基于热敏电阻的数字温度计

微型计算机控制技术大作业

设计题目：基于热敏电阻的数字温度计

院系：计算机科学与信息工程学院

学生姓名：***

学号：************

专业班级：计算机科学与技术(嵌入式方向)11-1

指导教师：**

2014.06.07

目录

1、概述 (1)

2、设计要求 (1)

3、课程设计目的： (2)

4、性能指标： (2)

5、原理框图 (2)

6.1热敏电阻温度转换原理 (3)

6.2 热敏电阻仿真电路图： (4)

6.3 热敏电阻程序代码： (4)

7、实验总结及心得体会 (10)

6、参考文献 (11)

基于热敏电阻的数字温度计

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。

2、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、课程设计目的：

1．通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用专业课程和其他选修课程的理论与生产实际知识来分析和解决电子设计问题的能力。

2．学习电子设计的一般方法、步骤，掌握电子设计的一般规律。

3．进行电子设计基本技能的训练，培养查阅资料的技能、掌握Protel 2004的工作流程和调试方法。

4．学习掌握单片机设计原理和设计思路。

4、性能指标：

设计温度测量电路，量程为0-100摄氏度，精度为0.5摄氏度，实现温度的数字显示。

5、原理框图

传感器

信号放大电路

A/D转换电路

单片机系统

数码管显示

测量部分可以采用热敏电阻，热电偶及温度传感器。由于精度要求不高，故我们通过热敏电阻实现温度的测量功能。

信号放大部分为使信号不失真，就得保证电路的对称性，所以我们采用单端输入双端输出的差动放大电路进行信号的变换，同时用高精度，低漂移的运放来代替晶体三极管。

A/D转换部分CPU8051通过P0口P0.0-P0.2向A/D发送模拟的地址编码信息，并通过地址线P2.0和写控制线控制地址编码信号的锁存。选通相应的模拟输入通道，然后启动A/D转换。当转换结束后，A/D经过EOC发出标志信号，经反相后送入8051的向8051发出中断请求，当8051响应请求后，通过P2.0的读控制端使A/D的OE端变为高电平，从而控制转换器的三态数据输出，锁存器通过P0口P0.0-P0.7向8051输出。

数码显示部分用74LS164驱动显示，另外我们用一个PNP型的三极管来控制数码管的电源，是因为164没有数据锁存端，数据在传送过程中，对输出端来说是透明的，这样，数据在传送过程中，数码管上有闪动现象，驱动的位数越多，闪动现象越明显。为了消除这种现象，在数据传送过程中，关闭三极管使数码管没电不显示，数据传送完后立刻使三极管导通，这样就实现锁存功能。

6、电路实现

6.1热敏电阻温度转换原理

热敏电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件，由于它具有灵敏度高，体积小，重量轻，热惯性小，寿命长，以及价格便宜等优点，因此应用非常广泛。热敏电阻具有负的温度特性，当温度升高时，电阻值减小。热敏电阻的阻值――温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此在使用时要进行线性化处理。

热敏电阻的温度特性曲线

热敏电阻的使用是为了感知温度，为此给热敏电阻通以恒定的电流，测量电阻两端就得到一个电压，然后即可通过下列公式求得温度值：

其中的参数如下：

T:被测温度

T0:与热敏电阻特性有关的温度参数

K:与热敏电阻特性有关的系数

:热敏电阻两端的电压

根据这一公式，如果能测得热敏电阻两端的电压并知道参数T0和K，则可以计算出热敏电阻的环境温度，即:被测温度，这样就把电阻随温度的变化关系转化为电压随温度变化的关系。数字式热敏电阻温度计设计工作的主要内容就是把热敏电阻两端电压值经A/D转换为数字量，通过软件方法计算得到温度值，然后进行显示处理。

6.2 热敏电阻仿真电路图：

6.3 热敏电阻程序代码：

#include