基于单片机的热敏电阻温度计的设计
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科技信息
高校 理科研究
基 于单 片相的热敏电阻温度计昀设计
樊俊 霞 １ ， ２ 李 新娥 １ ， ２ （ １ ． 中北大 学仪 器科 学与动 态测试 教 育部 重点 实验 室 ２ ． 中北大 学 电子 测试技 术 国家重点 实验 室 ）
［ 摘 要］ 随着科学技 术的不断进 步与发展 ， 集成 电路的 日新月异 ， 热敏 电阻温度计 已开始逐渐替代传统的玻璃 水银体温计 。本设计 简单介绍热敏电阻温度传 感器的工作原理 ，并 简要说明如何 用 ８ ｏ ５ １ 单片机和热敏 电阻设计 温度检测 系统的硬件电路 和软件 方案 ，
Βιβλιοθήκη Baidu
由于热敏 电阻 的广泛应用 ， 使得利用热敏 电阻作 为传感 元件 、 单片 机作为核心部位 的热敏 电阻温度计越来越普及 ，对 国家的工业经济和 人们 的 日常生活产生重大 的影响。
２ ． 基 本 原 理
温度传感器 的选择是系统设计的重要 内容。 此外 ， 信号调理转换电 路 以及传感器工作必须有辅助的 电源 ， 因此 ， 信号 调理 转换电路 以及所 需 的电源都应作为传感器组成的一部分。 常见的温度传感器有热 电阻传感器 、 热敏电阻传感 器 、 热 电偶温度 传感器 、 集成温度传感器 。 本设计 中采用热敏 电阻测温 ， 并且以 Ｍ Ｃ Ｓ 一 ５ １ 系列单 片机作 为核心进行方案设计 。 其 工作原理是 ： 热敏 电阻温度信号 由温度传感 器变换为电信号后 ， 进入放 大电路进行放 大处理 以满足 Ａ ／ Ｄ转换器 的要求 ， 然后 在 Ａ ／ Ｄ转 换程序控制下经 Ａ ／ Ｄ转换 器转换成数字信号 。 此信号送人单片机系统 ， 利用单 片机本身 的软件功能 和软件程序 进行处理 ，并将最后的测量结 果送入 Ｌ Ｅ Ｄ数字显示模 块 ， 在显示程序控制下显示温度数据 。 ２ ． １ 硬件 电路 本设计 系统 的硬件电路 的组成 环节主要有 ：温度传感器 、放大 电 路、 Ａ ／ Ｄ转换 电路 、 单片机系统和 Ｌ Ｅ Ｄ数字显示模块。如图 １ 所示 ：
的测 量 。
Ｃ０ＭＰ１ ： Ｊ Ｃ ＣＯＭＰ３： Ｃ Ｊ ＮＥ Ａ， ＃ ６ ２ Ｈ， ＣＯＭＰ２； ＣＯＭＰ ２ ： Ｊ ＮＣ ＣＯＭＰ３： ＡＪ ＭＰ Ｃ０ＭＰ ４；
Ｃ０ＭＰ３ ： ＭＯＶ ２ ７ Ｈ． ＃ Ｏ Ｆ Ｈ： Ｍ０Ｖ ２ ８Ｈ． ＃ Ｏ Ｆ Ｈ： ＡＣＡＬＬ ＤＩ ＳＰ；
方案设 计总体电路原理 图如下 ：
３ ． 总 结
随着工业经济 的快速发展和人们生活水平的渐渐改善 ，人们越来 越关注 自身的健康 问题 ， 它不仅 仅涉及 到身体机能问题 ， 还与生活的坏 境 以及其它工业经济对 它的影响有关。无论是在医院或家庭 中用温度 计测体温 ， 还是公司生产或技 术设 备 的研发 ， 都对温度的测量 时间长 ， 而且读数也不方便 。热敏 电阻本 身是一 个利用其电阻值随温度变化而 变化的温度传感元件 ， 而且其灵敏度 高 、 体 积小 、 使用方便 、 结构简单等 优点 ， 因此利用热敏 电阻制 成的温度计广泛 应用于航空 、 医学 、 工业及 家用 电器等方面做测温 、 控制 、 温度 补偿 、 流速测量 、 液面指示等 。