数字温度计(2)
数字温度计说明书
单片机课程设计题目：数字温度计院别：机电学院专业：机械电子工程班级：姓名：学号：指导教师：二〇一三年十二月二十一日摘要本设计即用单片机对温度进行实时检测与控制，本文所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，本次课程设计采用51单片机以及锁存器74HC573N、四位共阴数码管、DS18B20温度传感器、蜂鸣器、三极管等组成的自动过温报警器，该过温报警器测温准确，使用方便，显示清晰，最高精度可达到0.0625度，最长温度转换时间不到1秒，应用范围广泛。
用四位共阴数码管实现温度显示,能准确达到设计要求。
本温度计属于多功能温度计,功能较强，可以设置上下限报警温度，且测量准确、误差小。
当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。
关键词过温报警；锁存器；单片机；温度传感器目录前言 (1)一．本次课程设计实践的目的和意义 (2)二．设计任务和要求 (2)2.1 设计题目 (2)2.2 主要技术性能指标 (2)2.3 功能及作用 (2)三. 系统总体方案及硬件设计 (2)3.1查阅相关资料后有以下两个方案可供选择 (2)3.2元件采购 (3)3.3系统总体设计 (3)四．接口电路设计 (6)4.1模块简介 (6)4.2 主控制器 (6)4.3 显示电路 (7)4.4温度传感器 (7)4.5温度报警电路 (9)五. 系统软件算法分析 (10)5.1主程序流程图 (10)5.2读出温度子程序 (11)5.3温度转换命令子程序 (11)5.4 计算温度子程序 (12)5.5 显示数据刷新子程序 (12)5.6按键扫描处理子程序 (13)六. 电路仿真 (14)七．焊接好的电路实体图 (15)八．检查与调试 (16)九．作品的使用 (16)十．设计心得 (20)参考文献 (20)附录 (21)前言温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。
数字式温度计工作原理
数字式温度计工作原理
数字式温度计是一种通过电子技术测量温度的仪器。
它由一个感温元件和一个信号转换电路组成。
感温元件常用的是热敏电阻、热电偶或半导体温度传感器。
当感温元件与物体接触时，其温度会影响元件的电阻、电势差或电流变化，进而产生一个与温度相关的电信号。
信号转换电路的主要作用是将感温元件的电信号转换为相应的数字信号。
该电路通常包括放大器、滤波器、模数转换器和显示器等组件。
放大器用于放大感温元件产生的微弱信号，以提高测温的精度和灵敏度。
滤波器则用于去除噪声干扰，保证测量结果的准确性。
模数转换器将模拟信号转换为数字信号，使温度值能够以数字形式表示。
最后，显示器用于显示温度数值，并可以采用数码管、液晶显示屏或LED等形式。
在使用数字式温度计时，当感温元件与待测物体接触后，感温元件将根据物体的温度产生相应的电信号。
信号转换电路将该电信号放大、滤波、转换为数字信号并进行处理，最终将温度数值显示在显示器上。
总结起来，数字式温度计的工作原理是通过感温元件感知物体的温度，产生电信号，再经过信号转换电路的处理和转换，将温度以数字形式显示出来。
这种原理使得数字式温度计具有快速、准确、可靠的温度测量功能。
数字温度计的原理和应用
数字温度计的原理和应用1. 引言数字温度计是一种广泛使用的测量温度的设备。
它采用数字信号来表示温度值，比传统的模拟温度计更精确和可靠。
本文将介绍数字温度计的原理和应用。
2. 数字温度计的原理数字温度计基于热电效应、电阻温度传感器、热电阻、测温芯片等原理工作。
2.1 热电效应热电效应是实现数字温度计的一种常用原理。
根据热电效应原理，当两种不同金属按特定方式连接在一起形成热电偶时，当两个接点之间温度差异存在时，将产生电势差。
该电势差与温度差直接相关，可以通过测量电势差来计算温度值。
2.2 电阻温度传感器电阻温度传感器是另一种常见的数字温度计原理。
它利用电阻的温度系数来测量温度。
电阻的阻值随温度的变化而变化，利用测量电阻来推算温度值。
2.3 热电阻热电阻是一种将温度转换为电阻值变化的传感器。
它利用材料的电阻随温度的变化而变化的特性。
通常会使用铂电阻作为热电阻材料，因为铂电阻具有良好的稳定性和线性特性。
2.4 测温芯片测温芯片包括一系列传感器和电子元件，用于测量温度并将其转换为数字信号输出。
测温芯片通常集成在数字温度计中，能够提供高精度和稳定的数字温度测量。
3. 数字温度计的应用数字温度计在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个常见的应用。
3.1 家庭使用数字温度计在家庭使用中被广泛应用于室内温度监测、温湿度测量、室外天气预报等方面。
用户可以通过数字温度计获取当前室内外温度，从而更好地调节室内温度，提高生活质量。
3.2 工业自动化在工业自动化领域，数字温度计被用于监测和控制温度。
它可以与控制系统集成，实现自动化的温度控制。
例如，数字温度计可以用于热处理行业，确保物体在特定温度下进行处理，提高效率并保证产品质量。
3.3 医疗领域医疗领域需要精确的温度测量，数字温度计具有高精度和灵敏度，在医院中广泛应用。
医生可以使用数字温度计在病人身上测量体温，快速准确地监测病人的健康状况。
3.4 环境监测数字温度计在环境监测中发挥着重要作用。
数字温度计实验报告
数字温度计实验报告
一、实验目的
了解数字温度计的测量原理和使用方法，掌握数字温度计测量温度的基本技巧。
二、实验器材
数字温度计、温度计校准设备、盐水、冰块、温水
三、实验原理
数字温度计是一种测量温度值的晶体管传感器，该传感器基于硅芯片结构成型，工作时利用硅芯片内的PN结在电刺激下产生温敏电压，温度值能够通过硅芯片的输出端获得。
受到外界温度变化和设备限制因素影响，数字温度计在温度测量过程中也会存在一定的误差。
四、实验步骤
1. 将数字温度计与校准设备相连；
2. 测量室内温度并记录；
3. 准备盐水并置于常温；
4. 在温度计校准设备的调节下，使数字温度计示数与校准设备读数相等；
5. 将数字温度计放入盐水中，并记录数字温度计输出数值，计算温度；
6. 将温度计取出再次测量室内温度并记录；
7. 将冰块放入容器内，注入足够的水使水面高度覆盖冰块，观察数字温度计读数情况，记录数字温度计输出数值和计算温度；
8. 将温水注入盛有器皿内的容器中，调节温度到某一合适的范围，并记录数字温度计输出数值和计算温度。
五、实验结果
1. 测量室内温度为2
2.5℃；
2. 盐水温度为2
3.4℃，数字温度计输出数值为23.4℃；
3. 冰水温度为0℃，数字温度计输出数值为0℃；
4. 温水为40℃，数字温度计输出数值为40℃。
六、分析与结论
通过实验检测结果发现，数字温度计测量误差较大，在温度为0℃时误差较小，其他温度下误差较大。
因此，在实际应用中需要对数字温度计误差进行校正和修正，以提高测量精度。
七、实验感受。
数字式贝克曼温度计的使用方法
数字式贝克曼温度计的使用方法1.测量前的准备(1)将仪器后面板的电源线接人220v电源插座。
(2)检查感温插头编号(应与仪器后盖的编号相符)并将其和后盖的Rt端子对应连接紧(槽口对准)。
(3)将探头插入被测物中深度应大于50mm，打开电源开关。
2.温度测量(1)将面板温度-温差按钮置于温度位置(拾起位)，显示器显示数字并在末尾显示℃。
表明仪器处于温度测量状态。
(2)将面板测量-保持按钮置于测量位置(抬起位)。
3.温差测量(1)将面板温度-温差按钮置于温差位置(按下位)，此时显示器最末显示.，表明仪器处于温差测量状态。
(2)将面板测量-保持按钮置于测量位置(抬起位)。
(3)按被测物的实际温度调节基温选择，使读数的绝对值尽可能小。
实际温度可用本仪器测量，记录数字T1。
4.保持功能的作用当温度和温差变化太快无法读数时，可将面板测量一保持按钮置于保持位置(按下位)。
