热敏电阻温度计的设计实验报告

科信学院

单片机应用系统（三级）项目

设计说明书

（2012/2013学年第二学期）

题 目 ： 基于热敏电阻的数字温度计 __ 专业班级 ： 电子信息工程1021 学生姓名 ： 指导教师 ： 马永强 吴开兴

刘会军 马小进 设计周数 ： 两周 设计成绩 ：

2013年6月28日

基于热敏电阻的数字温度计

目录

1实验设计目的 ................................................................................................................ 2 2系统软件设计 ............................................................................................................

科信学院

单片机应用系统（三级）项目

设计说明书

（2012/2013学年第二学期）

题 目 ： 基于热敏电阻的数字温度计 __ 专业班级 ： 电子信息工程1021 学生姓名 ： 指导教师 ： 马永强 吴开兴

刘会军 马小进 设计周数 ： 两周 设计成绩 ：

2013年6月28日

基于热敏电阻的数字温度计

目录

1实验设计目的 ................................................................................................................ 2 2系统软件设计 ............................................................................................................

热敏电阻温度计的设计与标定

一、实验内容与实验要求

1． 电阻温度计包括金属电阻温度计和半导体温度计，本实验要求利用半导体材料制备的热敏电阻设计出能够测量常温的温度计，测温范围“实验室室温－75℃”

2． 对温度计进行定标，绘制T-I(温度－电流)定标曲线。

3． 用标定后的温度计，测量人体手心的温度，并与标准温度计所测量结果进行比较。

二、实验前应考虑并回答的问题

1. 金属、半导体电阻随温度变化大致有怎么样的规律？ 2. 金属或半导体材料制成的热敏电阻随温度变化是线性的吗？ 3. 传感器为什么要定标？ 4. 非平衡电桥有什么用途？ 三、实验室可以提供的主要仪器

1. 负温度系数半导体热敏电阻一支[25℃时电阻约5KΩ,B值3950/℃] 2. 可调温压电源、微安表、万用表（不能当电压表用）。 3. 电加热水壶、金属水杯。

4. 玻璃温度计一支(0~100℃,准确度1℃)。 5. 电阻箱3个、塑料清洗瓶1个、开关和导线等。 四、实验设计报告和实验报告的要求

(1). 实验设计报告的要求：

1.实验目的；2.实验仪器[含仪器参数]；3.实验原理[热敏电阻、非平衡电桥测温原理，有电流－电阻关系公式，实验设计思路解释]；4. 电路中仪器的可调物理

热敏电阻温度计的单片机电路及说明

当对热敏电阻施加恒定电流时，在不同温度下，由于热敏电阻呈现出不同的电阻，因而其两端的电压也会发生变化，再通过放大电路，由AD转换转成数字信号，被单片机采集显示出来。

本文对于LM324的电路采用简答同相放大，，施加正负12v的电源，通过设定两组电阻，得到10倍的放大值。

对于ADC0804，仅加以clk信号即可。整个电路仿真如下图。

使用P1口作为AD数据采集口；P2口作为1602液晶显示命令数据口；P30-3作为ADC0804的控制口；P3.5-7作为1602的控制口。

而对于ADC0804的电路则很简单：

仅提供RC震荡电路器件即可。

TempVolt作为采集信号的输入口；其变化应在5v以内，超过5v则超出量程；

对于热敏电阻电路，使用2.55mA的恒流电源，具体电路略去；在仿真时直接选择CSOURCE

即可选定恒流源；

对LM324施加+12V和-12V电压，在proteus仿真中也可以直接加直流电压，同时为了查看放大效果，增加两个探针，在运行时看看出其放大效果接近10倍。

本文代码很简单，直接读出ADC0804，做出简单处理后送lcd1602显示即可。

此部分代码如下：

#define

用热敏电阻改装温度计

评分：

大学物理实验设计性实验

实 验 报 告

实验题目：

班 级：

姓 名： 学号：

指导教师：

茂名学院技术物理系大学物理实验室

实验日期：2008 年11 月27 日

用热敏电阻改装温度计

实验7 《用热敏电阻改装温度计》实验

实验课题及任务

热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体。不同于导体的阻值——温度特性（温度升高，阻值增大），半导体热敏电阻的阻值——温度特性是当温度升高，阻值降低。产生这种现象的原因是由于半导体中的载流子数目随着温度升高而按数激烈地增加，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率就越小。热敏电阻温度计是利用半导体的电阻值随温度急剧变化的特性而制作的，以半导体热敏电阻为传感器，通过测量其电阻值来确定温度的仪器。可以利用这种“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量。用半导体热敏电阻作为传感器，设计制作一台测温范围为40℃~80℃的半导体温度计。

《用热敏电阻改装温度计》实验课题任务是：根据所学的知识，设计实验把所给的热敏电阻改装成热敏温度计。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用热敏电阻改装温度计》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式，

学习任务四 温度传感器(热敏电阻)