采用 以单片机为核心的热 敏电阻温度计 能很 容易地减小上述影响 ，并且读 数方便 ， 精确度高 ， 更 显数字化 。 参考文献 ［ １ ］ 孟立凡 ， 郑宾 传 感器原理及技术． 北京： 国防工业 出版社 ， ２ ０ ０ ５ ［ ２ ］ 黄继 昌， 徐巧 鱼， 张海责 等 传感器工作原理及应用 实例［ Ｍ］ ． 北 京： 人 民邮 电 出版 社 ， １ ９ ９ ８ ［ ３ ］ 王戴等 温度传感器在数据采集 系统 中的应 用． 计 算机测量 与控
实现 温 度 的 测 量 和 显 示 。
［ 关键词 ］ 热敏 电阻 温度 Ａ／ Ｄ转换
１ 。 序 言
单 片机
Ｌ Ｅ Ｄ显示数码管 动态显示
Ｍ０Ｖ Ｒ１ ． ＃ ８ ０ Ｈ： Ｓ ＥＴＢ ＥＡ： Ｓ Ｅ ＴＢ ＥＸ１ ： ＣＬ Ｒ Ｐ ３ ． ５； Ｍ０Ｖ ＲＯ ．Ｏ Ｆ ＦＦ ０ Ｈ： Ｍ０Ｖ Ａ．Ｒ１ ： Ｓ Ｅ ＴＢ Ｐ ３ ． ６： Ｍ０Ｖ ＠Ｒ０ Ａ：
版社 ， ２ ０ ０ ５ ． ６
［ ６ ］ 许亮． 基于 ８ ９ Ｃ ２ ０ ５ １ 的Ｌ Ｅ Ｄ显示的设 计与 实现 吉林 ： 吉林建 筑 工程 学院信息工程学院 ， １ ３ ０ ０ ２ １
８ ４ — － ． — —
图 ２总体方案 电路原理 图 ２ ． ２程序设 计 ２ ． ２ ． １ Ａ ／ Ｄ转换程序 在Ａ ／ Ｄ转换 中 ， 本 设计利用 中断 的方式通过单 片机 ８ ０ ５ １ 来控 制 Ａ ／ Ｄ 转 换 。假 定 Ａ Ｉ Ｄ转换器 Ａ Ｄ Ｃ ０ ８ ４ 输 入 寄 存 器 的物 理 地 址 为 ０ ０ Ｆ Ｆ Ｆ Ｏ Ｈ ， 转换结果存储 单元为 ３ ０ Ｈ 。 Ａ ／ Ｄ转换 程序如下 ：
Ｐ ＯＰ ＰＳ Ｗ ； ＲＥ ＴＩ ；
２ ． ２ ． ２ 温度计算程序 还有从 热敏电阻的阻值——温度特性可以看出 ，在 ２ ５～９ ０ ％温度 范围内阻值 与温度 的关 系线性度 较好 ，通 常把这个温度范围作为有效 温度范围。当温度超 出此范 围时 ， 以数码管全部显示 … Ｆ’ 作为标志。 温 度程 序 如下 ：
． ． ． — —
制． ２ ０ ０ ２ ， ２
［ ４ ］ 苗振魁 等． Ｐ Ｄ一 １型 电子体 温计 的研 究 医疗 器械 ， １ ９ ８ ７ ， １ １ （ ６ ） ：
３ ３ ６ －３ ３ ８
［ ５ ］ 龙 泽明等． ＭＣ Ｓ 一 ５ １ 单片机原理及 工程应 用． 北京 ： 国防工业 出
ＣＯＭＰ： ＭＯＶ Ｂ． ＃ ０ ＥＨ ： ＭＵＬＡＢ： Ｍ（ ） Ｖ Ａ． ＃１ ９ Ｈ：
Ｃ ＬＲ Ｃ： ＡＤＤＣ Ａ． Ｂ：
Ｃ Ｊ ＮＥ Ａ． ＃１ ９ Ｈ Ｃ０ＭＰ１：
图１ 系统结构框 图 热敏电阻温度计 是一种对热敏 电阻温度进行测量的温度检测和显 示设 备 ， 它 以单 片机作为核心 ， 用 Ａ／ Ｄ转换 器对模拟量进行 数字化 ， 并 且在软件的控 制下 ，与其 它的硬 件电路相结合来实现对热敏 电阻温度
Ｌ００Ｐ：Ｍ０Ｖ Ｃ Ｐ ３ ． ３：
—
Ｓ Ｅ ＴＢ Ｐ ３ ． ５：
Ｊ ＮＺ Ｌ０ＯＰ； ＡＪ ＭＰＩ ＮＴ ０ ８ ４ ； ０
Ｉ ＮＴ ０ ８ ０ ４： Ｐ ＵＳ Ｈ Ｐ Ｓ Ｗ：
ＰＵＳ Ｈ ＡＣ Ｃ： Ｍ ０Ｖ ３ ０ Ｈ．＠Ｒ０ ：
