.系统软件设计 （1）温度可以通过PT100热敏电阻实调程序； （2）AD转换芯片检测温度的模拟量程序； （3）LED显示程序； 3.系统功能 （1）测量温度范围?50℃～110℃； （2）精度误差小于0.5℃； （3）LED数码管显示。 2.2设计构思 （1）本题目使用铂热敏电阻PT100，其阻值会随着温度的变化而改变，PT100后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在110℃时它的阻值约为142.29欧姆,在-50℃它的电阻值为80.31欧姆。厂家提供有PT100在各温度下电阻值值的分度表，在0℃到110℃电阻的变化率为（142.29-100）/110≈ 0.3845Ω/℃,在-50到0℃电阻的变化率为（100-80.31）/50=0.3938Ω/℃。向PT100输入稳恒电流，使PT100输出的电压与其内部电阻成线性关系变化。 （2）其输出的的电压是模拟信号，需要进行模数转换后才能被有效显示。查找相关模数转换元器件后暂选ADC0808进行模数转换，其有效电压为0～5V。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。 （3）由于0.385Ω相对于100多欧姆的电阻来说很小，即温度变化1℃时输出的电压变化量很小，这么小的电压不能改变ADC0808输出的一个数字信号。所以要对PT100输出的电压进行放大。放大倍数是根据最大测量温度确定的，即110℃时输出的电压不能超过+5V,否则测量不到110的温度，最终经调试后取放大倍数为36。再将放大后的电压输入ADC0808模数转换器。 （4）综上所述。采用2.49V的电压与运算放大器搭建成的恒流源对PT100进行供电，然后用运算放大器OP07搭建的同相放大电路将其电压信号放大36倍后输入到ADC0808中。ADC0808根据输入0到5V的电压，转换成对应的十进制0到255数字。再利用电阻变化率的特性，计算出当前温度值，数码管直接显示温度。
温度传感器原理
一、温度传感器热电阻的应用原理 温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 1．温度传感器热电阻测温原理及材料 温度传感器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。温度传感器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，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。 2．温度传感器热电阻的结构
（1）精通型温度传感器热电阻工业常用温度传感器热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点见表2-1-11。从温度传感器热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的，因此，温度传感器热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制，有关具体内容参见本篇第三章第一节. （2）铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，如图2-1-7所示，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。 与普通型温度传感器热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。
（3）端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面，其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 （4）隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型温度传感器热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 3．温度传感器热电阻测温系统的组成 温度传感器热电阻测温系统一般由温度传感器热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点： ①温度传感器热电阻和显示仪表的分度号必须一致
实验六 温度传感器校准实验
温度传感器校准实验 一、实验目的 掌握热电偶热电阻温度传感器的使用方法和校准方法 二、实验装置 热电偶温度传感器实验装置主要由恒温水浴、电位差计、热电偶、热电阻、冰点仪、数据采集装置、低电势转换开关和标准玻璃温度计等组成。 三、实验内容 1).了解热电阻测温原理，练习热电阻二三线制接法； 2).做出被校热电阻与标准温度计之间的曲线关系，通过查标准热电阻温度与阻值关系进行 分析； 3).了解热电偶的测温原理、温度补偿方法，练习热电偶连线与测温； 4).做出被校热电偶温度与电势曲线，通过查标准热电偶与电势关系进行分析； 5).练习电位差计测量电势方法，了解校验实验台自动采集原理。 四、操作步骤 采用手动数据采集，操作步骤如下： 1).恒温水浴内加好水，冰瓶内放入冰水混合物。 2).将热电阻与热电偶按上图4所示连好，其中热电偶冷端放入冰瓶，并保证热电偶连线在 冰瓶内10分钟以上。检查热电阻、热电偶的高温探头是否都浸在恒温水浴里。热电偶和热电阻高温探头头部要在同一水平面，以使两者温度尽可能一致。（注意：待需要测量恒温水浴精准温度时，才将温度计插入恒温水浴，以免误操作造成标准温度计损坏。 且标准温度计也要和热电偶、热电阻高温探头在同一水平面）。 3).打开恒温水浴电源，按下“加热”，“水泵”按钮，设定恒温水浴温度，待温度比较稳定 的时候，选择量程适当的标准温度计温度测量出水浴温度，采用电位差计测量各热电偶通道电势，采用万用表测量热电阻的电阻值，并做好记录。 4).实验者根据需要重复步骤3。 5).完成实验时，关闭恒温水浴电源。 6).根据记录的实验数据，进行分析与处理，最终得到不同温度情况下电势与电阻值。 7).应用误差分析理论进行测温结果分析。 六、注意事项 1．实验之前应将加热主体加入适量的水或油。 2．工作环境应无强磁场，温度0~35℃，相对湿度不大于85%。
