基于单片机的热敏电阻温度计
基于单片机热敏电阻温度采集
毕业设计说明书第一章序论1.1课题研究的意义温度是工业生产中主要的参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。
单片机在工业生产中的应用尤其广泛，温度采集系统则是单片机在工业生产中的一个典型的应用。
采用单片机对温度进行采集不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。
随着嵌入式系统开发技术的快速发展及其在各个领域的广泛应用，单片机已经以其体积小、功能强、价格低、使用灵活等特点显示出了明显的优势和广泛的应用前景。
作为一名测控技术与仪器专业的学生，理应对单片机有更深的了解，此次针对89C51型单片机在温度控制方面的应用，对温度恒定系统进行了分析并给出了具体的解决方案。
1.2课题研究的背景和当今发展趋势数据采集系统始于20世纪50年代，1965年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非熟练人员操作，并且测试任务由测试设备高速自动控制完成。
由于该种数据采集系统具有高速属性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。
20世纪70年代中后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机融为一体的数据采集系统。
由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因而获得了惊人的发展。
从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，另一类是工业现场数据采集系统。
20世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了极大的发展，开始出现了，通用的数据采集与自动化测试系统。
该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪器仪表和采集器、通用接口总线和计算机等构成。
例如：国际标准ICE625（GPIB）接口总线系统就是一个典型的代表。
这类系统主要用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。
时至今日，由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的数据采集系统。
51单片机的热敏电阻数字温度计设计
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基于单片机的热敏电阻温度计的设计
基于单片机的热敏电阻温度计的设计
随着科技的不断发展，各种电子设备应用也越来越广泛。
热敏电
阻温度计便是其中之一，它是一种利用物质温度对电阻值的变化来实
现温度测量的智能仪器。
本篇文章将介绍热敏电阻温度计的设计及其
原理。
首先，我们需要准备的材料有单片机、热敏电阻、电阻、显示屏、连接线以及电源。
将这些材料准备齐全后，便可以开始进行热敏电阻
温度计的设计。
我们需要将热敏电阻、电阻、单片机连接成电路。
电路连接后，
需要进行编程，以使得单片机能够读取热敏电阻和电压值，并将其转
换成温度值。
通过显示屏将温度值显示出来，实现对温度的实时监测。
在热敏电阻温度计设计的过程中，需要注意以下几点：
1. 选用合适的热敏电阻：热敏电阻的温度系数决定了它在不同温
度下的电阻值，因此需要选择合适的热敏电阻。
2. 电路的稳定性：电路中各部分的连接不可松动，否则会影响温
度测量的准确性。
3. 编程的准确性：需要通过合理的代码编写来实现对热敏电阻和
电压值的正确读取和转换，确保温度测量的准确性。
总之，热敏电阻温度计因其简单易用、准确度高等优点被广泛应
用于各种领域中，例如工业制冷、医疗设备等。
希望通过本篇文章的
介绍，能够帮助读者更好地了解热敏电阻温度计的设计及其原理，以便于更好地应用于实际生活生产中。
基于单片机的温度测量
引言：温度是一个常见的物理量，对于许多领域的应用来说，准确地测量温度非常重要。
单片机作为一种常见的嵌入式系统，具有强大的数据处理和控制能力。
本文将介绍基于单片机的温度测量技术及其应用。
概述：温度测量是一项广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域的技术。
传统的温度测量方法主要基于热敏电阻、热电偶、红外线等。
而基于单片机的温度测量技术则结合了传感器、单片机和通信等技术，能够实时、精确地监测和控制温度。
正文：1. 传感器选择1.1 热敏电阻热敏电阻是一种根据温度变化导致电阻值变化的传感器。
它的特点是响应速度快、精度高，但对环境温度和供电电压的稳定性要求较高。
1.2 热电偶热电偶是一种使用两个不同金属的导线连接的传感器。
它的优点是测量范围广，适用于极高或极低温度的测量，但精度较低，受电磁干扰影响较大。
1.3 红外线传感器红外线传感器是一种测量物体表面温度的传感器。
