2007年衡阳师范学院电子设计报告设计名称温度测量班级04.DOC

2007年衡阳师范学院 电子设计实验报告 设计名称：温度测量 班级： 04级电2班 专业：电子信息科学与技术 作者： 梁伟文 指导老师： 黄顺 李志强 一、要求与提示： 1.从室温到70度。分辨率0.1度。 2.显示三位，“70.0”三位七段数码管。 3.方案自己找，三种方案或以上，选取现有和能在本地区买得到的元件。 4.硬件、软件独立全权负责。 5.刻度标定：自选取参考标准，如酒精、水银、电子等温度测量工具。 6.考虑非线性的补偿，尽量使测量曲线趋向于线性。 二、温度传感器概况 温度传感器是检测温度器件，被广泛用于农业生产、科学研究和生活等领域，其种类多，发展快。温度传感器一般分为接触式和非接触式两大类。所谓接触式就是传感器直接与被测物体接触进行温度测量，这是温度测量的基本形式。而非接触式是测量物体热辐射而发出的红外线从而测量物体的温度，进行遥测，这是接触式所做不到的。 接触式温度传感器有热电偶、热敏电阻以及铂电阻等，利用其生产地热电动势或电阻随温度变化的特性来测量物体的温度。另外，还有一些新开发研制的传感器，例如，有利用半导体PN结电流/电压特性随温度变化的半导体集成传感器；有利用光纤传播特性随温度变化或半导体透光随温度变化的光纤传感器；有利用弹性表面波及振子的振荡频率随温度变化的传感器；有利用核四重共振的振荡频率随温度变化的NQR传感器；有利用在居里温度附近磁性急剧变化的磁性温度传感器以及利用液晶或涂料颜色随温度变化的传感器等。 三、方案列举 方案一：LM系列的晶体管 图2 1-Vdd ,2-V0,3-GND 图1 LM系列的晶体管热敏器件（LM35D） 温度范围：4度~100度 灵敏度：10mv/C` 精确度：正负1`C 电源电压：4V~20V 电源典型值：9V 封装为T0-92（与一般塑料封装晶体管相同）如图2， 如图1电路接合可以直接与数字万用表直流档连接； 可以读出分辨率为0.1`C的温度变化。如表头显示 被测温度为25.6`C。 方案二：热偶温度传感器 原理：以热偶针作温度感应，把其产生出的电压变化放大，再用AD转换成数字信号， 但用ADC0809精度不符合要求。改用12位AD或把电压分成两次转换（用时会变成两倍）。 图3 热电偶的简单应用电路 热电偶的测量温度范围宽，而且已经由JIS（日本工业标准）标准化，测量可靠性高，因此在工业用传感器中占有重要地位。 另外，热电偶与其他的温度传感器不同，它本身具有能够产生电压（热电动势）的特性，所以只要在传感器电路上稍下功夫，就可以进行高精度的温度测量。 方案三：数字温度传感器DS18B20DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。????????DS18B20内部结构如图1所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时图DS18B20的内部结构接地，见图4）。????????ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 参数 温度C 电阻值K 常温 29 7.08 体温 37 10.10 表二 数字温度控制器的测量 温度C 电阻K 温度C 电阻K 温度C 电阻K 38.5 13.49 47.5 22.9 56.5 39.9 39.5 14.65 48.5 24.4 57.5 43.4 40.5 15.32 49.5 26.7 58.5 43.6 41.5 16.02 50.5 28.1 59.5 43.7 42.5 16.85 51.5 30.0 61.2 46.7 43.5 17.99 52.5 31.4 44.5 18.98 53.5 33.7 45.5 19.98 54.5 36.1