基于NTC热敏电阻的温度测量与控制系统设计(论文)

ntc温控系统的控制原理NTC温控系统是一种常用的温度控制系统，其控制原理基于负温度系数(NTC)热敏电阻的特性。

本文将详细介绍NTC温控系统的控制原理及其应用。

一、NTC热敏电阻的特性NTC热敏电阻是一种温度敏感的电阻器，其电阻值随温度的变化而变化。

一般情况下，NTC热敏电阻的电阻值随温度的升高而逐渐减小，呈现负温度系数特性。

这种特性使得NTC热敏电阻能够被应用在温度测量和控制领域。

二、NTC温控系统的基本原理NTC温控系统的基本原理是通过测量和控制NTC热敏电阻的电阻值来实现对温度的控制。

具体来说，NTC温控系统通过将NTC热敏电阻接入一个电路中，测量电路中电压或电流的变化，从而得到NTC热敏电阻的电阻值。

根据NTC热敏电阻的负温度系数特性，可以通过测量电阻值的变化来推算温度的变化。

三、NTC温控系统的工作原理NTC温控系统的工作原理可以分为两个主要步骤：测量和控制。

1.测量：NTC温控系统通过测量NTC热敏电阻的电阻值来得到当前的温度。

测量电路一般采用电桥或电压分压器等方式，将NTC热敏电阻和其他元件连接在一起。

当温度发生变化时，NTC热敏电阻的电阻值会发生变化，从而导致电路中电压或电流的变化。

测量电路通过对电压或电流的测量，可以得到NTC热敏电阻的电阻值，进而推算出当前的温度。

2.控制：NTC温控系统根据测量得到的温度值与设定的目标温度值进行比较，并根据比较结果控制外部设备的工作状态。

一般情况下，NTC温控系统会通过比较器或微控制器等元件来实现控制功能。

当测量得到的温度值与目标温度值相差较大时，NTC温控系统会发出控制信号，使外部设备进行相应的调节，以达到温度控制的目的。

四、NTC温控系统的应用NTC温控系统广泛应用于各种温度控制场景中，例如家用电器、医疗设备、工业生产等。

以下是一些常见的应用案例：1.恒温控制：NTC温控系统可以被用于恒温控制，例如冰箱、空调等家用电器中的温度控制。

系统会根据用户设定的目标温度值，通过测量和控制NTC热敏电阻的电阻值，控制冷却或加热设备的运行状态，从而实现恒温控制。

第39卷第3期曲靖师范学院学报Vol.39No.3 2020年5月JOURNAL OF QUJING NORMAL UNIVERSITY May.2020基于NTC热敏电阻简易快速智能体温计的设计杨清志1,张运芝2（1.亳州职业技术学院智能工程系，安徽亳州236800；2.亳州市青云小学分校，安徽亳州236800）摘要：随着《关于汞的水俣公约》的生效，目前最常用的水银体温计因含汞有毒将退出市场，电子体温计又因价格高寿命有限而不便推广使用.针对这种情况设计了一种利用NTC热敏电阻采集温度，MSP430单片机进行功能处理的简易、快速智能体温计，能快速测温并实现异常温度智能报警,具有较高的实用价值.关键词:NTC；体温；MSP430；报警中图分类号:TP212.3；R318.6文献标识码:A文章编号：1009-8879（2020）03-0058-050引言体温是人体重要的生理参数,体温检测是判断病人健康状况最简单而有效的方法之一.目前用于体温检测的温度计有水银体温计和电子体温计等.传统的水银体温计因价格低读数可靠而被普遍使用,但水银体温计含汞有毒存在安全隐患.2013年10月我国加入《关于汞的水俣公约》，该公约于2017年8月16日起生效.条约规定：2020年起，淘汰未申请豁免的添汞产品生产、进口和出口⑴.这就意味着水银体温计将逐步退出市场，被电子体温计取而代之•按国家标准GB/T21416-2008（医用电子体温计》第4条规定,医用电子体温计除了精度要求之外,还应有温度异常提示报警以及数据存储记忆等功能⑵.调查发现，目前市场上很多廉价的电子温度计并不符合标准,而正规厂家生产的符合标准的电子体温计价格都较高,且寿命有限,其推广和使用受到了极大的限制.目前电子温度计主要有热电阻温度计、红外温度计、遥测温度装置及智能温度计等•热电阻温度计采用热电阻（钳电阻或热敏电阻等）采集温度,通过电路转化为电压，放大后进行A/D转化•这类温度计功耗小成本最低，但不能实现GB/T21416-2008（医用电子体温计》所要求的报警和数据存储记忆功能，一般用于宠物温度计.红外温度计有红外耳温计、红外额温计和红外成像仪等•红外温度计采用红外传感器收集温度信息（人体体温37弋左右对应波长10|jim的远红外线），再经转化电路转化为电压信息进行处理MT.红外温度计测量迅速，且无需与病人接触清洁卫生•但容易受到环境干扰,精度难保证.且转化电路复杂，成本较高•遥测温度装置采用温度传感器采集温度,通过无线传输模块将温度信息输送至较远终端处理•遥测温度装置除了测温探头微型化外终端可以不受体积限制，功能齐全•但成本高，不能实现便携式•智能温度计采用微型单片机作为处理芯片,把温度传感器采集的温度信息根据需要进行选择性处理一叫目前这种智能温度计随着微型单片机的发展而迅速占领市场.本设计要求满足GB/T21416-2008《医用电子体温计》的标准,精度要求并不特别高，但应降低成本,且要微型化便于携带、使用.通过对各种电子温度计的比较研究，我们查阅了相关资收稿日期：2019-11-08基金项目：安徽堵教育厅质量工程项目“机电一体化专业建设创新团队”（2019cxtd050）；亳州职业技术学院重点教学研究项目“物理学在医药专业应用的研究，，（2017bzjyxm38）；亳州职业技术学院重点科研项目“中药饮片生产过程监控系统设计”（BKY1717）.作者简介:杨清志，亳州职业技术学院智能工程系副教授，主要从事传感器及自动化研究.・58・杨清志，张运芝:基于NTC 热敏电阻简易快速智能体温计的设计料,通过仿真,设计了一种简易、快速的智能体温 计•本设计用NTC 热敏电阻进行温度采集，经转化电路转化为电压后送入MSP430单片机处理, 再由LCD 液晶进行温度显示，蜂鸣器进行温度 异常报警•相比于同类产品价格低廉寿命较长, 且使用方便,能很好地满足测量需要,具有较高的实用价值.1 系统设计本设计由NTC 热敏电阻探头、电桥电路、放大电路、MSP430单片机、LCD 液晶显示器及报警器等组成，其结构框图如图1所示.