温度传感器设计报告
。 目录 摘要 (1) 1单片机简介 (1) 2基于单片机和温度传感器设计数字温度计的发展现状 (1) 3基于单片机的温度传感器设计数字温度计的技术现状 (2) 4选择的意义 (3) 第一部分 单片机的温度计设计制作准备 | 1电路介绍 (4) 2制作所需电子元件及其功能介绍 (4) 3制作焊接要求及注意事项 (5) 4安装完成调试说明及其使用说明 (7) 第二部分 单片机的温度计设计各个部分工作及其相关性能介绍 1 温度计的总体设计 (8) 总体论述 (8) 、 设计思路 (9) 2 硬件说明 (10) 测量输入模块 (10) 传感器选择 (10) DS18B20的介绍 (11) 键盘输入模块 (12) 显示模块 (13) 报警模块 (13) # 低功耗设计 (16) 设计思
路 (16) 20C51的低功耗措施 (17) 3软件和功能说明 (18) 数据的读取 (19) DS18B20的软件设计 (19) 第三部分 设计制作心得体会 (21) … 参考文献 (22) 附表 附表1---电路图 附表2---单片机控制程序 摘要 单片机简介 ， 单片机全称为单片微型计算机。单片机发展始于70年代，经过30多年的发展，由于其具有高集成度、低功耗、工作电压范围宽、价格便宜、使用方便等诸多优点而在广泛使用。到目前为止将单片机发展阶段分为三个阶段，分别为初级阶段、高性能阶段、以及高位单片机的推出。通常单片机内部含有中央处理部件（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPROM、Flash ROM）、定时器、计数器和各种输入输出接口等。目前8位单片机是目前品种最丰富、应用最广泛的单片机。今天我所使用的就其中比较典型的一种8位单片机AT89C51。
温度计的标定方法
温度标准到底是如何定出来的，虽然我们有几个固定的温度点，但是温度点之外的如何标定呢？ 温标 现代统计力学虽然建立了温度和分子动能之间的函数关系，但由于目前尚难以直接测量物体内部的分子动能，因而只能利用一些物质的某些物性(诸如尺寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等)随温度变化的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡量温度的统一标准尺度，即温标。 随着温度测量技术的发展，温标也经历了一个逐渐发展，不断修改和完善的渐进过程。从早期建立的一些经验温标，发展为后来的理想热力学温标和绝对气体温标。到现今使用具有较高精度的国际实用温标，其间经历了几百年时间。 1.经验温标 根据某些物质体积膨胀与温度的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。 (1)华氏温标 1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度，人体温度为温度计的100度，把水银温度计从0度到l00度按水银的体积膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作“1℉”。按照华氏温标，则水的冰点为32℉，沸点为212℉。 (2)摄氏温标 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度。两点间作100等分，每一份称为1摄氏度。记作1℃。 摄氏温度和华氏温度的关系 T ℉ = 1.8t℃ + 32 式中 T——华氏温度值; t 2.热力学温标 1848年由开尔文(Ketvin)提出的以卡诺循环(Carnot cycle)为基础建立的热力学温标，是一种理想而不能真正实现的理论温标，它是国际单位制中七个基本物理单位之一。该温标为了在分度上和摄氏温标相一致，把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度（是在实验中无法达到的理论温度，而低于0 K的温度不可能存在）与水的三相点温度分为273．16份，每份为1 K (Kelvin) 。热力学温度的单位为“K”。 3.绝对气体温标 从理想气体状态方程入手，来复现热力学温标叫绝对气体温标。由波义耳定律： PV=RT
ATC温度传感器设计
电子系统综合设计报告姓名： 学号： 专业： 日期：2011-4-13 南京理工大学紫金学院电光系
摘要 本次课程设计目的是设计一个简易温度控制仪，可以在四联数码管上显示测得的温度。主要分四部份电路：OP07放大电路，AD转换电路，单片机部分电路，数码管显示电路。设计文氏电桥电路，得到温度与电压的关系，通过控制电阻值改变温度。利用单片机将现在温度与预设温度进行比较，将比较结果在LED数码管上显示，同时实现现在温度与预设温度之间的切换。 关键词放大电路转换电路控制电路显示 目录 1 引言 (3) 1．1 系统设计 (3) 1.1.1 设计思路 (3) 1.1.2 总体方案设计 (3) 2 单元模块设计 (4) 2.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (4) 2.1.1 温度传感器电路的设计 (4) 2.1.2 信号调理电路的设计 (4) 2.1.3 A/D采集电路的设计 (4) 2.1.4 单片机电路 (4) 2.1.5 键盘及显示电路的设计 (4) 2.1.6 输出控制电路的设计 (5) 2.2元器件的选择 (5) 2.3特殊器件的介绍 (5) 2.3.1 OP07A (5) 2.3.2 ADC0809 (6) 2.3.3 ULN2003 (7) 2.3.4 四联数码管（共阴） (7) 2.4各单元模块的联接 (8) 3.1开发工具及设计平台 (9) 3.1.1 Proteus特点 (9) 3.1.2 Keil特点 (9) 3.1.3 部分按键 (10) 4 系统测试 (14) 5 小结和体会 (16) 6 参考文献 (17)
