基于热敏电阻的数字温度计课程设计

郑州轻工业学院传感器及应用系统课程设计说明书

目录

1绪论1

2 系统硬件电路设计3

2.1 测温电桥电路3

2.2 信号放大电路 (6)

2.3 AD转换电路 (7)

2.4 控制电路 (9)

2.5 声光报警电路 (10)

2.6 显示电路 (11)

2.7 电源电路 (12)

3 系统软件设计15

4 总结与展望 (16)

参考文献 (17)

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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。

系统硬件原理图如图1—1

图1—1系统框图

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系统硬件原理图如图1—1所示，由热电阻传感器测的外界温度，经过信号放大，然后送给模数转换，将原有的模拟信号转换为可以贝单片机识别和运算的数字信号，然后在通过软件编程通过显示电路显示出来当前所测得的温度。

它的各部分电路说明如下：

（1）.测温模块：

该部分电路主要使用测温电桥，当温度变化时，电桥处于不平衡状态，从而输出不平衡电压，为测温的基础。

(2).信号处理部分：

该部分电路包括电压信号的放大和AD转换，实现模数变换，以及硬件滤波。

(3).单片机部分：

AT89C51 单片机系统是数字霍尔电流表的核心部分，主要任务有：控制TLC2543，为其提供合适的时序，使其正常工作和采集模数转换后的数字信号，使用软件滤除干扰，并对数字信号进行计算，然后输出显示。

(4).电源电路部分：

该部分电路负责将输入的9V~12V直流电，分别转换为稳定的9V、5V、-9V 直流电，给传感器，放大电路，单片机，TLC2543等供电。

(5).显示电路，声光报警电路：

显示电路的作用是将测量的温度实时显示出来，当测量温度超过限定值时报警电路将发出声光进行报警。

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2 数字温度计系统硬件电路设计

系统由五大部分组成：（1）测温电桥温量电路；（2）数据采集，滤波，放大，AD转换电路；（3）单片机AT89C51控制及数据计算电路；（4）电源电路；（5）温度实时显示电路和声光报警电路。

2.1测温电桥电路

本次课程设计的测温电路为测温电桥，测温电桥的主要部分是热敏电阻。热敏电阻的主要特点是：①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；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；⑥稳定性好、过载能力强。

本次设计采用的是正

温度系数的热电阻PT100，

它是最常用的温度传感器

之一，与其他热敏电阻相比，

它的主要优点是测量精度

高（可精确到0.1摄氏度），

线性度好，测量范围广

（-200℃～650℃），性能稳

定，使用方便，完全满足设

计要求，所以我最终选择铂

电阻PT100作为传感器。

PT100温度传感器属于正电阻系数，其电阻阻值与温度的关系可以近似用下式表示：

在0～650℃范围内：Rt =R0 (1+At+Bt2)

在-200～0℃范围内：Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t-100)t3)

式中A、B、C 为常数，其中

A=3.96847×10-3；B=-5.847×10-7；C=-4.22×10-12；图2-2 电阻温度曲线图

由于它的电阻—温度关系的线性度非常好，电阻温度曲线如图2-2 所示，因此在测量较小范围内其电阻和温度变化的关系式如下：R=R o(1+αT)

其中α=0.00392, Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为华氏温度。

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Pt100是电阻式温度传感器，测温的本质其实是测量传感器的电阻，通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，然后再将模拟信号转换成数字信号，再由处理器换算出相应温度。

测温电路原理图如下图所示：

图3.2

如上图所示，热敏电阻RT 和RA1，RB1，RC1，以及可变电阻R2组成一个测 …… 此处隐藏：3905字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……