它可以通过接收物体发出的红外辐射来测量温度，适用于无接触测量，但精度受物体表面性质影响较大。
2. 单片机选择2.1 嵌入式系统单片机作为一种常见的嵌入式系统，集成了处理器、存储器和外设接口。
它具有较强的计算和控制能力，适用于温度测量应用中的数据处理和控制任务。
2.2 选择合适的单片机型号选择合适的单片机型号是确保系统稳定运行的关键。
应根据温度测量的要求确定所需要的计算能力、引脚数量、通信接口等因素，选择合适的单片机型号。
3. 温度采集与处理3.1 模拟信号采集通过选定的传感器，将温度信号转换为模拟电压信号。
使用单片机的模拟输入接口，对模拟电压信号进行采集，获取温度数据。
3.2 数字信号处理单片机通过内置的模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号。
根据所选单片机型号的计算能力，可以进行进一步的数据处理和算法运算，包括滤波、校正等。
4. 数据存储与通信4.1 存储器选择根据温度测量系统的要求，可以选择合适的存储器类型，如闪存、EEPROM等。
基于单片机的热敏电阻温度计的设计
基于单片机的热敏电阻温度计的设计引言：热敏电阻是一种根据温度变化而产生变阻的元件，其电阻值与温度成反比变化。
热敏电阻广泛应用于温度测量领域，其中基于单片机的热敏电阻温度计具有精度高、控制方便等特点，因此被广泛应用于各个领域。
本文将介绍基于单片机的热敏电阻温度计的设计，并通过实验验证其测量精度和稳定性。
一、系统设计本系统设计使用STC89C52单片机作为控制核心，热敏电阻作为测量元件，LCD1602液晶显示屏作为温度显示设备。
1.系统原理图2.功能模块设计(1)温度采集模块：温度采集模块主要由热敏电阻和AD转换模块组成。
热敏电阻是根据温度变化而改变阻值的元件，它与AD转换模块相连，将电阻变化转换为与温度成正比的电压信号。
(2)AD转换模块：AD转换模块将热敏电阻的电压信号转换为数字信号，并通过串口将转换结果传输给单片机。
在该设计中，使用了MCP3204型号的AD转换芯片。
(3)驱动显示模块：驱动显示模块使用单片机的IO口来操作LCD1602液晶显示屏，将温度数值显示在屏幕上。
(4)温度计算模块：温度计算模块是通过单片机的计算功能将AD转换模块传输过来的数字信号转换为对应的温度值。
根据热敏电阻的特性曲线，可以通过查表或采用数学公式计算获得温度值。
二、系统实现1.硬件设计(1)单片机电路设计单片机电路包括单片机STC89C52、晶振、电源电路等。
根据需要，选用合适的外部晶振进行时钟信号的驱动。
(2)AD转换电路设计AD转换电路采用了MCP3204芯片进行温度信号的转换。
根据芯片的datasheet，进行正确的连接和电路设计。
(3)LCD显示电路设计LCD显示电路主要由单片机的IO口控制，根据液晶显示模块的引脚定义，进行正确的连接和电路设计。
(4)温度采集电路设计温度采集电路由热敏电阻和合适的电阻组成，根据不同的热敏电阻特性曲线，选择合适的电阻和连接方式。
2.软件设计(1)初始化设置：单片机开机之后，需要进行一系列的初始化设置，包括对IO口、串口和LCD液晶显示屏的初始化设置。
基于单片机的热敏电阻数字温度计的思路
基于单片机的热敏电阻数字温度计的思路
热敏电阻是根据温度变化而变化阻值的电阻，其阻值与温度成反比例关系。
基于单片机的热敏电阻数字温度计的思路主要包括以下几个方面：
1.硬件设计：选用合适的热敏电阻、运放、单片机等元器件进
行硬件设计，电路需要确保稳定可靠，能够满足测量要求。
2.软件设计：根据硬件设计要求，编写相应的单片机程序，实
现温度信息的采集、处理、存储和显示等功能，程序需要具有较高的精度和可靠性。
3.温度采集：利用单片机的模拟输入端口对热敏电阻进行采集，将其阻值转换为温度值，并进行校准和滤波等处理，确保温度测量精度。
4.温度显示：将采集到的温度值显示在单片机的显示屏上，可
显示数值和单位，也可根据需要进行警报和数据记录等功能。
5.应用扩展：可以根据需要增加多路温度采集、远程传输、数
据存储和分析等功能，扩展应用领域，满足不同用户需求。
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。
第2章单片机介绍2.1 单片机单片机（Single chip microcomputer）微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
基于51单片机的数字温度计
引言：数字温度计是一种基于51单片机的温度测量装置，它通过传感器感知环境的温度，并使用单片机将温度值转换为数字形式，并显示在液晶屏上。
本文将详细介绍数字温度计的设计原理、硬件连接、软件编程以及应用领域。
概述：数字温度计基于51单片机的设计理念，其基本原理是通过传感器将温度转换为电信号，然后通过ADC(模数转换器)将电信号转换为数字信号，最后使用单片机将数字信号转换为温度值。
同时，数字温度计还将温度值显示在液晶屏上，方便用户直观地了解环境温度。
正文内容：1. 硬件连接：1.1 使用温度传感器感知环境温度：常用的温度传感器有NTC热敏电阻和DS18B20数字温度传感器。