读数字毕后转换到测量位置，跟踪测量。
1.測量前的準備(1)將儀器後面板的電源線接人220v電源插座。
(2)檢查感溫插頭編號(應與儀器後蓋的編號相符)並將其和後蓋的Rt端子對應連接緊(槽口對準)。
(3)將探頭插入被測物中深度應大於50mm，打開電源開關。
2.溫度測量(1)將面板溫度-溫差按鈕置於溫度位置(拾起位)，顯示器顯示數字並在末尾顯示℃。
表明儀器處於溫度測量狀態。
(2)將面板測量-保持按鈕置於測量位置(抬起位)。
3.溫差測量(1)將面板溫度-溫差按鈕置於溫差位置(按下位)，此時顯示器最末顯示.，表明儀器處於溫差測量狀態。
(2)將面板測量-保持按鈕置於測量位置(抬起位)。
(3)按被測物的實際溫度調節基溫選擇，使讀數的絕對值盡可能小。
實際溫度可用本儀器測量，記錄數字T1。
4.保持功能的作用當溫度和溫差變化太快無法讀數時，可將面板測量一保持按鈕置於保持位置(按下位)。
讀數字畢後轉換到測量位置，跟蹤測量。
数字体温计实验报告
数字体温计实验报告数字体温计实验报告引言：数字体温计是一种现代化的温度测量设备，它通过使用传感器和数字显示屏来准确测量人体温度。
本实验旨在探究数字体温计的工作原理、准确性以及与传统温度计的比较。
实验步骤：1. 准备工作：确保实验环境安静、温度适宜，并准备好传统温度计和数字体温计。
2. 实验组织：将实验参与者分为两组，每组使用一种温度计进行测量。
3. 测量方法：首先，使用传统温度计在参与者的腋下测量体温，并记录结果。
然后，使用数字体温计在同一位置测量体温，并记录结果。
4. 重复测量：为了确保准确性，每个参与者的体温都应重复测量两次。
5. 数据分析：将所有测量结果进行整理和比较，并计算平均值和标准差。
实验结果：通过对多个参与者进行测量，我们得出了以下结果：1. 数字体温计的测量结果与传统温度计的结果非常接近，差异较小。
2. 数字体温计的测量速度较快，几乎可以即时显示温度值。
3. 数字体温计的使用更加方便，无需摇晃或等待温度计稳定。
4. 数字体温计的数字显示屏清晰可见，易于读取。
讨论：数字体温计在准确性和便携性方面表现出色。
由于其使用数字显示屏，读取温度更加方便，尤其适用于老年人和儿童。
此外，数字体温计还具有防水功能，可以更好地保护设备免受污染。
然而，仍有一些问题需要解决。
数字体温计需要电池供电，如果电池电量不足，可能会影响准确性。
此外，数字体温计的价格相对较高，有些人可能无法承担。
结论：通过本次实验，我们发现数字体温计是一种准确、方便且易于使用的温度测量设备。
它在测量速度和读取方面具有明显优势，并且与传统温度计的测量结果相当接近。
然而，由于其依赖电池供电和较高的价格，我们仍需权衡其优势和不足，选择适合自己的温度测量设备。
展望：随着科技的不断发展，数字体温计可能会进一步改进和创新。
例如，可以加入智能功能，如与手机连接，记录和跟踪体温变化。
此外，还可以研究更环保的电池替代方案，以减少对电池的依赖。
我们期待数字体温计在未来的发展中能够更好地满足人们的需求。
数字温度计的使用方法
数字温度计的使用方法
数字温度计的使用方法如下：
1. 清洁消毒：首先从包装中取出电子体温计，用百分之七十五酒精棉片擦拭感温头以上五十毫米部分。
2. 测量：按一下电源键，当体温计显示“L℃”表示温度单位的符号“℃”
闪烁时，即可开始测量。
3. 放置：将体温计放入测量部位，体温计与手臂角度应为35-45度。
可以
选择腋窝、口腔舌下或者直肠肛门测量。
放在腋窝时应该先用毛巾擦干腋窝的汗液，并且紧贴腋窝皮肤夹紧。
放在口腔舌下时应该注意把探头都含在舌下。
放在直肠时可以选择侧卧位或者趴着。
4. 读取：大约20秒后会发出蜂鸣提示，或标记“℃”停止闪烁，这时即可取出读数。
5. 关闭电源：测量完毕后，及时关闭电源的开关键。
以上步骤仅供参考，具体操作可能因产品而异，建议阅读说明书或咨询商家。
数字温度计校准规程
1 目的规范数字温度计校准的操作,确保数字温度计的校准结果真实、可靠。
2 范围本规程适用于温度测量范围为(‐80~+300)℃、温度传感器外置且具有100mm以上信号传输线缆(测量杆)的以数字形式显示被测温度值的数字温度计(以下简称温度计)的校准与使用中检验。
3 职责工程设备部:负责按本规程执行数字温度计的校准及校准记录的管理。
4 定义4.1 温度计由温度传感器与指示仪表所组成,用于温度测量。
4.2 温度传感器主要有热电偶、热电阻、半导体温度传感器、集成温度传感器等。
4.3 温度计的基本工作原理如下:传感器感受被测温度的变化输出一个电信号值,经信号处理后由数字显示器指示出被测温度值。
5 内容5.1 计量性能要求5.1.1 示值误差:Δt=±a%F、S、;式中:Δt—温度计示值的最大允许误差(℃);a—准确度等级,它常选用的选取值为0、1、0、2、0、5、1、0,也可按照制造厂的规定;F、S、—仪表的量程,即测量范围上、下之差(℃)。
5.1.2 回差:温度计的回差应不大于最大允许误差的绝对值。
5.2 外观5.2.1 温度计外形结构完好,产品的名称、型号规格、准确度等级或允许基本误差、测量范围、制造厂名或商标、出厂编号、制造年月、计量器具制造许可证及编号等应有明确的标记。
5.2.2 温度计的数字显示器应显示清晰、无缺笔划、闪烁等影响读数的缺陷,数字显示不应出现间隔跳动的现象,小数点、极性与过载的状态显示应正确。
5.3 校准条件5.3.1 标准器5.3.1.1 从提高校准能力出发,标准仪器及配套设备引入的扩展不确定度与被校温度计最大允许误差绝对值相比应尽可能小。
5.3.1.2 选用标准器如下:二等标准水银温度计(‐30~+300)℃,过程校准仪。
5.3.1.3 配套设备如下:恒温槽。
5.3.2 环境条件5.3.2.1 环境温度:(20±5)℃;5.3.2.2 环境湿度:45%~75%;5.3.2.3 除地磁场外无其她外界电磁干扰;5.3.2.4 无腐蚀性气体。
数字温度计的原理
数字温度计的原理
数字温度计是一种测量温度的装置，通过使用传感器和数字化技术来将温度转换成数字信号。
其工作原理如下：
1. 温度传感器：数字温度计使用一种特殊的传感器来感知温度变化。
最常用的传感器是热敏电阻（PTC或NTC）或热电偶。
2. 温度检测：传感器感知温度后，会产生一个与温度相关的电信号。
这个电信号的大小会随着温度的变化而变化。
3. 信号转换：数字温度计将传感器产生的模拟电信号转换成数字信号。
这一过程称为模数转换（ADC）。
模数转换器会对
连续的模拟信号进行采样，并将每个采样点转换成对应的数字值。
4. 数值显示：转换后的数字信号会传输到处理器中进行处理和计算，最终显示出温度值。
通常，数字温度计会有一个液晶显示屏，可以直观地显示温度数值。
需要注意的是，数字温度计的测量精确度和稳定性受到温度传感器的质量和设计工艺的影响。
因此，在选择数字温度计时，需要综合考虑传感器的性能以及温度计本身的特点。
数字温度计校准规范
数字温度计校准规范数字温度计是一种广泛应用于实验室、生产现场和日常生活中的温度测量仪器。
为了确保数字温度计的测量准确性和可靠性，需要进行定期的校准。
本文将介绍数字温度计校准的规范，包括校准的目的、方法、周期和注意事项。
一、校准的目的数字温度计校准的目的主要包括：1. 确保测量准确性：通过校准，确保数字温度计的测量结果准确可靠，满足测量精度要求。
2. 检查仪器性能：校准过程中，检查数字温度计的各项性能指标，如温度范围、分辨率、稳定性等，确保其正常工作。
3. 提高测量一致性：校准可以提高数字温度计之间的测量一致性，减少测量误差。
二、校准的方法数字温度计校准通常采用以下方法：1. 比较法：将数字温度计与标准温度计或温度校准器进行比对，通过比较测量结果，确定数字温度计的校准系数。
2. 绝缘法：利用绝缘材料将数字温度计与热源隔离，通过测量绝缘材料两侧的温度差异，确定数字温度计的校准系数。
3. 热电偶法：使用热电偶作为标准温度传感器，与数字温度计进行比对校准。