「测温探头；-转化电路［［控制部分:> 输出部分［:MSP430f4250 :一 ［ LCD 显刁攝上）单片机『葫^懿邛< t ' ! ；］|电源11詁盘11 ；电桥_____期电路图1系统结构图实现步骤:首先由NTC 热敏电阻测温探头探测温度，将温度变化转化为电阻阻值的变化, 然后通过电桥电路将电阻阻值变化转化为电压 输出，再经放大后输入MSP430f4250单片机进行数据处理，通过LCD 液晶显示器显示温度，并对 异常温度（发烧）进行报警提示.MSP430f4250单 片机自带A/D 转换和液晶驱动,所以外围电路非常简洁,便于设计小型化,方便使用.2硬件选择与设计2. 1 NTC 热敏电阻NTC （ Negative Temperature Coe 伍cient ）热敏电阻是负温度系数型半导体电阻,其阻值随着温度的升高而减小，如（1）式所示⑼•R 严R°e 姑咼（1）式中叨一材料系数,一般在2000 ~ 6000 K之间；仏一参考温度，一般取25弋，即298. 15K （也有的取0弋，）；7」工作时实际温度（均以K为单位,T = t +273. 15）；他一冷电阻，即温度T°时的电阻;乩一温度卩时的实际电阻.由于0、仏、 他均为已知量，故乩是卩的单值函数，只要知道热敏电阻阻值代就可以算出对应温度T.由于NTC 热敏电阻热惯性小测温快，因此特别适合制作快速体温计•但是乩与卩是指数函数,并非线 性关系，还需要进一步进行数据处理.本设计我们选用日本石塚（SEMITEC ）的503ET 热敏电阻.该电阻R25弋=5OkQ±3%,0值：4055K ± 1%，额定功率3. 5mW,时间常数3.4s,测温范围:-40-100^，最大直径1.5mm,功耗低体积小响应快，非常适合作为体温探头［⑹•2.2转换电路转换电路由电桥电路和放大电路组成,如图2所示.J R9图2转换电路IN- VCC-图中&、尽、堆、人4和乩组成电桥，将NTC 进行分析可得：热敏电阻Rt 的阻值变化转化为电压输出.但输T/V ref|/ 二------------------x 出电压较小，还要经过OP07放大器放大.对电路0UT+ R1 +&//（& +尼）・59・第3期曲靖师范学院学报第39卷人2 •人7〃（人6 +尼） （2）R] +人2〃（人6 +尼）（丿£空V R 3 R 5x （R 6 +尼）°ut +V 0UT _ = 3 J ； 6 ]7 丿——（3）--+-- +------恳他血+乩V （）UT =（才 + ] ） R + R “OUT + _ 才 V （）UT 一（ 4 ）由（2）、（3）、（4）式可以算出输出电压％ut ,然后送入单片机进行处理.2.3单片机及其外围电路考虑到低功耗、小型化兼顾智能化设计要 求,综合比较各种微控器，本设计我们选用TI 公司（美国德州仪器）的MSP430F4250单片机作为 微控器•该单片机是一款超低功耗单片机，外围尺寸 15. 75mm X 10. 03mm x 2. 79mm,运行电压1.8 ~ 3.6V ,待机模式下工作电流1. gA ,睡眠模式下仅O.ljjiA.自带D/A 转换器和LCD 驱动器等,外围电路简单，运行速度快，唤醒时间小于6阴，非常适合本设计[⑴.单片机及其外围电路图见图3.如图3所示，由转换电路输出的电压送至单 片机,单片机根据设定的电压值进行比较，把对应的温度信息送至LCD 进行显示.为了降低功 耗，本设计采用4位8段数码管,测量完成后如 无其他操作会自动延时关闭.如果检测到发烧， 则发出报警信号触发报警器进行声音报警•为了方便使用和延长使用寿命，设计采用可更换的3.0V 纽扣电池供电.247d歸$8'10Cl f图3单片机及其外围电路険沁 i iiiiirF54/COM3i 養1潇縫—ii 誇iilllliiiiliili 讼;lliiiliiiP5.2/COM1势曲 i lliiiiili COMOlllllllll 绝iMBiF 1fillFFFFFFFFFFFFFF 1liiiiiiiiilil#...................................爰 i Mililiii ：..............AVSSF15/$gF 1fill FFFFFFFFFFFFFF 1iiiiiiiiii 璇 l iii .............痙ii 蠢i絆鲨gr 心严切S5F5.5/S3P63/M-P5..5/S21 敕P5.1./S0llllliiitliOil 1 喩 i illllllllll 「iliOlliiil]]PLO/TAGFL.6/A2-P1J/W/MCLK 內③T ACLKMCXKMg+m 広TA L 泓恥3 程序设计本设计的基本原理是:温度变化-电阻变化-电压输出,所以单片机获取电压信息后可以根 据（1）、（2）、（3）、（4）式计算出温度.但测试发 现，理论计算和仿真所得数值与实际测试值有一定的偏差，这主要是由于电阻阻值不标准以及电路板中存在漏电阻和等效电容等的影响,为提高测量精度，本系统设计不采用函数计算,而是用 修正后的温度与电压对应值进行标定.人体体温测量值与测量部位有关,正常情况 下腋窝平均温度36.代,口腔平均温度37. 0弋， 直肠平均温度37. 3弋.同时不同人群体温也略・60・杨清志，张运芝:基于NTC 热敏电阻简易快速智能体温计的设计有不同，儿童体温比成人约低0.2弋.体温测量 基本上都选择腋窝测量，一般认为超过37. 3弋 就是发烧，其中37. 4 ~ 38弋为低烧,38. 1 ~ 39弋为中度发烧,39.1 ~41弋为高烧,41弋以上为超 高烧.按GB/T 21416 -2008（医用电子体温计》第4. 3条规定，医用电子体温计的测温范围不小于35弋~41弋，测量精度应该满足表1要求.根据表1要求,我们对规定的测温范围作非均匀划分，实验测试所得温度、热敏电阻阻值和 输出电压的对应值（部分）如表2所示.