温度传感器的设计
《温度传感器的原理》 教学设计
《温度传感器的原理》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够理解温度传感器的工作原理。
（2）学生能够区分不同类型的温度传感器及其特点。
（3）学生能够掌握温度传感器在实际生活和工业中的应用。
2、过程与方法目标（1）通过实验观察和数据分析，培养学生的观察能力和逻辑思维能力。
（2）通过小组讨论和合作学习，提高学生的团队协作能力和沟通能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对科学技术的兴趣和探索精神。
（2）培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。
二、教学重难点1、教学重点（1）热电偶温度传感器的原理。
（2）热电阻温度传感器的原理。
（3）半导体温度传感器的原理。
2、教学难点（1）热电偶的热电效应及温度补偿方法。
（2）热电阻的电阻温度特性及测量电路。
（3）半导体温度传感器的热敏特性及应用。
三、教学方法1、讲授法讲解温度传感器的基本原理和相关知识，使学生对概念有初步的了解。
2、实验法通过实验让学生亲身体验温度传感器的工作过程，加深对原理的理解。
3、讨论法组织学生进行小组讨论，促进学生之间的思想交流，培养学生的合作能力和解决问题的能力。
四、教学准备1、实验器材热电偶、热电阻、半导体温度传感器、温度测量仪表、电源、加热装置等。
2、多媒体课件制作包含温度传感器原理、结构、应用等内容的多媒体课件，辅助教学。
五、教学过程1、课程导入（5 分钟）通过展示一些生活中与温度测量相关的场景，如空调自动调节温度、热水器保持水温恒定等，引发学生的兴趣，提出问题：“这些设备是如何准确测量温度的呢？”从而引出本节课的主题——温度传感器的原理。
2、知识讲解（25 分钟）（1）热电偶温度传感器①介绍热电偶的结构，由两种不同的金属导体组成。
②讲解热电偶的热电效应，当两种不同的金属导体两端存在温度差时，会产生热电势。
③举例说明热电偶在工业中的应用，如发电厂的温度测量。
（2）热电阻温度传感器①介绍热电阻的材料，通常为铂、铜等金属。
智能仪器设计温度传感器的完整设计
指导老师: 班级：姓名：学号：目录1系统方案 (1)1.1 测温模块的论证与选择 (1)1.2 电源电路切换模块的论证与选择 (1)1.3 控制系统的论证与选择 (1)1.4 显示模块的论证与选择 (2)1.5键盘模块 (2)2系统理论分析与计算 (3)3电路与程序设计 (4)3.1电路的设计 (4)3.1.1系统总体框图 (4)3.1.2 电源转换电路子系统的设计 (4)3.1.3 STC89C52单片机子系统的设计 (5)3.1.4电源的设计 (6)3.1.5温度采集电路子系统电路的设计 (7)3.1.6键盘模块 (7)3.2程序的设计 (8)3.2.1程序功能描述 (8)3.2.2程序流程图 (8)4测试方案与测试结果 (9)4.1测试方案 (9)4.2 测试条件与仪器 (9)4.3 测试结果及结论 (9)1系统方案本系统主要由测温模块、电源电路切换模块、控制系统模块、显示模块、键盘模块及电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1 测温模块的论证与选择方案一：PT100温度传感器采用铂金属，它的阻值随温度上升而匀速增长，但是外接硬件电路复杂，需AD转换，测量范围小，精度一般。
方案二：采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。
数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。
由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。
鉴于DS18B20以上优点，故采用方案1.2 电源电路切换模块的论证与选择方案一：使用开关型手动切换电路不能受单片机控制，耗费人力，切换不及时，精度不准确，易受人为干扰等。
方案二：使用继电器使用两个继电器在电路初始状态下是输出端全部接地使电路在初始状态时处于不工作状态，而且它能实现单电源的正负实时切换，简单易行，元器件选择容易，焊接简单且控制效果很不错。
《传感器原理及应用》基于PT100温度传感器的温度测量电路设计实验报告
《传感器原理及应用》基于PT100温度传感器的温度测量电路设计实验报告1.实验功能要求了解铂热电阻的特性与应用；熟悉铂热电阻测温电路；利用P100铂电阻测量温度源的温度；记录温度与测量电路电压输出数据2.实验所用传感器原理利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用的热电阻有铂电阻(650℃以内)和铜电阻(150℃以内)。
铂电阻是将0.05~0.07mm的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。
在0-650℃以内。
铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计。
)。
实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示。
3.实验电路PT100铂电阻测温电路经验P100电压采集放大电路:前半部分是4.096V恒压源电路，然后是一个桥式电压采样电路，后面是一个电压放大电路。
一、4.096V恒压源电路因Vref=2.5V，故有4.096=(1+R1/R2)*2.5，得出R1/R2=1.6384，可以通过调节滑动变阻器实现。
二、桥式电压采样电路这是一个桥式电压采样电路，其原理是将V2作为参考电压，通过V1的变化去得到一个相对的电压数值，这样就能得到PT100的电阻数值，从而得到当前温度数值。
其中相对数值是通过R7去调节，可以是任意，其R7的主要作用还是在校准温度使用。
根据项目需要，现在使用的R7的阻值是138.5002Ω，也就是PT100在100摄氏度是的温度数值。