通过将传感器连接到51单片机的引脚上，可以实现对环境温度的感知。
1.2 连接ADC进行模数转换：ADC是将模拟信号转换为数字信号的关键部件。
通过将51单片机的引脚连接到ADC芯片的输入端，可以将模拟的温度信号转换为数字信号。
1.3 连接液晶屏显示温度值：通过将51单片机的引脚连接到液晶屏的控制引脚和数据引脚，可以将温度值以数字形式显示在液晶屏上。
2. 软件编程：2.1 初始化引脚和ADC：在软件编程中，需要初始化51单片机的引脚设置和ADC的工作模式。
通过设置引脚为输入或输出，以及设置ADC的参考电压和工作模式，可以确保硬件正常工作。
2.2 温度测量算法：根据传感器的工作原理和电压-温度特性曲线，可以编写相应的算法将ADC测得的电压值转换为温度值。
例如，对于NTC热敏电阻，可以使用Steinhart-Hart公式进行温度计算。
2.3 温度值显示：将温度值以数字形式显示在液晶屏上。
通过设置液晶屏的控制引脚和数据引脚，可以控制液晶屏的显示内容，并将温度值以数字形式显示在屏幕上。
3. 基于51单片机的数字温度计应用：3.1 家庭温度监测：数字温度计可以安装在家庭中的不同区域，实时监测室内温度，并通过数字显示提供直观的温度信息。
这对于家庭的舒适性和节能都有重要意义。
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B
B ln a
100 % 3.8%
| 100 % 0.6%
ln a
• 由上可见相对误差在误差允许的范围之内
13
结果
lna = -2.421 0.022 ()
B 3234.55 119.95 ( C )
o
所以热敏电阻的温度-电阻表达式为：
RT e e
2.421 0.022
基于单片机的热 敏电阻温度设计
超然队
1
单片机最小系统简介
实验操作部分
数据处理及误差分析
2
单片机最小系统简介
3
参考电压的粗测
•
4
操作步骤
•
5
操作步骤
⑤
① ④
②
③
6
• ①单片机最小系统 ②热敏电阻 • ③水 ④保温瓶 ⑤酒精温度计
实验数据
温度T / ℃ 阻值 / Ω 温度T / ℃ 阻值 / Ω
15
价格报表
名称 STC89C54 AZ1117 数量 1 1 单价 8.5 1.5
电容 晶振12MHz
热敏电阻5K TLC1543 4位数码管 USB接口(母座) 开关 LM358 电阻 电位器5K 芯片底座
3 1
1 1 1 1 2 1 5 1 3
0.1
0.2 0.5 17.5 1.5 0.2 0.2 0.6 0.1
95
90 85.1
577
652 735
60.2
55.3 50
1457
1696 1994
79.8
75 69.8 65
852
958 1120 1274
44.7
40 34.7 30.1
2334
2717 3262 3733
7
热敏电阻定标曲线
阻值
4000 3500 3000 阻值 2500 2000 1500 1000 500 25 45 65 温度 85 105 8 阻值 指数 (阻值)
i 1
14
n2
11
i yi y yi ln a Bxi
计算பைடு நூலகம்na和B的标准偏差
• 把实验数据代入上述式子中，得到
SB
xx
S
119.95
2
S ln a yy
SB ( y B) 0.02214 B
2
12
计算相对误差
E B
E lna |
• 通过查资料，我们可以得到上述最小二乘法得到的截距、 斜率的标准偏差公式：
B
xx
2
S
ln a yy
SB y ln a B
2
2
2 ， yy y y
• 其中， xx x x
2
i
2
，
，
S
• n2
n2
，
n2
16
0.5
0.5
17
14 14
2
ln a ，
xi yi xi yi xi
i 1 i 1 i 1 i 1 14 2 xi n xi i 1 i 1 14 2
14
14
14
14
2
• 得到 • lna=-2.42129
• B=3234.556
10
计算lna和B的标准偏差
• 通过对式子 R T a e 两边对数，得到 lnR T ln a B T ，
B T
• 描绘出以下
lnR 8.4 8.2 8 7.8 7.6 7.4 7.2 7 6.8 6.6 6.4 6.2
1 ln R T
图。
1/T
9 0.003 0.0031 0.0032 0.0033 0.0034
0.0027 0.0028 0.0029
实验数据处理
• 定义x=1/T，y= ln R ，则y=lna+B· x • 将实验数据代入最小二乘法公式
B
x y 14 x y
i 1 i i 1 i i 1 i
14
14
14
i
2 xi n xi i 1 i 1
e
3234 .55 119.95 T
3234 .55 119 .95 2.4210.022 T
14
误差产生分析
• ①由于本实验使用的酒精温度计的最小刻度为1℃，所以 测量的结果估读到最后一位。 • ②热敏电阻电压ADC转换精度损失。 • ③由于实验使用的保温瓶不是透明的，所以每一次读取数 据时都要把温度计从保温瓶中取出，而温度计的降温很 快，导致温度测量产生误差。