表1医用电子体温计精度要求温度（咒）范围低于35. 335.3 〜36. 937.0 〜39.039. 1 〜41.0高于41.0允许误差±0.3±0.2±0. 1±0.2±0.3表2测量温度与热敏电阻和输出电压对应关系测量温度（咒）353637 37.338 3940 4142NTC 电阻（Q ）32. 6731.3530. 09 29. 7428. 88 27. 7326. 63 25. 5724. 57输出电压（V ）0. 620.91 1.201.31 1.501.792. 07 2. 37 2. 65工作时，首先通过启动按键唤醒单片机，单 片机开始读取由转换电路输入的电压，与机内的 设定值进行比较，输出温度值•如果温度异常则触发报警器报警.由于热敏电阻变化快，为避免 取出温度计时读数变化,本设计设定测量时间150s,从按启动键开始计时,150s 时输出并保留测量信息，此时会通过蜂鸣器发出“嘀——” 一 声提示音,提示测量结束•如果继续测量只需按 一下复位键即可•如果检测到低烧（即温度37.3弋以上），单片机会发出连续脉冲信号（“嘀——嘀——”）报警;如果是中高烧（即温度39弋以上，问题相对严重），单片机会输出一个连续电压信号触发报警，可以按键取消•如无其他操作系统会延时60s 自动关机，并保存最近一次测量数据（保存数据条数可根据需要设定）•系 统程序设计如图4所示.4 测试结果为检验本设计的可靠性，我们在亳州市青云小学分校随机抽取了 50名学生进行实际体温测 试,测量结果与相同条件下测量精度较高的水银体温计测量结果作比较•学生体温测量结果均正常，为了扩大检测范围，我们用温水来模拟“发 热”和“低温”的温度检测与报警测试，测试结果表明，温度误差±0. 1弋，报警器工作正常，误报 率为0.图4体温测量程序5 总结本设计基于NCT 热敏电阻的体温计，测量 迅速准确•采用M430F4250超低功耗单片机作 为微控器,体积小寿命长使用方便,能很好地满 足GB/T 21416 -2008（医用电子体温计》第4条的测量精度和提示报警、数据记忆、自动关机等 功能要求•随着水银体温计因《关于汞的水俣公 约》的生效而退出市场，这种简易快速的智能体• 61•第3期曲靖师范学院学报第39卷温计具有极大的推广价值.同时,本设计采用单片机作为处理核心，可以通过编程进行功能拓展，便于进一步开发研究.参考文献：[1]全国人大.关于汞的水俣公约[EB/OL].http：///wxzl/gongbao/2016-07/11/content _1994472.htm.[2]GB/T21416-2008(医用电子体温计》[S].北京：中国标准出版社,2008.[3]丁岩.红外体温测量管理系统的设计[D].呼和浩特：内蒙古大学,2017.[4]葛泽勋.医用红外测温仪及其关键技术研究[D].长春：长春理工大学,2019.[5]黄鑫.穿戴式动态体温监测系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学,2018.[6]胡良文.基于温度传感器阵列和深度学习的体温实时监测系统[D].成都：西南交通大学,2018.[7]郑英，李香菊，王迷迷，等.基于NTC和ZigBee技术的病房病人体温监测系统设计[J].现代电子技术，2016(4):26-28.[8]杨清志，王杰.基于S17053的智能数字体温计的设计[J].黑河学院学报,2016(3):123-125.[9]陈安宇.医用传感器(第二版)[M].北京：科学出版社,2015:107-111.[10]SEMITEC503ET参数[Z].http：///cntpqe_brand_special,asp?xid=5&brid=30&cpid=721&kcid=2763.[11]msp430£4250技术参数[Z].http：///cn/lit/gpn/msp430£4250.Design of a Simple and Fast IntelligentThermometer Based on NTC ThermistorYang Qingzhi1,Zhang Yunzhi2(1.Bozhou Vocational and Technical College,Bozhou Anhui236800,China；2.Branch Campus of Bozhou Qingyun Primary School,Bozhou Anhui236800,China) Abstract:With the entry into force of The Minamata Convention on Mercury,the most commonly used mer­cury thermometers will be withdrawn from the market due to mercury toxicity,and electronic thermometers are inconvenient to be popularized and used due to their high price and limited life.In view of this situation, a simple and fast intelligent thermometer is designed,which uses NTC thermistor to collect temperature and MSP430single一chip microcomputer to process function,can measure temperature quickly and realize intel­ligent alarm of abnormal temperature,it has high practical value.Key words:NTC；Body temperature；MSP430；Alarm［责任编辑:崔萍］・62・。