三、电压放大电路分析电路:1根据"虚断"原则，流过R3和R8电流相等(V1-Vx)/R3=Vx/R82根据“虚断"原则，流过R6和R1电流相等(V2-Vout)/(R6+R1)=(V2-Vy)/R6 3根据"“虚短"原则，Vy=Vx4根据这3个公式得出:11V1-10V2=Vout理想要的数值是10倍的放大倍数，但是现在在输出端多了减了V1，根据模拟的数值可知，V1的取值范围是0.215-0.36835241646对应温度范围是44.032- 75.43。
无线温度传感器的设计
无线温度传感器的设计摘要：随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式已经渗透到社会生活生产的每一个角落，温度测量的准确度在影响生产效益的同时也在逐步得到社会的重视。
关健词：无线温度传感器设计在工业现场，由于生产环境恶劣，工作人员不能长时间停留在现场观察设备是否运行正常，就需要采集数据并传输数据到一个环境相对好的操控室内，工作人员可以在这里将控制指令传输给现场执行模块进行各种操作。
这样就会产生数据传输问题，由于厂房大、需要传输数据多，使用传统的有线数据传输方式就需要铺设很多很长的通讯线，浪费资源，占用空间，可操作性差，出现错误换线困难。
此时便需要利用无线传输的方式进行数据采集。
在农业生产上，不论是温室大棚的温度监测，还是粮仓的管理，无线通信技术的发展使得温度采集测量精确，简便易行。
为此，采用以下方案设计一种无线温度传感器，能够方便人们的工作和生产。
1、传感器的选择传统的模拟式传感器具有测量转换速度快，温度测量范围宽的优点。
但是模拟传感器的模拟信号需要先经过取样、放大和模数转换电路处理，再将转换得到的表示温湿度值的数字信号交由微处理器或 dsp 处理。
被测信号从敏感元件接收的非电物理量开始，到转换为微处理器可处理的数字信号之间，设计者须考虑的线路环节较多。
采用具有直接数字量输出的传感器能够避免上述问题。
数字式传感器能把被测模拟量直接换成数字量输出，可以直接与数字设备（计算机，计数器，数字显示系统等）相联，数字式传感器具有高的测量精度和分辨率，稳定性好，信号易于处理、传送和自动控制，便于动态及多路测量，读数直观，安装方便，维护简单，工作可靠性高。
考虑系统的经济性和温湿度传感器的优缺点及发展状况，确定温度传感器采用数字式。
2、短距离无线通信模块的选择随着大规模集成电路技术的发展，世界上主要的芯片厂商都推出了无线收发芯片。
短距离无线通信系统的大部分功能都集成到一块芯片内部，一般使用单片数字信号射频收发芯片，加上微控制器和少量外围器件构成专用或通用无线通信模块。
(完整word版)传感器课程设计(基于labview的pt100温度测量系统)
目录第一章方案设计与论证 (2)第一节传感器的选择 (2)第二节方案论证 (3)第三节系统的工作原理 (3)第四节系统框图 (4)第二章硬件设计 (4)第一节 PT100传感器特性和测温原理 (5)第二节信号调理电路 (6)第三节恒流源电路的设计 (6)第四节 TL431简介 (8)第三章软件设计 (9)第一节软件的流程图 (9)第二节部分设计模块 (10)总结 (11)参考文献 (11)第一章方案设计与论证第一节传感器的选择温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线,达到测温的目的.在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器,将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。
热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。
常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等.近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出,一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄,一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃，一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要.热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。
(完整版)基于DS18B20数字温度传感器的仿真与设计应用
第一章前言在人类的生活环境中，温度饰演着极其重要的角色，都无时无刻不在与温度打交道。
自 18 世纪工业革命以来，工业发展与能否掌握温度有着密切的联系。
在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，能够说几乎 %80的工业部门都不得不考虑着温度的要素。
温度关于工业这样重要，由此推动了温度传感器的发展。
1.1 传感器三个发展阶段：一是模拟集成温度传感器。
该传感器是采纳硅半导体集成工艺制成，所以亦称硅传感器或单片集成温度传感器。
此种传感器拥有功能单调 ( 仅丈量温度 ) 、测温偏差小、价钱低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等特色，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，且外头电路简单。
它是目前在国内外应用最为广泛的一种集成传感器，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含温控开关、可编程温度控制器，典型产品有 LM56、AD22105和 MAX6509。
某些加强型集成温度控制器 ( 比如TC652/653) 中还包含了A/D 变换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相像之处。
但它自成系统，工作时其实不受微办理器的控制，这是两者的主要差别。
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 变换器、信号办理器、储存器 ( 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)、随机存取储存器 (RAM)和只读储存器 (ROM)。