1 引言 电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易维护性等。总体方案的设计与选择：由技术指标将系统功能分解为:若干子系统，形成若干单元功能模块。单元电路的设计与选择：尽量采用熟悉的电路，注重开发利用新电路、新器件。要求电路简单，工作可靠，经济实用。 1．1 系统设计 1.1.1 设计思路 本次实验基于P89L51RD2FN的温控仪设计采用Pt100温度传感器。 1.1.2 总体方案设计 设计要求 1.采用Pt100温度传感器，测温范围 -20℃ --100℃； 2.系统可设定温度值； 3.设定温度值与测量温度值可实时显示； 4.控温精度：±0.5℃。
半导体温度计的设计与制作(已批阅)
实验题目：半导体温度计的设计与制作 实验目的：测试温度在20~70 ℃的范围内，选用合适的热敏电阻和非平衡电桥线路（或选用你认为更好 的测温电路）来设计一半导体温度计。进一步理解热敏电阻的伏安特性和惠斯通电桥测电阻的原理，学习非电学量的电测法，了解实验中的替代原理的应用。 实验原理：（1）半导体温度计就是利用半导体的电阻值随温度急剧变化的特性而制作的，以半导体热敏 电阻为传感器，通过测量其电阻值来确定温度的仪器。这种测量方法为非电量的电测法。 （2）由于金属氧化物半导体的电阻值对温度的反应很灵敏（参见实验3.5.2），因此可以作为温传感器。 为实现非电量的电测法，采用电学仪器来测量热敏电阻的阻值， 还需要了解热敏电阻的伏安特性。由图1可知，在曲线的起始 部分，曲线接近线性，此时，热敏电阻的阻值主要与外界温度 有关，电流的影响可以忽略不计。 （3）半导体温度计测温电路的原理图如图2所示，当电桥平衡时， 表的指示必为零，此时应满足条件T R R R R 321=，若取R 12，则R 3的数值即为的数值。平衡后，若电桥某一臂的电阻又发生改变（如）， 则平衡将受到破坏，微安计中将有电流流过，微安计中的电流的 大小直接反映了热敏电阻的阻值的大小。 （4）当热敏电阻的阻值在测温量程的下限1时，要求微安计的 读数为零（即0），此时电桥处于平衡状态，满足平衡条件。若 取R 12，则R 31，即R 3就是热敏电阻处在测温量程的下限温度时的 电阻值，由此也就决定了R 3的电阻值。 （5）当温度增加时，热敏电阻的电阻值就会减小，电桥出现不平衡，在微安计中就有电流流过。当热敏电阻处在测温量程的上限温度电阻值2时，要求微安计的读数为满刻度。由于 G T I I >>，则加在电桥两端上的电压近似有：)(3R R I V T CD += （1） 根据图2的电桥电路，由基尔霍夫方程组可以求出
温度传感器标定系统设计
我的毕设 1 FPGA 智能传感器 (1) 智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。此外，还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿，以改进测量精度。 (2) 智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输人信号给出相关的 诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时，它能够借助其内 部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。 (3) 智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量，从而进一步拓宽了其探测 与应用领域，而微处理器的介人使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行 实时处理。此外，其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性 能，也能使它们适合于各不相同的工作环境。 (4) 智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据，也可以根据需 要将它们存储起来。存储大量信息的目的主要是以备事后查询，这一类信息包括设 备的历史信息以及有关探测分析结果的索引等。 (5) 智能化传感器备有一个数字式通信接口，通过此接口可以直接与其所属计算 机进行通讯联络和交换信息。此外，智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便， 譬如，可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作，也可以将所测的数 据发送给远程用户等 基于labview 和声卡 本系统主要实现温度的检测与控制，使系统的温度始终保持在要 求的范围内。系统框图如图I所示。首先将温度信号转换为电信号．然 后通过数据采集电路将电信号采集进入计算机，借助LabVIEW软件进 行数据分析、处理和显示．最后通过温度控制接口电路对温度进行实时 监控。系统中温度检测、采集和控制由硬件实现，信号的分析与处理及 后续结果的输出与显示则靠软件完成。 由于声卡采集的信号是音频信号，且幅值受到一定限制，同时我们 在实验中发现声卡对于信号频率采集的灵敏度远远大于对信号幅度的 灵敏度，所以本单元电路包括两部分：通过温度传感器将温度信号转换 为电压信号，再利用v，F(压，频)转换电路将电压信号转换为具有一定 幅值的频率信号，通过声卡采集频率，然后借助I_abVlEW的信号处理 功能对信号进行处理和显示。需要注意的是转换电路的设计既要保证 V腰转换器具有良好的线性度。又要具有合适的频率 (3)加热与降温电路 加热与降温电路的作用，就是利用前级双限电压比较器电路的输出 信号，控制继电器的通断。使其起到一个开关作用，用以控制加热元件与 降温元件的工作。限于学生实验条件，本系统分别采用加热电阻和c叫 风扇作为加热和降温元件。由于电路简单，这里不再给出电路图。。
51单片机温度传感器课程设计.