基于单片机的热敏电阻温度计的设计引言：热敏电阻是一种根据温度变化而产生变阻的元件，其电阻值与温度成反比变化。

热敏电阻广泛应用于温度测量领域，其中基于单片机的热敏电阻温度计具有精度高、控制方便等特点，因此被广泛应用于各个领域。

本文将介绍基于单片机的热敏电阻温度计的设计，并通过实验验证其测量精度和稳定性。

一、系统设计本系统设计使用STC89C52单片机作为控制核心，热敏电阻作为测量元件，LCD1602液晶显示屏作为温度显示设备。

1.系统原理图2.功能模块设计(1)温度采集模块：温度采集模块主要由热敏电阻和AD转换模块组成。

热敏电阻是根据温度变化而改变阻值的元件，它与AD转换模块相连，将电阻变化转换为与温度成正比的电压信号。

(2)AD转换模块：AD转换模块将热敏电阻的电压信号转换为数字信号，并通过串口将转换结果传输给单片机。

在该设计中，使用了MCP3204型号的AD转换芯片。

(3)驱动显示模块：驱动显示模块使用单片机的IO口来操作LCD1602液晶显示屏，将温度数值显示在屏幕上。

(4)温度计算模块：温度计算模块是通过单片机的计算功能将AD转换模块传输过来的数字信号转换为对应的温度值。

根据热敏电阻的特性曲线，可以通过查表或采用数学公式计算获得温度值。

二、系统实现1.硬件设计(1)单片机电路设计单片机电路包括单片机STC89C52、晶振、电源电路等。

根据需要，选用合适的外部晶振进行时钟信号的驱动。

(2)AD转换电路设计AD转换电路采用了MCP3204芯片进行温度信号的转换。

根据芯片的datasheet，进行正确的连接和电路设计。

(3)LCD显示电路设计LCD显示电路主要由单片机的IO口控制，根据液晶显示模块的引脚定义，进行正确的连接和电路设计。

(4)温度采集电路设计温度采集电路由热敏电阻和合适的电阻组成，根据不同的热敏电阻特性曲线，选择合适的电阻和连接方式。

2.软件设计(1)初始化设置：单片机开机之后，需要进行一系列的初始化设置，包括对IO口、串口和LCD液晶显示屏的初始化设置。

NTC热敏电阻在精确测温系统中的应用分析作者：邓雷来源：《数字技术与应用》2013年第10期摘要：本文主要分析了NTC热敏电阻的非线性特性，研究将NTC热敏电阻使用在精确测温系统中。

本文采用恒电压式不平衡电桥削减了传统电桥电阻带来的“温漂”，通过集成器件的软件校正，进一步完成热敏电阻的非线性补偿，最终的测温精度达到系统的要求。

关键词：NTC热敏电阻不平衡电桥测温中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0100-021 引言目前，热敏电阻在许多测温系统中广泛的应用，因其体积小，灵敏度高、工作范围宽、性能稳定，经济等诸多优点被应用于高精度测温的环境中。

负温度系数（NTC）热敏电阻绝大多数是由金属氧化物烧结的半导体材料制成，由于属于半导体材料，NTC热敏电阻不能应用于被测温度较高的系统中。

应用NTC热敏电阻测温就必须要解决其非线性的问题，只有很好的解决非线性问题，才能将NTC热敏电阻很好的应用在工业生产和精确测温中。

2 热敏电阻特性分析热敏电阻是一种半导体，典型的测温经验公式是（1）其中，温度时阻值为；温度时阻值为；B为热敏电阻常数。

由经验公式可以看出，温度与阻值为指数关系，即呈非线性，阻值随着温度的上升急剧下降，即温度越高，阻值越低，其呈现出极高的灵敏度和非线性的特性（如图1）。

3 热敏电阻精确测温系统3.1 恒压不平衡电桥基本测温原理为：热敏电阻随温度变化的阻值引起的电压变化经不平衡测温电桥值输出，经由放大器将微小的电压变化放大，再由A/D转换器转换成数字量D，方便运用计算机进行计算，由单片机计算出热敏电阻的阻值，然后根据（1）式完成软件的非线性补偿。

如图2传统测温电桥由于普通电阻与热敏电阻处于同一温度下，普通电阻存在“温漂”，即由温度引起的电阻阻值的变化，会对电压输出端带来影响。

如图3。

传统测温电桥输出端电压为：= （2）当发生变化时，输出电压为：= （3）输出端误差为：=-= （4）若==R，则= （5）当=3%时，经计算误差=0.739%V，由此可见，较小的“温漂”就能带来很大的误差，难以应用到精确的测温系统中。

电子设计大赛论文（B组）热敏电阻测温电路设计第三十组K3队组队成员：顾代辉黄龑罗程2010年5月23日摘要：科技发展，很多工业化的生产都需要温度测量，这使得温度测量仪器变成一个很重要的东西。

下面我们将题目所给的温度测量电路进行分析和改动设计。

题目所给图是一个在工业场合的温度测量系统，采用RTD 电阻温度检测器。

通过分析可知，ref R 两端分到的电压即为ref V ,Vo3输出的电压即为NTC 两段分到的电压。

而要求我们设计的电路所用的是NTC 负温度系数热敏电阻器。

题目要求我们将电流产生电路的电流控制在0.1m A 。

这里我们简单的将r ef R 改成25k 。

对于滤波电路，我们设计各个参数使得其截至频率在100Hz 左右，就能滤掉1000HZ 的干扰信号；对于基准源，我们都用基本的连接方法，输出电压为2.5V ；对于稳压管，输出电压为恒定的5V ；对于串口连接，我们用到MAX232芯片其中一个接口，与单片机的RXD/TXD 连接传输数据。

关键词：温度传感器 A VR 串口显示I ．电路分析（1）电流产生电路分析：首先对于运放A1，由虚短和虚断，可知111211120V V II === 有：11212210O V V V R R --= 可解得：1121122=O V V V =即第一个运放功能为将信号放大两倍。

对于运放A2,同理，有212221220V V I I ===有:221O V V =可见，运放A2是一个电压跟随器。

又：24211234()2REF O REF O O V V R V V V V R R -⨯+=+=+ 11122O REF O V V V V ==+故：REF R 两端分到的电压为122R O REF REF O O REF V V V V V V V =-=+-=由此可见：REF R 两端分压恒为基准电压REF V ，只要基准电压和REF R 的值不变，则通过REF R 的电流REF REF V I R = 2.512.5mA k==为恒定值，该电路的作用为产生恒定电流。