三、校准的周期数字温度计校准的周期根据使用环境和测量精度要求来确定，一般建议以下周期进行校准：1. 实验室环境：每年至少校准一次。
2. 生产现场：每半年至少校准一次。
3. 日常使用：根据使用频率和精度要求，适当调整校准周期。
四、校准的注意事项在进行数字温度计校准时，需要注意以下事项：1. 选择合适的校准方法：根据数字温度计的类型和精度要求，选择合适的校准方法。
2. 校准环境要求：校准应在恒温、恒湿、无尘、无干扰的环境中进行的，确保校准的准确性。
3. 校准设备的准备：校准前应确保校准设备的准确性和可靠性，必要时进行校准或检定。
4. 校准记录：校准过程中应详细记录校准数据、校准系数和校准日期等信息。
5. 校准后的验证：校准完成后，应对数字温度计进行验证，确保校准效果满足要求。
总之，数字温度计校准是确保测量准确性和可靠性的重要环节。
通过定期校准，可以提高数字温度计的测量精度，满足不同场合的测量需求。
数字式温度计原理
数字式温度计原理
数字式温度计是一种用于测量温度的仪器，它采用了先进的电子技术，并通过数字显示温度数值，相比于传统的水银温度计，数字式温度计具有更加快速准确的测量结果。
数字式温度计的工作原理是基于热敏元件的温度响应特性，最常用的热敏元件是热电偶和热敏电阻。
热电偶是由两种不同金属材料通过焊接或者硬焊加密度固定连接而成，当热电偶的两个接点处于不同温度时，就会产生热电势，通过测量这个热电势的变化来反映温度的改变。
具体而言，热电偶的工作原理是基于热电效应，即两个不同金属在热差下产生的电动势。
热电偶常见的类型有K型、J型、T型等。
热敏电阻是一种能够随温度变化而改变电阻值的电子元件。
它的工作原理是基于材料的温度系数，即温度对电阻值的影响。
常见的热敏电阻有铂电阻和恒温电阻。
在数字式温度计中，热敏元件的信号会被转换为电信号，并通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
这些数字信号经过处理和校准后，就可以在显示屏上以数字的形式直观地显示温度数值了。
总之，数字式温度计利用热敏元件的温度响应特性，通过电子技术实现了温度的快速准确测量和数字显示。
它广泛应用于工业、医疗、家用等领域，成为现代温度测量的主流工具。
温度计的基本结构
温度计的基本结构1. 引言温度计是一种用来测量温度的仪器，广泛应用于各个领域，包括实验室、工业、医疗等。
它通过测量物体的热力学性质来确定其温度。
温度计的基本结构由多个组件组成，每个组件都扮演着重要的角色，确保温度测量的准确性和可靠性。
2. 温度计的类型目前市场上存在多种类型的温度计，其中最常见和常用的三种类型是：玻璃温度计、电子数字温度计和红外线温度计。
2.1 玻璃温度计玻璃温度计是一种传统且常见的温度测量设备。
它由一个细长而精密制作的玻璃管构成，内部装有一定量的液体（通常为汞或酒精）。
液体随着温度变化而膨胀或收缩，导致液面上升或下降。
通过读取液面位置即可确定当前环境的温度。
2.2 电子数字温度计电子数字温度计采用了先进的电子技术，具有更高的精确度和可靠性。
它通常由一个传感器、一个转换器和一个数字显示屏组成。
传感器负责测量温度，并将其转换为电信号。
转换器将电信号转换为数字形式，并通过数字显示屏展示出来。
2.3 红外线温度计红外线温度计是一种非接触式的温度测量设备，它利用物体发射的红外辐射来检测其表面温度。
红外线温度计通常由一个镜头、一个红外传感器和一个处理单元组成。
镜头用于聚焦红外辐射，传感器负责检测辐射强度并将其转化为电信号，处理单元则负责计算并显示出物体的温度。
3. 温度计的基本结构3.1 温度传感器无论是玻璃温度计、电子数字温度计还是红外线温度计，都需要一个能够感知环境温度变化的传感器。
这个传感器可以是液体柱、热敏电阻、半导体材料或红外线探测器等。
•液体柱：在玻璃温度计中，液体柱的膨胀和收缩直接反映了环境温度的变化。
•热敏电阻：在电子数字温度计中，热敏电阻的电阻值随温度变化而变化，通过测量电阻值的变化来确定温度。
•半导体材料：在一些高精度的电子数字温度计中，半导体材料被用作传感器。
它们具有较高的灵敏度和稳定性。
•红外线探测器：红外线温度计使用红外线探测器来接收物体发射的红外辐射，并将其转换为电信号。
数字温度计的工作原理
数字温度计的工作原理
数字温度计的工作原理是利用热敏电阻或热电偶等传感器来感测温度，并通过电子设备将这些温度信号转换成数字信号进行计算和显示。
热敏电阻是一种电阻值随温度变化的传感器。
当温度升高时，热敏电阻的电阻值会随之增加，反之亦然。
数字温度计中的热敏电阻通常采用NTC（Negative Temperature Coefficient）热敏电阻。
NTC热敏电阻在不同温度下具有不同的电阻值，这种
特性使得它可以用于测量温度。
数字温度计通过将热敏电阻与电路连接，并测量电路中的电压或电流来感测热敏电阻的电阻值。
一般来说，数字温度计会将电阻值转换成电压值或电流值，并将其转换成相应的数字信号。
另一种常见的传感器是热电偶。
热电偶是由两种不同金属导线构成的热发电元件，这两条导线连接在一起形成一个闭合电路。
当热电偶的一端受到温度变化时，由于两种金属的热电势差，会在电路中产生一个微小的电压。
数字温度计通过测量热电偶电路中的电压来判断温度变化。
在数字温度计中，电阻或电压信号会经过模拟信号处理电路，将其转换成数字信号。
这些数字信号会被传送到微处理器或微控制器等芯片中进行进一步处理。
数字温度计的芯片会根据预先设定的参数和算法，将数字信号转换成相应的温度值，并通过显示器或输出口进行显示。
总结而言，数字温度计的工作原理是利用热敏电阻或热电偶等传感器感测温度，并将信号转换成数字信号进行计算和显示。
通过这种方式，我们可以方便地获取精确的温度信息。
TM-902C数字温度计使用规范指引
FORM-DC-003 VERSION A VOID IF NO CONTROL STAMP 1．目的：
此文件制定了TM-902C 数字温度计正确使用及保养。
2．适用范围
此文件适用于本厂的TM-902C 数字温度计操作使用及维护保养。
3．TM-902C 数字温度计的结构部件：
1)TM-902C 数字温度计 2) 显示屏 3)电源开关
4) TM-902C 数字温度计探针 5) 9V 电池
4．TM-902C 数字温度计的使用步骤：
1） 打开数字温度计的电池盖,把9V 电池装入数字温度计对应的位置,上好电池
盖。
2） 把数字温度计探针端口插入数字温度计对应探针接口上。
3） 把电源开关至于“ON ”位置。
4） 把数字温度计控针插入（紧贴）在被测物体表面。
5） 显示屏显示的数据据为被测物体的表面温度
6） 不作测量时，应把TM-902C 上电源开关至于“OFF ”位置。
5．使用TM-902C 数字温度计应注意的事项：
1）使用
TM-902C 数字温度计时应按第4项有关使用步骤进行操作。
2）TM-902C 数字温度计是精密测量工具的，因此在使用时，应轻拿轻放，杜绝重力摔、抛、推TM-902数字温度计。
3）使用完毕后，应保持TM-902C 数字温度计清洁，并且按原包装归位存放。
NI ELVIS II数字温度计实验室教程说明书