基于单片机的温度传感器课程设计报告 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中温度传感器就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本设计所介绍的温度传感器与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，该设计控制器使用单片机STC89S52，测温传感器使用DS18B20，用LCD实现温度显示,能准确达到以上要求。 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的温度传感器。 关键词：单片机，数字控制，温度传感器 1. 温度传感器设计内容 1.1传感器三个发展阶段 一是模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(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、微功耗等特点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，且外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。 二是模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别。 三是智能温度传感器。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器
MSP430内部温度传感器测试程序
MSP430内部温度传感器测试程序 //MSP430基础实验开发组件 - ADC12内部模块演示程序之内部温度传感器 //时钟设置: ////ACLK = n/a, MCLK = SMCLK = default DCO ~ 800kHz, ADC12CLK = ADC12OSC //当前演示程序功能描述: ////利用MSP430F14X内部的温度传感器,通过ADC12的通道10进行AD转换 ////计算取得摄氏温度和华氏温度,通过断点在View->Watch中观察温度值 ////由于定标问题, 可能会存在温度的误差 #include
热电阻热电偶温度传感器校准实验
大学实验指导书 课程名称：实验类型： 实验名称：热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生：学号：专业： 指导老师：实验日期：年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。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。常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0—630.74℃以，电阻Rt与温度t 的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻，铂电阻部引线方式有两线制，三线制，和四线制三种，两线制中引线电阻对测量的影响最大，用于测温精度不高的场合，三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用与高精度温度检测。本实验是三线制连接，其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行，除标准铂电阻温度计需要作三定点，（水三相点，
水沸点和锌凝固点）校验外，实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法两种校验方法。比较法是将标准水银温度计或标准铂电阻温度计与被校电阻温度计一起插入恒温水浴中，在需要的或规定的几个稳定温度下读取标准温度计和被校验温度计的示值并进行比较，其偏差不超过最大允许偏差。在校验时使用的恒温器有冰点槽，恒温水槽和恒温油槽，根据所校验的温度围选取恒温器。比较法虽然可用调整恒温器温度的方法对温度计刻度值逐个进行比较校验，但所用的恒温器规格多，一般实验室多不具备。因此，工业电阻温度计可用两点法进行校验，即只校验R0与R100/ R0两个参数。这种校验方法只需要有冰点槽和水沸点槽，分别在这两个恒温槽中测得被校验电阻温度计的电阻R0 和R100，然后检查R0 值和R100/R0 的比值是否满足规定的技术数据指标，以确定温度计是否合格。 (3) 热电阻的类型 1）普通型热电阻。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。 2）铠装热电阻。铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2--φ8mm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。 3）端面热电阻。端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 4）隔爆型热电阻。隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区具有爆炸危险场所的温度测量。 2.热电偶 (1) 热电偶原理 将两种不同材质的金属导线连接成闭合回路，如果两接点的温度不同，由于金属的热电效应，在回路中就会产生一个与温差有关的电动势，称为温差电势。在回路中串接一毫伏表，就能粗略地测出温差电势值。如图1： 图1 热电偶原理 温差电势的大小只与两个接点的温差有关，与导线的长短粗细和导线本身的温度分布无关。这样一对导线的组合就称热电偶温度计。简称热电偶。