NTC热敏电阻及温度传感器的用途及应用设计NTC热敏电阻（Negative Temperature Coefficient Thermistor）是一种温度敏感性较强的电阻器件，其电阻值随温度的变化而产生变化。

温度传感器则是利用NTC热敏电阻的温度特性进行温度测量和控制的装置。

NTC热敏电阻及温度传感器在各个领域都有着广泛的应用，下面将介绍其主要的用途和应用设计。

首先，NTC热敏电阻及温度传感器在工业领域中的应用非常广泛。

例如，它可以用于电机的温度保护，通过监测电机的温度来避免电机因过热而损坏。

此外，它还可用于机器设备的温度监控和控制，以确保设备的正常运行和安全性。

在加热系统中，NTC热敏电阻及温度传感器常用于加热器的温度控制，可以通过控制加热器的电源来实现温度的精确调节。

此外，它还可应用于冷却系统中，用于检测冷却介质的温度，以保证冷却系统的效果。

其次，在电子产品中，NTC热敏电阻及温度传感器也有着广泛的应用。

比如，在计算机硬件中，它可以用于CPU和显卡的温度监测和控制，以避免硬件过热导致性能下降或损坏。

此外，它还可以应用于电源模块的温度控制，以确保电源模块的稳定工作和延长寿命。

在家电产品中，NTC热敏电阻及温度传感器可以用于电热水器、空调、洗衣机等的温度控制，实现设备的智能化控制和高效运行。

此外，NTC热敏电阻及温度传感器还可以应用于医疗领域。

例如，在医疗仪器中，它可以用于体温测量，通过测量人体的温度来判断健康状况，并用于感应人体温暖和冷却的治疗设备中。

此外，它还可以应用于药品的储存和运输过程中，通过监测药品的温度来确保药品的质量和有效性。

在设计NTC热敏电阻及温度传感器应用时，需要考虑到以下几个方面。

首先，需要选择适合的NTC热敏电阻，包括电阻值、温度系数、响应时间等参数的选择。

其次，需要设计合适的接口电路，以确保NTC热敏电阻输出的信号能够被准确地读取和处理。

此外，还需要考虑到温度的精度要求、环境条件以及安全性等因素，以设计出可靠且适用的温度传感器系统。

题目名称：基于NTC热敏电阻的温度测量与控制系统设计摘要：本系统由TL431精密基准电压，NTC热敏电阻(MF-55)的温度采集，A/D和D/A转换，单片机STC89C51为核心的最小控制系统，LCD1602的显示电路等构成。

温度值的线性转换通过软件的插值方法实现。

该系统能够测量范围为0~100℃，测量精度±1℃,并且能够记录24小时内每间隔30分钟温度值，并能够回调选定时刻的温度值，能计算并实时显示24小时内的平均温度、温度最大值、最小值、最大温差，且有越限报警功能。

由于采用两个水泥电阻作为控温元件，更有效的增加了温度控制功能。

关键词： NTC TL431 温度线性转换Abstract: The system is composed of TL431 as precise voltage,the temperature acauisition circuit with NTC thermistors (MF-55), the transform circuit of A/D andD/A, the core of the minimum control system with STC89C51, 1the display circuit usingLCD1602, etc. Get the temperature of the linear transformation by the software method. The range of the measure system is 0 ~ 100 ℃, measurement accuracy +1 ℃.It can record 24 hours of each interval temperature by per 30 minutes selected of temperature.The time can be calculated and real-time display within 24 hours of the average temperature, maximum temperature and minimum temperature, maximum value, and each temperature sensor has more all the way limit alarm function. Due to the two cement resistance as temperature control components, the more effective increase the temperature control function.Keyword: NTC TL431 temperature linear conversion毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

1引言温度作为表示物体冷热程度的一个物理量，其在我国工农业生产的过程和现代科学研究过程中，都是一个非常重要的物理参数。

而随着科学技术水平的不断提高,温度测量技术也得到了不断发展。

温度测量技术的核心器件为温度传感器。

NTC热敏电阻作为温度传感器家族的一员，具备体积小、响应速度快、工作范围宽、稳定性好、价格低廉等一系列优点，在测温电路当中得到了广泛的应用，但由于NTC热敏电阻本身是一个非线性元件，存在严重的热电非线性问题，使得对应的温度测量电路的设计相对复杂。

而在设计过程中引入Multisim这一专门用于电子线路仿真与设计的EDA 工具软件，通过引入计算机辅助仿真技术，在计算机上来完成整个硬件电路的电路设计，从而减轻硬件电路验证阶段的工作量，同时，其界面友好、功能强大、易学易用的特点，使得其成为电类设计开发人员青睐的硬件开发仿真工具之一，也为电子类专业教学创建了一个良好的平台[1]。

2Multisim软件简介Multisim软件原名EWB，本身来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image technologies简称IIT公司），后被美国国家仪器有限公司(National Instruments,简称NI)收购后，更名为NI Multisim。

它是一款以Windows为基础的用于电子电路仿真和设计的EDA仿真工具软件。

其主要功能是用软件的方法来虚拟常用电工、电子元器件以及常用的电工、电子中用到的仪器和仪表，借助Multisim软件，我们可以很轻松地在个人计算机上设计、测试和演示各种电子电路，也可对电路中的各元器件人为设置各种故障，来检测电路在对应情况下的工作状态。

Multisim软件的主要特点有：①元件库十分丰富；②虚拟仪器、仪表种类齐全；③有很强的电路分析功能；④有丰富的Help功能等[2]。

3热敏电阻器103AT-2表1103AT-2型热敏电阻器的温度阻值对应表温度℃10202530405060708090100阻值Ω27.28K17.96K12.09K10K8.313K5.828K4.161K3.021K2.229K1.669K1.266K973.5R热敏电阻传感器简称热敏电阻器，顾名思义，是一种对温度十分敏感的电阻器。