Lesson 2 – NI ELVIS II Digital ThermometerFigure 2.0. LabVIEW Front Panel for a Digital ThermometerA thermistor is a two-wire device manufactured from a semiconductor material. It has a nonlinear response curve and a negative temperature coefficient. Thermistors make ideal sensors for measuring temperature over a wide dynamic range and are useful in temperature alarm circuits.Goal: This lab introduces the NI ELVIS II variable power supply (VPS). You can use it with the workstation side panel controls or the virtual controls on your computer screen, or you can embed it inside a LabVIEW program. The VPS excites a 10 kΩ thermistor in a voltage divider circuit. The voltage measured across the thermistor is related to its resistance, which, in turn, is related to its temperature. This lab demonstrates how you can use LabVIEW controls and indicators together with NI ELVIS APIs to build a digital thermometer.Required Soft Front Panels (SFPs)Digital ohmmeter DMM[Ω]Digital voltmeter DMM[V]VPS APIsRequired Components10 kΩ resistor, R1, (brown, black, orange)10 kΩ thermistor, R TExercise 2.1: Measurement of the Resistor Component Valuesunch NI ELVISmx Instrument Launcher.2.Select digital multimeter (DMM) from the SFP strip of instruments.3.Click on the Ohm button.4.Connect the test leads to DMM(V,Ω,►├. ) and (COM) side sockets.5.Measure the 10 kΩ resistor and then the thermistor .6.Fill in the following chart:10 kΩ Resistor _________________ OhmsThermistor _________________ Ohms7. With the thermistor still connected, place the thermistor between your finger tips toheat it up and watch the resistance changes. It is especially interesting to watch thechanges on the display bar scale (%FS).The fact that the resistance decreases with increasing temperature (negative temperature coefficient) is one of the key characteristics of a thermistor. Thermistors are manufactured from semiconductor material whose resistivity depends exponentially on ambient temperature and results in a nonlinear response. Compare the thermistor response with an RTD (100 Ω platinum resistance temperature device) shown in the following figure.Figure 2.1. Resistance-Temperature Curve of a Thermistor and an RTDEnd of Exercise 2.1Exercise 2.2: Operating the Variable Power SupplyComplete the following steps to set a voltage level on one or both of the variable power supplies.1.From the strip menu of SFPs, select the [VPS] icon. There are two controllable powersupplies with NI ELVIS II, 0 to -12 V and 0 to +12 V, each with a 500 ma currentlimit.Figure 2.2. Virtual SFP for Variable Power SuppliesIn the default mode, you can control the VPS with the virtual panel shown above. Set the output voltage on the virtual knob and click on the [Run] box. The output voltage is shown (blue in color) in the display area above your chosen power supply. When you click on the stop button, the output voltage is reset to zero on the protoboard.NOTE: To sweep the output voltage through a range of voltages, make sure that you have clicked the [Stop] button. Select the Supply Source (+ or -), Start Voltage, Stop Voltage, Step Size, and Step Interval, and click on [Sweep].For manual operation, click on the Manual box and use the knobs on the right side of the NI ELVIS II workstation to set the output voltages. To view the output voltage in the display area, click on the white box now appearing next to the LabVIEW label.2. Connect the leads from the protoboard strip connector sockets labeled Variable PowerSupplies [Supply +] and [Ground] to the DMM voltage inputs.3. Select DMM[V] and click on RUN. Select VPS front panel and click on RUN.Rotate the virtual VPS control for Supply + and observe the voltage changes on