ＰＯＰ ＡＣ Ｃ；
高校 理科研究
基 于单 片相的热敏电阻温度计昀设计
樊俊 霞 １ ， ２ 李 新娥 １ ， ２ （ １ ． 中北大 学仪 器科 学与动 态测试 教 育部 重点 实验 室 ２ ． 中北大 学 电子 测试技 术 国家重点 实验 室 ）
［ 摘 要］ 随着科学技 术的不断进 步与发展 ， 集成 电路的 日新月异 ， 热敏 电阻温度计 已开始逐渐替代传统的玻璃 水银体温计 。本设计 简单介绍热敏电阻温度传 感器的工作原理 ，并 简要说明如何 用 ８ ｏ ５ １ 单片机和热敏 电阻设计 温度检测 系统的硬件电路 和软件 方案 ，
Βιβλιοθήκη Baidu
由于热敏 电阻 的广泛应用 ， 使得利用热敏 电阻作 为传感 元件 、 单片 机作为核心部位 的热敏 电阻温度计越来越普及 ，对 国家的工业经济和 人们 的 日常生活产生重大 的影响。
２ ． 基 本 原 理
温度传感器 的选择是系统设计的重要 内容。 此外 ， 信号调理转换电 路 以及传感器工作必须有辅助的 电源 ， 因此 ， 信号 调理 转换电路 以及所 需 的电源都应作为传感器组成的一部分。 常见的温度传感器有热 电阻传感器 、 热敏电阻传感 器 、 热 电偶温度 传感器 、 集成温度传感器 。 本设计 中采用热敏 电阻测温 ， 并且以 Ｍ Ｃ Ｓ 一 ５ １ 系列单 片机作 为核心进行方案设计 。 其 工作原理是 ： 热敏 电阻温度信号 由温度传感 器变换为电信号后 ， 进入放 大电路进行放 大处理 以满足 Ａ ／ Ｄ转换器 的要求 ， 然后 在 Ａ ／ Ｄ转 换程序控制下经 Ａ ／ Ｄ转换 器转换成数字信号 。 此信号送人单片机系统 ， 利用单 片机本身 的软件功能 和软件程序 进行处理 ，并将最后的测量结 果送入 Ｌ Ｅ Ｄ数字显示模 块 ， 在显示程序控制下显示温度数据 。 ２ ． １ 硬件 电路 本设计 系统 的硬件电路 的组成 环节主要有 ：温度传感器 、放大 电 路、 Ａ ／ Ｄ转换 电路 、 单片机系统和 Ｌ Ｅ Ｄ数字显示模块。如图 １ 所示 ：
的测 量 。
Ｃ０ＭＰ１ ： Ｊ Ｃ ＣＯＭＰ３： Ｃ Ｊ ＮＥ Ａ， ＃ ６ ２ Ｈ， ＣＯＭＰ２； ＣＯＭＰ ２ ： Ｊ ＮＣ ＣＯＭＰ３： ＡＪ ＭＰ Ｃ０ＭＰ ４；
Ｃ０ＭＰ３ ： ＭＯＶ ２ ７ Ｈ． ＃ Ｏ Ｆ Ｈ： Ｍ０Ｖ ２ ８Ｈ． ＃ Ｏ Ｆ Ｈ： ＡＣＡＬＬ ＤＩ ＳＰ；
方案设 计总体电路原理 图如下 ：
３ ． 总 结
随着工业经济 的快速发展和人们生活水平的渐渐改善 ，人们越来 越关注 自身的健康 问题 ， 它不仅 仅涉及 到身体机能问题 ， 还与生活的坏 境 以及其它工业经济对 它的影响有关。无论是在医院或家庭 中用温度 计测体温 ， 还是公司生产或技 术设 备 的研发 ， 都对温度的测量 时间长 ， 而且读数也不方便 。热敏 电阻本 身是一 个利用其电阻值随温度变化而 变化的温度传感元件 ， 而且其灵敏度 高 、 体 积小 、 使用方便 、 结构简单等 优点 ， 因此利用热敏 电阻制 成的温度计广泛 应用于航空 、 医学 、 工业及 家用 电器等方面做测温 、 控制 、 温度 补偿 、 流速测量 、 液面指示等 。采用 以单片机为核心的热 敏电阻温度计 能很 容易地减小上述影响 ，并且读 数方便 ， 精确度高 ， 更 显数字化 。 参考文献 ［ １ ］ 孟立凡 ， 郑宾 传 感器原理及技术． 北京： 国防工业 出版社 ， ２ ０ ０ ５ ［ ２ ］ 黄继 昌， 徐巧 鱼， 张海责 等 传感器工作原理及应用 实例［ Ｍ］ ． 北 京： 人 民邮 电 出版 社 ， １ ９ ９ ８ ［ ３ ］ 王戴等 温度传感器在数据采集 系统 中的应 用． 计 算机测量 与控