热敏电阻测量温度的设计利用NTC 热敏电阻测量温度1前言热敏电阻有很多应用，比如在家用豆浆机、电饭锅等中的温度控制电路都有使用。

热敏电阻有两种，阻值与温度分别成正、负相关的热敏电阻分别叫PTC 热敏电阻和NTC 热敏电阻。

本文主要对用NTC 热敏电阻测量温度的电子温度计的设计和制作进行说明。

一、设计思路1、粗测2此方法利用伏安法来测量电阻，再代入R-T 函数中得到I-T 函数，从而直接利用电流表来读出温度。

①R-T 函数3T= 616.57R -0.072165 或 R= 0.072165-57.616T ②确定电流表的量程与精度考虑因素：电流表可用的表盘范围以及电流表的最大允许电流。

若使用 1.5V 的电池，由于热敏电阻的阻值大约为1.24k Ω-78.5k Ω（对应温度373K-273K ），故电源内阻忽略不计。

由于所购的100μA 的电流表内阻大约为4700Ω（用万用电表测得），最大电流为100微安。

易计算得，应用10000Ω的定值电阻作为限流电阻。

经测量，当温度为373K 时，电阻大约为1.24k Ω，由欧姆定律可以得到电流大约为93.23μA ；同理，温度为273K 时，电阻大约为78.5k Ω，电流大约为16.16μA 。

由这些数据，可以看出，这种方法可利用的电流表范围较大，且均不超过额定电流范围，故其是一种可行的方法。

相对于重画表盘，查表4的方法来读数会更便捷。

③其他方法计算可以发现，使用电流表粗测，精度有限，因此需要找到一种更精确的方法。

首先，如果使用电压表进行读数，那么这种方法的电压表示数表达式较前一种方法复杂许多。

并且通过对其表达式对温度求二阶导数5，可以得出示数在298K 至318K 之间较为精准，但是在低温区和高温区误差大，因此这种方法可行性低。

④得到I-T 函数确定了粗测的方法之后，计算I-T 函数。

由上述粗测的步骤，我们可以通过闭合电路欧姆定律来计算由得将其代入R-T 函数，消去R ，对温度单位进行转化，得到I-T 函数6：1NTC 热敏电阻，即随温度升高，电阻降低的热敏电阻 2 具体内容见以下原理部分3 I-T 对应表见“使用说明书”4该函数仅限于我们所使用的NTC 电阻，函数温度单位：开尔文K ；电阻单位：欧姆Ω5 通过求导计算，U-T 函数的二阶导数增减不定，可以得出其变化率在273-293K 范围内变化较大 6温度单位为℃，电流单位为A ，经过万用电表测量，所用的电池的电动势为1.485V G T U R R R I =++G T U R R R =--IT= 273-)14850-485.1(57.6160.072165-I⑤粗测所需元件确定温度计的思路之后，需要考虑所需元件。

JIU JIANG UNIVERSITY毕业论文（设计）论文（设计）题目：热敏电阻测温Thermistor Realization Temperature Measurement院系：电子工程学院专业：电子信息工程姓名：年级：指导教师：二零零六年五月前言温度是一个基本的物理量，几乎所有的科研和生产过程都和温度密切相关。

因而，准确地测量和控制温度，对于获得正确的科研数据和保证产品质量都是十分重要的。

例如，对于超低温物理和超高温物理现象、等离子加热技术及快速凝固技术的研究，都需要准确地测量和控制温度；又如，在金属冶炼过程中，若温度得到准确控制，则能源消耗可降低17％、劳动生产率可提高18%且金属产量可增加15％。

因此，正确地进行温度的测量与控制，对于新材料的研究与生产、促进科技的发展及生产水平的提高都具有重要的意义。

特别是在工业和农业高速发展的今天，监测并控制环境温度显的十分重要。

温度传感器是信息科学技术的重要基础元器件，热敏电阻在温度传感器中使用最为广泛。

而国内原有的热敏电阻生产厂家，由于技术、设备落后，品种不全，长期不能满足市场需要，国内市场一度被日本产品垄断。

近年，航天和海洋研究部门提出了许多在特殊环境使用的热敏电阻，例如：高温热敏电阻、低温热敏电阻、深海测温热敏电阻等。

这种热敏电阻对我国航天和军事工业非常重要，直接影响运载火箭发射和卫星姿态控制的方法和质量。

从1996年起，为适应我国家电工业和国防任务的需求，研制成了能适合多种环境条件和用途的高性能的负温度系数热敏电阻及传感器以及相关的产业化生产技术。

本文就是利用简单传感器热敏电阻进行温度测量，采用A/D转换，和单片机控制实现温度测量，整个系统设计成本低。

摘要热敏电阻测温是现代家电设备（例如热水器）中常用的一种技术，即用来测试外界温度。

本设计将采用传感器、数字和模拟电子、单片机技术实现温度检测和控制，再利用数码管显示温度值。

本系统由四个模块构成：采样模块，A/D转换模块，控制模块，显示模块。

• 201•ELECTRONICS WORLD・技术交流本文中设计的这套测试系统可以以批次为单位，高效率的在实际生产中应用，该系统具有精度高，可靠性高，人机交互界面友好等特点。

NTC（Negative Temperature Coefficient）热敏电阻是一种以过渡金属氧化物为主要原材料经高温烧结而成的半导体陶瓷组件，它具有非常大的负温度系数，电阻值随环境温度或因通过电流而产生自热而变化，即在一定的测量功率下，电阻值随着温度上升而迅速下降。

利用这一特性，可将NTC热敏电阻通过测量其电阻值来确定相应的温度，从而达到检测和控制温度的目的。

主要有以下技术参数和特性：（1）零功率电阻值RT；（2）零功率电阻R25即标称电阻值；（3）B值；（4）耗散系数δ：δ=ΔP/ΔT(mW/℃)；（5）热时间常数τ：τ与热敏电阻器的热容量C成正比，与其耗散系数δ成反比，即：τ=C/δ；（6）额定功率Pr：额定功率=耗散系数δ×(最高使用温度Tmax-25℃)；（7）阻—温特性：热敏电阻的阻值随温度变化的规律。