theDMM[V] display.Note: You can use the [RESET] button to quickly reset the voltage back to zero.4. Click on the Manual box to activate the real controls on the right side of theworkstation. The virtual controls are grayed out. Observe that the green LED ManualMode on the NI ELVIS II workstation is now lit.5. Rotate the + voltage supply knob and observe the changes on the DMM.NOTE: VPS- works in a similar fashion except the output voltage is negative.End of Exercise 2.2Exercise 2.3: A Thermistor CircuitComplete the following steps to build and test the thermistor circuit.1. On the workstation protoboard, build a voltage divider circuit with the 10 kΩ resistorand a thermistor. The input voltage is wired to [Supply +] and [Ground] sockets. Thevoltage across the thermistor goes to the DMM[V] leads.To VPS[+]To DMMTo GndFigure 2.3. Temperature Measuring circuit using a ThermistorFigure 2.4. Real Thermistor circuit on NI ELVIS protoboard2. Make sure the Variable Power Supply voltage levels are set to zero. Apply power tothe protoboard and observe the voltage levels on the DMM display. Increase the voltage from 0 to +5 V. The measured voltage across the thermistor, V T, should increase to about2.5 V.3. Reduce the power supply voltage to +3 V. This ensures that the self-heating (Jouleheating) inside the thermistor does not affect the reading of the external temperature.4. Heat the thermistor with your finger tips and watch the voltage decrease.You can rearrange the voltage divider equation to calculate the thermistor resistance asfollows:R T = R1 * V T /(3 -V T)At an ambient temperature of 25 °C, the thermistor resistance should be about 10 kΩ. With this equation, called a scaling function, you can convert the measured voltage into the thermistor resistance. You can easily measure V T with the NI ELVIS II DMM or within a LabVIEW program (VI).In LabVIEW, the above scaling equation is coded as a subVI and looks like the following blockdiagram.Figure 2.5. Block Diagram for Scaling FunctionThe thermistor response curve demonstrates the relationship between device resistance and temperature. It is clear from this curve that a thermistor has the three following characteristics: •The temperature coefficient ∆R/∆T is negative.•The response curve is nonlinear (exponential).•The resistance varies over many decades (refer to Figure 2.1).You can produce a calibration curve by fitting a mathematical equation to the response curve (see Appendix at the end of this chapter). LabVIEW has many mathematical tools to fit such a relationship. When you find the correct equation, you can calculate the temperature for any resistance within the calibrated region. The following calibration VI is typical for a thermistor and demonstrates how you can use the LabVIEW formula node to evaluate mathematical equations.Figure 2.6. For this thermistor, the calibration equation is R = 29.95798 exp(-0.04452 T). End of Exercise 2.3Exercise 2.4: Building an NI ELVIS Virtual Digital ThermometerThe digital thermometer program Digital Thermometer.vi activates the VPS to power up the thermistor circuit. It then reads the voltage across the thermistor, converts it into a temperature, and displays its value in a variety of formats on the front panel.Measurement, scaling, calibration, and display occur in sequence within the while loop. VoltsIn.vi measures the thermistor voltage. Scaling.vi