热敏电阻测温显示系统

燕山大学

课程设计说明书

题目：热敏电阻测温显示系统

学院（系）：电气工程学院

年级专业： 10级检测一班

学号：

学生姓名： yanshanxiaoyao

指导教师：孟宗

教师职称：副教授

2013 年 7月7 日

燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系

学号100103020044 学生姓名许帆专业（班级）10检测一班

设计题

目

热敏电阻测温显示系统

设

计

技术参数设计一个采用热敏电阻为敏感元件的温度测量显示系统，温度显示范围为0-100℃，显示分辨率0.1℃。

设计要求设计热敏电阻检测电路与单片机的接口电路、4位LED显示电路；编制相应的程序。

工作量设计的内容满足课程设计的教学目的与要求，设计题目的难度和工作量适合学生的知识和能力状况，工作量饱满。

工

作计划查阅资料进行设计准备、设计硬件电路、编制程序，编制程序、验证设计、撰写任务书。

参考资料单片微型计算机接口技术及其应用张淑清国防工业出版社单片机原理及应用技术张淑清国防工业出版社

单片机应用技术汇编

指导教师签字基层教学单位主任签字

说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

目录

第1章摘要 (4)

第2章引言 (4)

第3章基本原理 (4)

3.2 传感器电路模块 (5)

3.2.1 热敏电阻简介 (5)

3.2.2 基于热敏电阻测温电桥和放大电路 (5)

3.3 AD转换器工作原理 (6)

3.3.1 AD0809简介 (6)

3.3.2 基于AD0809的数模转换电路 (6)

3.4 AT89C51工作原理 (7)

3.5 LED数码管显示原理 (8)

3.5.1 LED数码管简介 (8)

3.5.2 LED数码管驱动方式 (8)

3.5.3 LED数码管驱动电路 (10)

第4章电路整体结构设计及软件设计 (11)

4.1 电路整体结构设计 (11)

4.2 软件设计 (11)

第5章心得体会 (12)

参考文献 (13)

附录 (14)

第1章 摘要

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。本文设计一个采用热敏电阻为敏感元件的温度测量显示系统，温度显示范围为0-100C ︒，显示分辨率0.1 C ︒。包含温度传感器，AD 转换器，51系列单片机，LED 数码显示管四部分。并利用汇编语言编制的程序，实现热敏电阻测温显示系统。

第2章 引言

单片微型计算机简称为单片机，又称为微型控制器，是微型计算机的一个重要分支。单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是CPU 、RAM 、ROM 、I/O 接口和中断系统于同一硅片的器件。80年代以来，单片机发展迅速，各类新产品不断涌现，出现了许多高性能新型机种，现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。

单片机具有体积小、重量轻、能耗省、价格低可靠性高和通用灵活等优点，广泛应用于卫星定向、汽车火化控制、交通自动管理等方面。

单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。本课题讨论的热敏电阻测温显示系统的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机。

第3章 基本原理

3.1 总体设计

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。经过集成放大器放大，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，在电路上，就可以将被测温度显示出来。

3.2 传感器电路模块

3.2.1 热敏电阻简介

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，利用的原理是温度引起电阻的变化。若电子和空穴的浓度分别为n 、p ,迁移率分别为n μ、p μ，则半导体的电导为：

)(p p n n q μμσ+= （1）

因为n 、p 、n μ、p μ都是依赖温度T 的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线，这就是半导体热敏电阻的工作原理。

热敏电阻包括正温度系数（PTC ）和负温度系数（NTC ）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR ）。热敏电阻的主要特点是：①灵敏度高，起电阻温度系数要比金属大10-100倍以上，能检测出很小的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于-55C ︒—315C ︒；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，稳定性好，过载能力强。

本课程设计中采用WAVE2000试验箱中的NTC 热敏电阻。

3.2.2 基于热敏电阻测温电桥和放大电路

本课程设计中采用NTC 热敏电阻，其相关温度传感器电路原理图如图1所示。

图1 温度传感器原理图

温度传感器中采用电桥电路，并利用CA324四运算放大将电阻值转换为电压值输出。

3.3 AD转换器工作原理

3.3.1 AD0809简介

本设计中才用型号为AD0809的A/D转换器. ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。本电路设计直接采用0-5V的输出电压即可满足电路需求，AD0809芯片图如图2所示：

图2 AD0809芯片

3.3.2 基于AD0809的数模转换电路

本设计中试验箱内部基于AD0809的模数转换电路图，如图3所示