根据以上NTC热敏电阻温度传感器的主要技术参数及特性，本文设计了一套高精度、高效率的智能测试系统。

该系统已经在传感器生产中得到了实际应用，效果比较理想，可以根据要求完成批量生产。

1 系统设计1.1 硬件设计本系统的硬件包括：工业控制计算机（上位机），可编程控制器（PLC)，高精度万用表，耐电压绝缘电阻测试仪，稳压电源，继电器，接触器等。

PLC是本系统的核心，负责向各执行机构发送控制指令，与上位机通讯，与各类测量仪表通讯，控制继电器，接触器以及通过数学模型计算出测量结果发送给上位机。

上位机是本系统的人机交互界面，操作人员通过操作监控主机界面，完成相应的测试、控制、设置、查询、输出等命令。

万用表与绝缘电阻测试仪通过RS232串口与PLC进行通讯，并接受测试指令，并通过PLC对继电器，接触器的切换控制和逻辑控制完成对NTC热敏电阻的测量，并由PLC取回测量结果，进行数据处理。

基于ntc热敏电阻的温度检测报警电路设计下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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基于ntc的温度测量系统设计总结摘要：一、引言1.背景介绍2.研究目的二、ntc温度传感器介绍1.NTC传感器的工作原理2.NTC传感器的特点三、温度测量系统设计1.系统架构2.硬件设计2.1 传感器选择与布置2.2 数据采集与处理2.3 通信模块3.软件设计3.1 数据采集与处理算法3.2 温度控制策略四、系统性能测试与分析1.测试环境与方法2.测试结果与分析五、总结与展望1.设计优点2.存在问题3.改进方向正文：一、引言随着科技的快速发展，温度测量在各个领域越来越受到重视。

精确、实时的温度监测对于生产过程的控制、设备运行状态的监控以及科学研究具有重要意义。

本文主要介绍了一种基于ntc温度传感器的温度测量系统设计，并对系统性能进行了测试与分析。

1.背景介绍在众多温度传感器中，ntc热敏电阻传感器因其高精度、响应速度快、线性度好等优点在温度测量领域得到了广泛应用。

近年来，基于ntc温度传感器的温度测量系统在工业、农业、医疗等领域得到了广泛应用。

2.研究目的为了满足不同场景下对温度测量的需求，本文设计了一种基于ntc温度传感器的温度测量系统。

通过对系统的硬件、软件设计及性能测试，验证该系统具有较高的精度、稳定性和实用性。

二、ntc温度传感器介绍1.NTC传感器的工作原理tc热敏电阻传感器是一种负温度系数（NTC）的传感器。

当温度变化时，ntc热敏电阻的电阻值会发生显著变化，从而可以测量温度。

2.NTC传感器的特点（1）高精度：ntc热敏电阻传感器的精度可达到±0.5℃；（2）响应速度快：ntc热敏电阻传感器的响应速度较快，可实时监测温度变化；（3）线性度好：ntc热敏电阻传感器的输出电阻值与温度呈线性关系，便于数据处理；（4）抗干扰能力强：ntc热敏电阻传感器具有较强的抗电磁干扰和抗射频干扰能力。

三、温度测量系统设计1.系统架构本文设计的温度测量系统主要包括硬件系统和软件系统两部分。

硬件系统主要包括ntc温度传感器、数据采集与处理模块、通信模块等；软件系统主要包括数据采集与处理算法、温度控制策略等。

基于ntc的温度测量系统设计总结温度测量一直是工业领域中非常重要的一个环节，在很多生产过程中都需要对温度进行精确的测量和控制。

而基于NTC的温度测量系统则是其中一种常见的应用方案。

NTC，即负温度系数热敏电阻，是一种随温度升高电阻值减小的热敏电阻。

本文将对基于NTC的温度测量系统的设计进行总结和讨论。

首先，NTC热敏电阻的特性使得它非常适合用于温度测量。

随着温度的升高，NTC的电阻值会呈现出明显的变化，这种特性可以被用来实现对温度的准确测量。

此外，NTC的灵敏度较高，响应速度较快，可以实现对温度变化的及时监测，从而保证生产过程中的温度控制和调节。

其次，设计基于NTC的温度测量系统时，需要考虑到的因素有很多。

首先是选取合适的NTC热敏电阻。

不同的NTC热敏电阻在不同的温度范围内具有不同的特性，因此需要根据具体的测量需求来选择合适的NTC。

其次是设计测量电路。

在设计测量电路时，需要考虑到电路的稳定性、精度和抗干扰能力，从而确保测量结果的准确性和可靠性。

此外，还需要考虑到温度补偿和校准等问题，以提高系统的测量精度。

另外，基于NTC的温度测量系统还可以与微控制器或单片机相结合，实现智能化的温度监测和控制。

通过采集NTC的电阻值，可以实时地获取温度信息，并根据预先设定的温度范围来实现对温度的控制。

这种智能化的温度监测系统不仅可以提高生产效率，还可以减少能源消耗，降低生产成本。

总的来说，基于NTC的温度测量系统在工业生产中具有重要的应用意义。

通过合理设计和优化，可以实现对温度的准确测量和控制，从而提高生产过程中的稳定性和效率。

希望通过本文的总结和讨论，能够对基于NTC的温度测量系统的设计和应用有进一步的了解和认识。

Hefei University温度计设计报告基于热敏电阻的温度计设计引言热敏电阻是一种敏感元件，其特点是电阻随温度的变化而显著变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化，也就是说能将温度信号转化为电信号，从而实现了非电量的测量。