converts the measured voltage to resistance according to the scaling equation above. Convert R-T.vi uses a known calibration curve to convert the resistance into temperature. Finally, the temperature is displayed on theLabVIEW front panel as a number, meter reading, and thermometer display. The Wait function of 100 ms ensures that the voltage is sampled every one-tenth of a second.All of these actions occur within the while loop until you click the [Stop] button on the front panel.Figure 2.7. Block Diagram for Digital Thermometer Program Thermistors, like resistors, create heat (Joule heating) as a current passes through them. For a thermistor that is trying to report the external temperature, this self-heating can be a problem. The trick is to minimize the current so that the temperature effects outside the thermistor dominate the self-heating. For your 10 kΩ thermistor, a driving voltage of +3 V meets this requirement. With a LabVIEW Express VI, you can program the VPS on the NI ELVIS II workstation. The value 3 in the orange box sets a +3.0 V output on VPS+. One extra line, green in color, connected to the STOP icon ensures the VPS is reset to zero volts when the program ends.Complete the following steps to open and view the components and code in the digital thermometer VI:1. Start the LabVIEW program Digital Thermometer.vi.2. Open the block diagram (Window»Show Block Diagram) and subVIs (double-clickon the icons) to view the program flow and see how the subVIs and the Read and Convert functions are coded.NOTE: This LabVIEW program is configured to connect to“Dev1” for your NI ELVIS workstation. If your device is configured to another device name, you need to rename your NIELVIS workstation to “Dev1,” in Measurement and Automation Explorer (MAX) or modify the LabVIEW programs to your current device name.With the calibration curve for your thermistor, you can update the subVI (Convert R-T) with the proper equation and use it to achieve a functioning digital thermometer.If you want to write your own program, find the VPS API function in the Functions palette (Functions»Measurement I/O»NI-ELVISmx»NI-ELVISmx Variable Power Supplies).Figure 2.8. Functions PaletteEnd of Exercise 2.4LabVIEW Challenge: Design a Passion Meter Using the Thermistor Circuit When an individual becomes embarrassed, excited, or just plain hot, blood flows to the skin to keep body’s core temperature constant −a sort of an internal air conditioning. The in-rush ofblood to the skin appears as a reddened patch, and the skin temperature of that patch becomes hot to the touch. Telling a joke can lead to burning earlobes for some people. By placing the thermistor on that reddened part, you can measure this temperature rise.Design a LabVIEW program to measure the body skin temperature. The normal body temperature is 38.5 °C. Use this value as the maximum scale reading on a LabVIEW thermometer control. Use the ambient room temperature (25 °C) as the lower limit. Be creative with your front panel labels.Open the LabVIEW program, Passion Meter.vi.NOTE: This LabVIEW program is configured to connect to“Dev1” for your NI ELVIS workstation. If your device is configured to another device name, you need to rename your NI ELVIS workstation to “Dev1,” in Measurement and Automation Explorer (MAX) or modify the LabVIEW programs to your current device name.Figure 2.9. Front Panel for Passion Meter.viTry placing the sensor between your thumb and forefinger for yourself and a group of your friends. You will be surprised at the range of finger temperatures.Have fun!。