学 习 目 标

◎ 知识目标

（1）理解热敏电阻的原理特性。

（2）掌握NTC热敏电阻的工作特性。 ◎ 技能目标

（1）掌握热敏电阻的检测方法。

（2）初步掌握热敏电阻水温传感器的应用电路。 ◎ 素质目标

（1）规范课堂6S管理。

（2）养成团队协作的好习惯。 （3）养成独立思考问题的好习惯。 建议完成本学习任务的时间为4课时。

学习任务导入

汽车电控系统中水温传感器用的是NTC热敏电阻，它的特性是阻值随温度升高而变小，水温传感器信号同时送入发动机ECT和仪表水温显示电路。一辆本田飞度轿车仪表水温指示偏高，要求你检测水温传感器。

学习内容

获取信息

什么是热敏电阻？有何特性？

热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）

。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC

）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。

制定计划

各小组成员制定实施本次实训任务的具体步骤、操作方法，预期效果。

做出决策

教师根据学生提交的计划进行审核评价，如果不通过则由教师提出整改意见

热敏电阻温度计的设计安装和使用

摘要：

利用热敏电阻作为感温元件，并且配有温度显示安装的温度测量仪表称为热敏电阻温度计。热敏电阻能把温度信号变成电信号，从而实现了非电量的（电测法）测量。本实验通过利用热敏电阻作为感温元件与非平衡电桥法相结合来共同设计和安装一台热敏温度计，并对这台温度计的测量误差进行简要的测试和评价。而在现代测量技术中，电量测量是最简单的测量技术，不仅测量装置简单、造价低、灵敏度高、而且容易实现自动测量和自动控制，是测量技术的一个重要发展趋势。

关键字：热敏电阻 非平衡电桥 温度计 校准 替代法

一、 实验原理

1负温度系数热敏电阻的温度特性

热敏电阻分为正温度系数型、负温度系数型和开关型三大类。本实验采用负温度系数型。其特性为电阻随温度升高而急剧下降。其阻值方程为：

2.非平衡电桥

非平衡电桥如下所示，当R1=R2及RT=R3时，电桥平衡，G的指针为零。如果RT的阻值发生变化，则电桥的平衡就被破坏，G中就有电流源通过，指针偏转的越大，说明RT的变化越大。

非平衡电桥解出： (R3?Rt)UcdIg?2(RgR3?R3Rt?RtRg)?R1(R3?Rt) ①

在R1（R2

妨害国家货币治罪暂行条例

■特点与用途

● 该产品为玻璃封装结构的负温度系数热敏电阻器，

产品具有性能稳定，可靠性高，一致性好，使用温度

范围宽等特点。

● 该产品可用于各种交直流电子电路中，做为温度补

偿元件使用。也可用于温度测量，控制使用。

■外形尺寸（单位：mm）

产品型号规格L（mm）

MF56-1B 3.8±0.1 2.7±0.1 Φ（mm）±±0.1

■主要技术指标 R25及

允许偏差（Ω）

5 kΩ±5%，±10% 3950k±3%

≥1.5 ≤15 -55~+150 B值及允许偏差 耗散系数δ （mW/℃） 热时间常数τ （S）

使用温度范围（℃）10kΩ±5%，±10%±3%

100kΩ±5%，±10% 4150k±3%

50kΩ±5%，±10%k±3%

■订货文件填写示例

MF56-1A-5 kΩ±10%-3950K±3%

144

二、NTC热敏电阻

NTC（Negative Temperature Coeff1Cient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料．该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻．其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化．现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料．

NTC热敏半导瓷大多是尖晶石结构或其他结构的氧化物陶瓷，具有负的温度系数，电阻值可近似表示为：

式中RT、RT0分别为温度T、T0时的电阻值，Bn为材料常数．陶瓷晶粒本身由于温度变化而使电阻率发生变化，这是由半导体特性决定的．

NTC热敏电阻器的发展经历了漫长的阶段．1834年，科学家首次发现了硫化银有负温度系数的特性．1930年，科学家发现氧化亚铜-氧化铜也具有负温度系数的性能，并将之成功地运用在航空仪器的温度补偿电路中．随后，由于晶体管技术的不断发展，热敏电阻器的研究取得重大进展．1960年研制出了N1C热敏电阻器．NTC热敏电阻器广泛用于测温、控温、温度补偿等方面．

它的测量范围一般

.

课程题目：热敏电阻测温电路的设计院系：机电汽车工程学院

班级：

学生：

学号：

小组成员：

指导教师：

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.

. . . 目录

一、设计目的、要求及方案选择-----------------------------------------------------(2)

1、设计目的---------------------------------------------------------------------------(2)

2、设计要求---------------------------------------------------------------------------(2)

3、设计方案的选择--------------------------------------------------------------------(

2)

二、硬件系统各模块电路的设计---------------------------------------------------（3）

1、单片机系统的设计---------------------------------------------------------------（3）1-1、AT