实现 温 度 的 测 量 和 显 示 。
［ 关键词 ］ 热敏 电阻 温度 Ａ／ Ｄ转换
１ 。 序 言
单 片机
Ｌ Ｅ Ｄ显示数码管 动态显示
Ｍ０Ｖ Ｒ１ ． ＃ ８ ０ Ｈ： Ｓ ＥＴＢ ＥＡ： Ｓ Ｅ ＴＢ ＥＸ１ ： ＣＬ Ｒ Ｐ ３ ． ５； Ｍ０Ｖ ＲＯ ．Ｏ Ｆ ＦＦ ０ Ｈ： Ｍ０Ｖ Ａ．Ｒ１ ： Ｓ Ｅ ＴＢ Ｐ ３ ． ６： Ｍ０Ｖ ＠Ｒ０ Ａ：
版社 ， ２ ０ ０ ５ ． ６
［ ６ ］ 许亮． 基于 ８ ９ Ｃ ２ ０ ５ １ 的Ｌ Ｅ Ｄ显示的设 计与 实现 吉林 ： 吉林建 筑 工程 学院信息工程学院 ， １ ３ ０ ０ ２ １
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图 ２总体方案 电路原理 图 ２ ． ２程序设 计 ２ ． ２ ． １ Ａ ／ Ｄ转换程序 在Ａ ／ Ｄ转换 中 ， 本 设计利用 中断 的方式通过单 片机 ８ ０ ５ １ 来控 制 Ａ ／ Ｄ 转 换 。假 定 Ａ Ｉ Ｄ转换器 Ａ Ｄ Ｃ ０ ８ ４ 输 入 寄 存 器 的物 理 地 址 为 ０ ０ Ｆ Ｆ Ｆ Ｏ Ｈ ， 转换结果存储 单元为 ３ ０ Ｈ 。 Ａ ／ Ｄ转换 程序如下 ：
Ｐ ＯＰ ＰＳ Ｗ ； ＲＥ ＴＩ ；
２ ． ２ ． ２ 温度计算程序 还有从 热敏电阻的阻值——温度特性可以看出 ，在 ２ ５～９ ０ ％温度 范围内阻值 与温度 的关 系线性度 较好 ，通 常把这个温度范围作为有效 温度范围。当温度超 出此范 围时 ， 以数码管全部显示 … Ｆ’ 作为标志。 温 度程 序 如下 ：
． ． ． — —
制． ２ ０ ０ ２ ， ２
［ ４ ］ 苗振魁 等． Ｐ Ｄ一 １型 电子体 温计 的研 究 医疗 器械 ， １ ９ ８ ７ ， １ １ （ ６ ） ：
３ ３ ６ －３ ３ ８
［ ５ ］ 龙 泽明等． ＭＣ Ｓ 一 ５ １ 单片机原理及 工程应 用． 北京 ： 国防工业 出
ＣＯＭＰ： ＭＯＶ Ｂ． ＃ ０ ＥＨ ： ＭＵＬＡＢ： Ｍ（ ） Ｖ Ａ． ＃１ ９ Ｈ：
Ｃ ＬＲ Ｃ： ＡＤＤＣ Ａ． Ｂ：
Ｃ Ｊ ＮＥ Ａ． ＃１ ９ Ｈ Ｃ０ＭＰ１：
图１ 系统结构框 图 热敏电阻温度计 是一种对热敏 电阻温度进行测量的温度检测和显 示设 备 ， 它 以单 片机作为核心 ， 用 Ａ／ Ｄ转换 器对模拟量进行 数字化 ， 并 且在软件的控 制下 ，与其 它的硬 件电路相结合来实现对热敏 电阻温度
Ｌ００Ｐ：Ｍ０Ｖ Ｃ Ｐ ３ ． ３：
—
Ｓ Ｅ ＴＢ Ｐ ３ ． ５：
Ｊ ＮＺ Ｌ０ＯＰ； ＡＪ ＭＰＩ ＮＴ ０ ８ ４ ； ０
Ｉ ＮＴ ０ ８ ０ ４： Ｐ ＵＳ Ｈ Ｐ Ｓ Ｗ：
ＰＵＳ Ｈ ＡＣ Ｃ： Ｍ ０Ｖ ３ ０ Ｈ．＠Ｒ０ ：
ＰＯＰ ＡＣ Ｃ；