热敏电阻一般是用半导体材料制成的温度系数范围约为：（－0.003~＋0.6）／℃。

热敏电阻的温度系数有正有负，因此分成PTC热敏电阻和NTC热敏电阻两类。

NTC热敏电阻是以锰、钴、镍铜和铝等金属氧化物为主要原料，采用陶瓷工艺制成。

这些金属氧化物都具有半导体性质。

近年来还有用单晶半导体如碳化硅等材料制成的（国产型号 MF91~MF96）负温度系数热敏电阻器。

NTC热敏电阻做为温度传感器具有体积小，结构简单，灵敏度高，并且本身阻值大，一般在102~105之间，不需要考虑引线长度带来的误差，易于实现远距离测量和控制。

NTC热敏电阻的测温范围较宽，特别适用于－100~300℃之间的温度测量。

NTC热敏电阻在工作温度范围内，其阻值随温度增加而显著减小，大多用于测温和控温，可以制成流量计和功率等。

一、 实验原理1、负温度系数热敏电阻的温度特性统计理论指出，热敏电阻的电阻值与温度的关系为：Rt = A ·exp B ／T ，其中A 、B —半导体有关的常熟（理论分析和实验结果表明，B 值随温度略有变化，但在一般工作温度范围内近似为常数；B 值越大，阻值随温度的变化越大）; T 表示热力学温度。

t 表示摄氏温度，且T ＝273.15＋t ；Rt —在摄氏温度为t 时的电阻值，随温度上升，其电阻值呈指数关系下降（如图一）。

图1 负温度系数热敏电阻的温度特性 图2 非平衡电桥 图3 热敏电阻温度计的温度与电流特性T2、非平衡电桥电桥是一种用比较法进行测量的仪器。

所谓非平衡电桥，是指在测量过程中电桥是不平衡的。

桥路上的电流不为零，桥路上的电路的大小与电源电压，桥臂电阻有关。

利用非平衡电桥进行测量时，应具体选定，除待测电阻外其他电阻的阻值以及电源电压，这样待测电阻Rt与桥路上的电流Ig 就有唯一对应的关系，确定Rt-Ig的关系的过程，即为非平衡电桥的定标。

基于热敏电阻的温度控制器设计王芬电子信息学院测控技术与仪器1031班摘要：介绍一种以单片机为核心的温度控制系统。

该系统利用热敏电阻的阻值随温度的变化转化为频率的变化，再由单片机处理后显示温度值，并实时处理。

可以通过编程实现设置和显示温度的上下限和加热控制。

测量范围为10度到80度，适合用于空调机内部。

关键字：单片机、温度、控制系统、非线性、线性化1 引言在现实生活中，温度的监测和控制在纺织工业、林业、化工、各种军用、民用房以及气象和模拟人工气侯环境中等方面都有着广泛的应用。

因此，能否有效地对这些领域的环境温度进行实时监测，是一个必须解决的重要课题目前，国际上新型温度测控系统从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，小型、低功耗、高可靠性、低成本的温度测控系统已经越来越受到关注，并广泛应用于工业控制和自动化测量系统中，给人们的生活带来了根本性的变化。

基于其现实的诸多作用，设计了该温度控制器，也可在此基础上修改为其他非电量的测量系统。

2本系统工作原理基于热敏电阻的温度控制器系统由前向通道、单片机、后向通道组成。

前向通道是单片机对被测控温度的输入通道，后向通道是单片机把处理后的数字量进行传递、输出显示、控制和调节的通道。

其结构框图如图1所示：图1. 基于热敏电阻的温度控制器系统结构框图3硬件的实现3.1 温度传感器温度传感器采用负温度系数的热敏电阻（NTC），NTC的温度系数大，价格低廉，用此制造的测温、控温装置在科研、生产等方面使用非常广泛。

但由于NTC 的温度特性存在严重的非线性，其非线性曲线图如图2所示。

因此必须对系统进行线性化处理，线性化处理的方法很多。

有硬件电路的互补法，软件上的最小二乘法等。

下面文章将介绍一种新的方法。

图2：NTC 的非线性曲线图通过观察由理想情况的测得的热敏电阻t R 和温度T 的多组数据，在Excel 上拟和出得出t R 与T 的曲线图，根据图形观察得到t R 和T 的表达式为:t a bTR c dT+=+ (1) 再通过C 语言编程计算出表达式中的系数a,b,c 和d 。

热敏电阻温度计的设计和使用姓名:宋伟学号:10401016班级:物教101指导老师:李艳琴摘要:利用热敏电阻作为感温元件,并且配有温度显示装置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为电信号,从而实现了非电量的测量.值得提出的是,电量测量是现代测量技术中最简便的测量技术,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温度控制,是测量技术的一个重要发展趋势.关键字:负温度系数热敏电阻非平衡电桥定标利用负温度系数热敏电阻的温度特性，在非平衡电桥电路的基础上设计热敏电阻温度计的实验电路；根据桥路的基尔霍夫方程、电桥平衡等原理分别计算各电路参数（cd U 、3R 、)(21R R 、4R ）；连接电路，通过定标实验绘制一条定标曲线；使用该热敏温度计进行温度的测量。

负温度系数热敏电阻器是以锰、钴、镍、铜和铝等金属氧化物为主要原理，采用陶瓷工艺制成。

这些金属氧化物都具有半导体的性质，温度低时，载流子数目小，阻值高；温度升高时，载流子数目急剧增加，阻值急剧下降(如图1所示)，其方程表示为：TBt Ae R = ①其中，B A ⋅是与材料相关的常数，t R 是T 的单值函数，只要测出阻值t R 的变化就能推出出温度T 的变化。

图1 负温度系数热敏电阻的温度特性非平衡电桥电路(如图2所示)，当21R R =(对称电桥)及3R R t =时，电桥平衡，G 指零。

如果t R 的阻值发生变化，则电桥的平衡条件被破坏，G中就有电流通过，指针发生偏转，偏转越大，说明t R 变化也越大。

根据桥路的基尔霍夫方程：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==++=-+--=-+212322213211)(0)()(0RR U R I I R I R I R I I R I I R I R I R I cd t g g g t g g g g 解得：)()(2)(31333t g t t g cdt g R R R R R R R R R U R R I ++++-=②由式②看出，在)(21R R 、3R 、g R 及cd U 恒定的条件下，g I 的大小唯一由t R 值确定，则有可能根据G 偏转的大小来直接指示温度的高低。