智能温度传感器的特色是能输出温度数据及有关的温度控制量，适配各样微控制器 (MCU)；并且它是在硬件的基础上经过软件来实现测试功能的，自然，其智能化程度也取决于软件的开发水平。
1.2 温度传感器的发展趋向进入 21 世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高靠谱性及安全性、开发虚构传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向快速发展。
1.3 传感器在温控系统中的应用目前市场主要存在单点和多点两种温度丈量仪表。
51温度传感器课程设计
51温度传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解温度传感器的基本原理，掌握51温度传感器的工作方式和特点。
2. 学生能够描述温度传感器在智能控制系统中的应用，并解释其重要性。
3. 学生能够运用数学知识，对温度传感器采集的数据进行分析和处理。
技能目标：1. 学生能够正确连接和配置51温度传感器，完成温度监测电路的搭建。
2. 学生能够编写程序，实现对温度的实时采集、显示和处理。
3. 学生能够运用问题解决策略，对温度控制系统的故障进行诊断和修复。
情感态度价值观目标：1. 学生对温度传感器和智能控制系统产生兴趣，增强对科学技术的热爱和好奇心。
2. 学生在合作探究中，培养团队精神和沟通能力，提高自信心和自主学习能力。
3. 学生认识到温度控制在日常生活和工业生产中的重要性，增强环保意识和责任感。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为初中信息技术课程，结合学生已有物理、数学知识，以实用性为导向，强调知识与实践相结合。
学生特点为好奇心强，喜欢动手实践，但理论知识掌握程度不一。
因此，教学要求注重理论与实践相结合，引导学生主动探究，提高学生的动手能力和解决问题的能力。
二、教学内容1. 温度传感器原理：介绍温度传感器的基本工作原理，包括热敏电阻的阻值随温度变化的特性，重点讲解NTC热敏电阻的原理及应用。
2. 51温度传感器介绍：详细讲解51温度传感器的结构、性能参数及使用方法，结合教材相关章节，使学生了解其在智能控制系统中的应用。
3. 温度监测电路搭建：指导学生按照教材步骤，正确连接和配置51温度传感器，完成温度监测电路的搭建，学习电路图识读和电子元件的使用。
4. 编程与数据处理：教授学生编写程序，实现对温度的实时采集、显示和处理，结合数学知识，对采集到的数据进行分析和计算。
5. 故障诊断与修复：培养学生运用问题解决策略，对温度控制系统的故障进行诊断和修复，提高学生的动手能力和实际操作技能。
6. 实践应用：结合实际案例，让学生了解温度控制在日常生活和工业生产中的应用，激发学生学习兴趣，提高学生的创新意识。
温度传感器课程设计
温度传感器课程设计报告专业：电气化年级： 13-2学院：机电院姓名：***学号：**********--目录1引言 (3)2 设计要求 (3)3 工作原理 (3)4 方案设计 (4)5 单元电路的设计和元器件的选择 (6)5.1微控制器模块 (6)5.2温度采集模块 (7)5.3报警模块 (9)5.4温度显示模块 (9)5.5其它外围电路 (10)6 电源模块 (12)7 程序设计 (13)7.1流程图 (13)7.2程序分析 (16)8. 实例测试 (18)总结 (18)参考文献 (19)1 引言传感器是一种有趣的且值得研究的装置，它能通过测量外界的物理量，化学量或生物量来捕捉知识和信息，并能将被测量的非电学量转换成电学量。
在生活中它为我们提供了很多方便，在传感器产品中，温度传感器是最主要的需求产品，它被应用在多个方面。
总而言之，传感器的出现改变了我们的生活，生活因使用传感器也变得多姿多彩。
温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同，在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。
这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控现象。
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。
控制领域还大量采用传统的PID控制方式，但PID控制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。
而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。
数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。
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成绩评定
检测与转换技术
课程设计
题 目 温度传感器设计
院 系 电子工程学院
专 业 电子信息工程技术
姓 名 疯狂的大驴子
年 级 xxxxxxx
指导教师 xxxxx
2014年 12 月
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目 录
1. 设计任务与要求…………………………………………………3
2. 设计目的…………………………………………………………3
3. 设计方案…………………………………………………………4
4. 设计框图…………………………………………………………4
5. 工作原理…………………………………………………………5
6. 设计总结…………………………………………………………8
参考文献……………………………………………………………9
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1、设计任务与要求
设计要求:
(1)、温度低于或超出设定温度范围时发出报警。
(2)、温度值可在数码管上实时数字显示。
(3)、报警温度可以由人工自由设定。
设计任务：
(1)、在学完了《电子设计与制作》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学