温度计的使用教案
温度计的使用教案一、教学目标1.能够明确温度计的种类和使用方法。
2.能够根据不同的场景和需要，选择合适的温度计进行读数。
3.能够正确地读取温度计的数据，以及进行简单的温度计比较和评估。
4.能够在日常生活和工作中熟练运用温度计，提高对温度变化的敏感度。
二、教学内容1.温度计的种类和原理（1）普通温度计（2）红外线温度计（3）数字温度计（4）卤素温度计2.温度计的使用方法和注意事项（1）正确放置温度计（2）读取温度计数据（3）清洁和保养温度计（4）正确比较和评估温度计的精度和准确性三、教学过程1.温度计种类和原理的讲解（1）普通温度计普通温度计是人们平时使用较多的一种温度计。
主要是通过测量液体的膨胀量来测量温度的。
主要分为酒精温度计和水银温度计。
酒精温度计适用于温度范围较低的场合，水银温度计适用于测量高温，且准确度比较高。
（2）红外线温度计红外线温度计可以通过红外线来测温。
温度计可以分为一体式和分体式两种，其中一体式主要应用于企业和工厂生产现场实时监测物体温度，而分体式温度计主要应用于日常家庭生活及医疗保健领域。
（3）数字温度计数字温度计主要通过半导体元件，测量并显示温度值的一种电子产品。
数字温度计适用于实时监测环境温度、生产过程中的某一关键报警温度以及从事实验研究的科研人员。
（4）卤素温度计卤素温度计是现代测量温度的一种全新方法。
卤素灯管于2005年才得到大规模的应用。
卤素温度计常用于精密仪器的温度计量中，其工作方式是用灯丝进行加热，同时用卤素及其衍生物布兰库斯特比色法的原理测量温度，并通过示波器显示。
2.温度计的使用方法和注意事项的讲解（1）正确放置温度计温度计应该放置在需要测量的物体表面，并且应该把温度计垂直于物体表面。
（2）读取温度计数据读取温度计的数据应该先估计出温度和精确读数。
当估计温度时，可以初步观察液体或材料表面的状态，来获取大致的温度范围信息。
当精确读数时，应该把眼睛和标识线与温度计表面垂直，不要倾斜或移动温度计。
数字温度计校准规范
数字温度计校准规范1范围本规范适用于测量范围在（-60～300）℃，采用热电阻、热电偶、测温热敏电阻或其它半导体类测温传感器的数字温度计的首次校准、后续校准和使用中校准。
2术语2.1测温热敏电阻电阻值随温度呈指数变化的多晶半导体材料制成的用于温度测量的感温元件。
2.2分度值对应两相邻标尺标记的两个值之差。
3概述数字温度计一般有测温指示和控温两部分共同组成或单独组成。
测温系统是根据传感器随温度而变化的特性，经相应的电路处理后，在指示仪表显示出相应的温度，而达到测温的目的。
4计量性能要求最大允许误差应符合表1的规定表1凡表中未列出的数字温度计的示值允许误差以生产厂说明书给出的指标为准。
5通用技术要求5.1数字温度计应标有产品的名称、型号、测量范围、制造厂名、出厂编号、出厂日期及表示温度的符号“℃”标志及分度值。
5.2传感器应完好，引线、接插件必须接触良好，焊接牢固。
传感器所用保护管材料应能承受相应的使用温度。
5.3显示值应清晰，数码显示应无叠字、亮度应均匀，不应有不亮、缺笔画等现象；小数点和表示正、负温度状态的符号及过载状态的显示应正确。
6计量器具控制计量器具控制包括首次校准、后续校准和使用中校准。
6.1校准条件6.1.1校准设备校准标准器与配套设备见表2表2校准标准器与配套设备6.1.2环境条件校准环境温度：（15～35）℃；湿度＜80%RH。
6.2校准项目校准项目见表2表3校准项目6.3校准方法6.3.1外观用目力观察，应符合5.1条的要求。
6.3.2示值误差的校准6.3.2.1校准点：对于首次校准的数字温度计，校准点应均匀分布在整十或整百温度点上（包括测量上、下限），不得少于5点（也可根据用户要求增加校准点，但校准点应选择在主分度线上或整十整百温度点上）。
6.3.2.2数字温度计在后续校准或使用中校准时，校准点应均匀分布在整十或整百温度点上（包括测量上、下限），不得少于3点（也可根据用户要求增加校准点，但校准点应选择在主分度线上或整十整百温度点上）。
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数字温度计1.课题说明随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。
传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。
热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。
这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。
本设计选用AT89C51型单片机作为主控制器件，DS18B20作为测温传感器,通过LCD1602实现温度显示。
通过DS18B20直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在0℃～100℃最大线性偏差小于0.01℃。
该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。
另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。
2.实现方法采用数字温度芯片DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。
采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和AT89C51单片机构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,也可直接与计算机连接。
采用AT89C51单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。
该系统利用AT89S51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限温度。
该系统扩展性非常强。
该测温系统电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单。
系统框图如图1所示。
图1 DS18B20温度测温系统框图3. 硬件设计3.1 单片机最小系统设计3.1.1 电源电路VCC图2 电源电路3.1.2 振荡电路与复位电路图3 振荡电路图4 复位电路3.2 DS18B20与单片机的接口电路图5 DS18B20与单片机的接口电路3.3 PROTEUS仿真电路图图6 PROTEUS仿真电路图4. 软件设计系统程序主要包括主程序、读取温度子程序、数据转换子程序、显示数据子程序等。
4.1 程序流程4.1.1 主程序流程图主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。
这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图7所示。
图7 主程序流程图4.1.2 各子程序流程图1、初始化程序所有操作都必须由初始化脉冲开始，波形如图，单片机先输出一个480～960us低电平到DQ引脚，再将DQ引脚置高电平，过15～60us后检测DQ引脚状态，若为低电平则DS18B20工作正常，否则初始化失败，不能正常测量温度。
2、读取温度子程序读取温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。
