《传感器技术》课程设计
课题：集成温度传感器测量水温
班级______________________
学生姓名__________ 学号
指导教师________________________
淮阴工学院电子与电气工程学院
2013年6月21日
集成温度传感器LM35测量水温
1.系统方案设计
1.1概述
如今，随着科学技术的发展，传感器的种类也日益增多，如AD公司生产的模拟电压输出
型的温度传感器TMP35/36/37，它主要应用于环境控制系统、过热保护、工业过程控制、火灾报警系统、电源系统监控、仪器散热风扇控制等。还有NATIONAISEMICONDUCT生产的与微处理器相结合的测温及温度控制、管理的温度测量控制器LM8Q它主要应用于个人计算机
及服务器的硬件及系统的温度监控、办公室设备、电子测试设备等。以及MAXINE司生产的PW风扇控制器及遥控温度传感器MAX1669它主要应用于CPU冷却控制。因此，测量外界的
温度也有很多种方法，然而，由于热敏电阻及其放大电路受到环境的影响，在不同的条件下
会出现不同的测温偏差；TMP35/36/37，LM80 MAX166这些传感器的造价又太高，在相同条
件下，由于测温精度、处理精度等多方面的因素，不同的通道也会出现不同的偏差，因此必
须采用一种灵活的修正方式，这便用到了电压型温度传感器LM35D它的线性好（10mV/C）, 宽量程（0--100 C）高精度（+0.4 C ），低成本，而且采集到的是电压型信号，易于处理，使得电路简单实用。
采集到的微弱电压信号经过放大器OP07放大十倍后送入ADC0804的输入端，A/D转换
器（ADC0804将模拟信号转换为数字信号后传给AT89C51,该系统以AT89C51单片机为核
心，通过单片机编程可以实现高温（50C）、低温（10C）报警的控制，以及预置温度的控
制，然后经过P1 口将数字信号传送给74LS138译码器以及驱动器CD4511使LED八段数码管动态显示室温。经实验调试，用该方法对0--100 C范围的温度测量时，测量误差+0.4 C,
可靠性好、抗干扰性能强。采用MC& 51系列单片机作为核心监控器对外界温度进行测量。
这样，既可以降低对温度传感器和放大电路的要求，从而降低成本，又可以针对不同外部环
境或不同通道对温度显示及报警设定进行灵活修改。
1.2系统方案框图
根据课题设计要求可知该系统需要利用电压型温度传感器采集室温并产生10mv/C的电压信号，将放大后的信号送给转换器进行转换，通过单片机设定上下限报警温度并显示转
换后的室温，具体流程图如图2：
图2 系统流程图
2.工作原理
2.1检测原理
将采集到的微弱电压信号经过整个硬件与软件系统放大100倍后的电压信号使其显示
就是水温。首先，使采集到的电压信号经过放大电路中的放大器OP07放大十倍后送入ADC0804的输入端，A/D转换器（ADC0804将模拟信号转换为数字信号后传给AT89C51,在此，将ADC0804的基准电压设为 2.5V，由于它为8位转换器，由其内部转换关系可将输入信号扩大50倍，同时，将模拟信号转换为数字信号。该系统以AT89C51单片机为核心，将扩大500倍的信号缩小5倍，至此已将输入的微弱电压信号放大了100倍，现在的电压值便是水温值。然后经过P1 口将数字信号传送给74LS138译码器以及驱动器CD4511使LED八段数码管动态显示水温。
2.2传感器选择
（1）电压型温度传感器LM35D
LM35系列是精密集成电路温度传感器，它们的输出电压与摄氏温度线性成比例，因而LM35有优于用开尔文标准的线性温度传感器，LM35无需外部校准或微调来提供土1/4 C的
常用的室温精度，在-55?+150C温度范围内为土3/4 C, LM35的额定工作温度范围为-55?
+150C，同时LM35C在-40C到+110C之间（-10C用于改进度）。
LM35系列适合用密封的TO-46晶体管封装，而LM35C也适合塑料TO-92晶体管封装。
LM35特性如下：
直接用摄氏温度校准；线性+10.0mV/C比例因数；保证0.5 C精度（在+25C时）；-55?
+150C额定范围；适用于遥控设备；因晶体片微调而低费用；工作在4?30V;小于60卩A
漏泄电流；较低自热，在静止空气中0.08 C；只有土1/4 C非线性值；低阻抗输出，1mA负载时0.1 Q。
LM35D 中的LM35D 勺工作电压为 4V ?20V ,故可直接用温控电路的电源，但要加一个隔 离二极管及平滑电容 Co LM35D 测温范围0C ?100C,输出电压直接与摄氏温度成比例，灵 敏度为10mV/C 。输出电压接2V 直流电压挡数字万用表，可读出分辨率为 0.1 C 的温度读
数。如表上读数为 287mV 即温度为28.7 C 。
集成温度传感器LM35D 是把测温传感器与放大电路做在一个硅片上， 形成一个集成温度传感
器，它的外形与封装如下图?