理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师
的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。
(2)、熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及
其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理
(3)、培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。
(4)、培养书写综合设计实验报告的能力
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2、设计目的
在科技日新月异的今天，传感器技术已经日益成熟和普及，其中，温度传感器的应用
尤其广泛，工业方面，航天方面，化工方面，农业方面等等。当然，温度传感器的应用不仅
仅在这些方面，在日常生活中也是随处可见，例如，在很多产品中会设置温度传感器，用于
防止电器过热导致电线短路等。从这些方面可以看出来温度传感器是多么的重要，在本次课
题设计中，通过对温度传感器资料的搜集和整理，在积累知识的同时，锻炼自身搜集信息的
能力，在设计并完成课题的过程中，希望能从中积累更多的经验，不论是失败的经验还是成
功的经验，同时还能进一步学会和搭档团队协作，提高团队协作的能力，希望这本次设计中
能细心，耐心，一次成功。
3、设计方案
方案一：
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻会累的期间利用其温度感应，在将随被测
温度 变化的电压或电流采集过来，进行AD转换后，就可以使用单片机进行数据的处理，
在显示电路上，这种设计需要用到AD转换电路，感温电路比较麻烦。
方案二：
进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多数都是使用传感器，所以这是
非常容易想到的，所以可以采用一直温度传感器DS18B20,此传感器，可以很容易直接读取
被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。
_
以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故
采用方案二。
4、设计框图
根据资料设计出如图方案框图
：
图4.1 方案设计框图
5、工作原理
（1） DS18B20温度传感器的简介：
DS18B20的测温原理中，低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生
固定频率的脉冲信号送给减法计数器，高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所
产生的信号作为减法计数器的脉冲输入。
计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55度所对应的
温度采集模块
复位电路
键盘输入模块
显示模块
单
片
机
控
制
蜂鸣器报警模块
_
基数分别置入减法计数器和温度寄存器中，减法计数器对低温系数晶振产生的脉冲信号进行
减法基数，当减法计数器的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器的预制将重
新被装入，减法计数器重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行基数。
当斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，，其输出用于修正减法计数器的
预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是
DS18B20的测温原理。
（2） 主要设计过程如下：
我们设计的温度系统是由中央控制器、温度检测器及显示器组成。控制器采用单片机
C51系列，温度检测部分采用DS18B20温度传感器，用LCD做显示器。温度传感器
DS18B20采集温度信号送给该单片机处理，存储器通过单片机对某些时间点的数据进行存
储，单片机再温度数据送LCD显示，已达到显示当前温度的目的。
温度采集模块：
图5.1 温度采集模块
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单片机控制及AD转换模块
图5.2 AD转换模块
显示模块：
_
图5.3 图示LCD显示模块
报警模块：
VCC
T1
9015
R4
20
R5
2.2K
U10
BUZZ
P
1
GND
2
BELL
图5.4 图示为蜂鸣器报警系统
电源模块：
_
图5.5 图示电源模块
6、设计总结
本次毕业设计历时两周，作为一个专科班的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考
虑不周的地方，如果没有导师的知道以及同学们的支持，想要完成这个设计是有很大难度的。
在这里首先要感谢指导老师，他给我了很多知识和经验方面的指导，其次是感谢给我帮助的
同学们，他们在本次设计中也是很努力的工作，一起克服了很多困难。
本次设计中，从最开始的查找资料，确定设计课题，到后面的设计课题，并完成课题，
中间确实也有很多磕碰，比如，在设计电路的时候忘记设计复位电路，导致中间出现程序故
障的时候无法快速调整和复位，再者在最后的调试阶段，才发现个别引脚连接错误等等。
在本次设计中，我也收获了很多。首先锻炼了独立自主的学习能力，也学习到了很多关
于温度传感器的知识和应用，其次也进一步强化了自己的专业知识，和发现问题并解决问题
的能力，收获很多，感谢帮助我的人。
_
参考文献
[1]传感器技术大全，张宏润 北京航空航天大学出版社
[2]传感器技术及应用 樊尚春 北京航空航天大学出版社
[3]单片机与嵌入式系统应用[M]，2002年，第5期
[4]单片机实验与实践教程. 北京：北京航空航天大学出版社, 2001
[5]单片微型计算机原理接口与应用． 第1版[M]． 北京：北京邮电大学出版社，1996