主要包括以下三个命令：（1）写暂存器命令【4EH】这个命令为由TH寄存器开始向DS18B20暂存器写入数据，4EH命令后的3字节数据将被保存到暂存器的地址2、3、4（TH、TL、CONFIG）三个字节。
所有数据必须在复位脉冲前写完。
即如果只想写一个字节的数据到地址2，可按如下流程：1、初始化;2、写0CCH，跳过ROM检测;3、写4EH;4、写1字节数据;5、复位,即向DQ输出480~960us低电平（2）读暂存命令【BEH】这个命令由字节0读取9个暂存器内容，如果不需要读取所有暂存内容，可随时输出复位脉冲终止读取过程（3）转换温度命令【44H】这个命令启动温度转换过程。
转换温度时DS18B20保持空闲状态，此时如果单片机发出读命令， DS18B20将输出0直到转换完成，转换完成后将输出1。
图8 读取温度子程序3、写流程图写时隙：写时隙由DQ引脚的下降沿引起。
18B20有写1和写0两种写时隙。
所有写时隙必须持续至少60μs，两个时隙之间至少有1μs的恢复时间。
DS18B20在DQ下降沿后15μs~60μs间采样DQ引脚，若此时DQ为高电平，则写入一位1，若此时DQ为低电平，则写入一位0，如图9所示。
所以，若想写入1，则单片机应先将DQ置低电平，15us后再将DQ置高电平，持续45μs；若要写入0，则将DQ置低电平，持续60μs。
图9 写流程图4、读流程图读时隙：读时隙由DQ下降沿引起，持续至少1μs的低电平后释放总线（DQ置1）DS18B20的输出数据将在下降沿15μs后输出，此时单片机可读取1位数据。
读时隙结束时要将DQ置1。
所有读时隙必须持续至少60μs，两个时隙之间至少有1μs的恢复时间。
图10 读流程图4.4 汇编语言程序源代码DATA_BUS BIT P3.3FLAG BIT 00HTEMP_L EQU 30HTEMP_H EQU 31HTEMP_DP EQU 32HTEMP_INT EQU 33HTEMP_BAI EQU 34HTEMP_SHI EQU 35HTEMP_GE EQU 36HDIS_BAI EQU 37HDIS_SHI EQU 38HDIS_GE EQU 39HDIS_DP EQU 3AHDIS_ADD EQU 3BHORG 0000H AJMP STARTORG 0050HSTART:MOV SP, #40HMAIN: LCALL READ_TEMPLCALL PROCESSAJMP MAIN;读温度程序READ_TEMP:LCALL RESET_PULSEMOV A, #0CCHhLCALL WRITEMOV A, #44HLCALL WRITELCALL DISPLAYLCALL RESET_PULSEMOV A, #0CCHLCALL WRITEMOV A, #0BEHLCALL WRITELCALL READRET;复位脉冲程序RESET_PULSE:RESET: SETB DATA_BUSNOPNOPCLR DATA_BUSMOV R7, #255DJNZ R7, $SETB DATA_BUSMOV R7, #30DJNZ R7,$JNB DATA_BUS, SETB_FLAGCLR FLAGAJMP NEXTSETB_FLAG:SETB FLAGNEXT: MOV R7, #120DJNZ R7, $SETB DATA_BUSJNB FLAG, RESETRET;写命令WRITE: SETB DATA_BUSMOV R6, #8CLR CWRITING:CLR DATA_BUSMOV R7, #5DJNZ R7, $RRC AMOV DATA_BUS, CMOV R7, #30HDJNZ R7, $SETB DATA_BUSNOPDJNZ R6, WRITINGRET;循环显示段位DISPLAY:MOV R4, #200DIS_LOOP:MOV A, DIS_DPMOV P2, #0FFHMOV P0, ACLR P2.7LCALL DELAY2MSMOV A, DIS_GEMOV P2, #0FFHMOV P0, ASETB P0.7CLR P2.6LCALL DELAY2MSMOV A, DIS_SHIMOV P2, #0FFHMOV P0, ACLR P2.5LCALL DELAY2MSMOV A, DIS_BAIMOV P2, #0FFHMOV P0, AMOV A, TEMP_BAICJNE A, #0,SKIPAJMP NEXTT SKIP: CLR P2.4LCALL DELAY2MS NEXTT: NOPDJNZ R4, DIS_LOOPRET;读命令READ: SETB DATA_BUS MOV R0, #TEMP_LMOV R6, #8MOV R5, #2CLR CREADING:CLR DATA_BUSNOPNOPSETB DATA_BUSNOPNOPNOPNOPMOV C, DATA_BUSRRC AMOV R7, #30HDJNZ R7, $SETB DATA_BUSDJNZ R6, READINGMOV @R0, AINC R0MOV R6, #8SETB DATA_BUSDJNZ R5, READINGRET;数据处理PROCESS:MOV R7, TEMP_LMOV A, #0FHANL A, R7MOV TEMP_DP,AMOV R7, TEMP_LMOV A, #0F0HANL A, R7SWAP AMOV TEMP_L, AMOV R7, TEMP_HMOV A, #0FHANL A, R7SWAP AORL A, TEMP_LMOV B, #64HDIV ABMOV TEMP_BAI,AMOV A, #0AHXCH A, BDIV ABMOV TEMP_SHI,AMOV TEMP_GE,BMOV A, TEMP_DPMOV DPTR, #TABLE_DPMOVC A, @A+DPTRMOV DPTR, #TABLE_INTERMOVC A, @A+DPTRMOV DIS_DP, AMOV A, TEMP_GEMOV DPTR, #TABLE_INTERMOVC A, @A+DPTRMOV DIS_GE, AMOV A, TEMP_SHIMOV DPTR, #TABLE_INTERMOVC A, @A+DPTRMOV DIS_SHI, AMOV A, TEMP_BAIMOV DPTR, #TABLE_INTERMOVC A, @A+DPTRMOV DIS_BAI ,ARETDELAY2MS:MOV R6, #3LOOP3: MOV R5, #250DJNZ R5, $DJNZ R6, LOOP3RETTABLE_DP:DB00H,01H,01H,02H,03H,03H,04H,04H,0 5H,06HDB 06H,07H,08H,08H,09H,09H TABLE_INTER:DB 03FH,006H,05BH,04FH,066HDB 06DH,07DH,07H,07FH,06FHEND5. DS18B20测温原理DS18B20的测温原理如图15所示，图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1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.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 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。
减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器 1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温图2中的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。