图3 LM35D 的引脚及封装
LM35D 是一种输出电压与摄氏温度成正比例的温度传感器，其灵敏度为
10mV/C ；工作
温度范围为0c -100 C;工作电压为 4-30V ;精度为土「Co 最大线性误差为土 0.5 C;静态 电流为80uA o 该器件如塑封三极管（TO-92） o 该温度传感器最大的特点是是使用时无需外 围元件，也无需调试和较正（标定）
。
如图4, LM35D 的输出端经过 75门的电阻和1uF 的电容可使采集到的与温度成比例 （10mV/C ）的电压信号更加稳定，它的输出经过放大器送给
ADC0804
2.3测量电路
2.3.1放大电路
1 LM35D
13-
2— V0
Vo=T*10mV/°C
卜电源正极（V+） "输出〔％） 恥地（GND ）
ADCC8D 4
? INTR
< RD
Wfl
PAHALLfL > DATA
OUTPUT
图4 LM35D 的典型测温电路及与转换电路接口
图5 系统的放大电路部分
如图5，为系统的放大电路部分，电压型温度传感器LM35D是一种输出电压与摄氏温度
成正比例的温度传感器，其灵敏度为10mV/C,如果室温为26C,那么经LM35D采集水温后
得到的电压信号为0.26 mV，我们需要将此信号在整个硬件系统和软件系统中放大100倍，之后将其送入驱动电路，即可在LED数码管上显示水温，达到目的。这里这个电压信号太微
弱，不利于处理，容易产生误差且不稳定。LM35D的输出端经过75门的电阻和1uF的电容
可使采集到的与温度成比例（10mV/C ）的电压信号更加稳定；在放大电路中，取R6为1K 是因为好计算放大倍数，R5用20K的滑动变阻器使这个0.26 mV的微弱电压信号在0--20
的放大倍数范围内可调，在此,将其放大10倍，因此需要将R5调至10K,这样经放大器OP07 放大后
的6脚输出就为放大十倍的电压信号 2.6V。
2.3.2 A/D 转换电路
图6中，ADC0804是逐次逼近型8位8通道A/D模数转换器，它的主要技术指标为：8 位分辨率，土1/2LSB的转换精度，转换时间典型值为100US（时钟频率为640KHZ时），电源电压为单电源5V。其引脚中DB0-DB7为8个数字信号输出端，Vcc电源端,GND接地端,VREF为参考电压输入端，CLK为时钟信号输入端。
ADC080的6脚为信号输入端，R3与C3接地通过ADC0804勺19脚（CLKF）与4脚（CLK 向
内部电路提供时钟信号。而ADC0804是逐次逼近型8位A/D模数转换器，8位A/D转换器的分辨率为1/256=0.4%。当然，A/D转换器的位数越多，分辨率越高，但成本也愈高。因此在实际
电路的设计中选择A/D转换器也不能一味强调位数。
图6 A/D 转换电路
LM35啲量程为0--100 C,如果采集到最高温度100 C,那么由于LM35员敏度为10mV/C 以及经过放大器OP07后放大十倍，则传到ADC080输入脚VI+的电压信号为10V,再经过下列过程放大50倍：
ADC0804内部输入电压与基准电压存在着这样一个公式：
VREF 2
在硬件设计中，我们巧妙的将基准电压调至 2.5V ,将VI +=10V代入上公式则可得ADC0804的输出为10V电压的疋50倍即500倍的二进制数，将其送入单片机，我们再利用软件
5
的方法将结果除以5便可达到目的，送入驱动电路使其显示出最大温度为100 C,温度范围
为0--100 C,由于8位A/D转换器的分辨率为1/256=0.4%，我们将最高温度设为100C的话，可得它的测量精度为100/256=0.4 C。如果室温为26 C,那么经放大电路放大后传到
ADC0804输入角VI +的电压信号为2.6V，将其代入上公式则可得ADC0804的输出为2.6V电压256
的256
- 50倍的二进制数，将其送入单片机，我们再利用软件的方法将结果除以5便可得
也即:
输入电压
基准电压2
256
VI ■
256
VI+
VI-
CLKR
CLK
CS
RD
阪
INTR AGND 01234567DDDDDDDD
VREF
+5V
20 9
7
5
送入驱动电路使其显示出的温度为26C。在这个转换电路中，ADC0804起着两个作用，一是
《传感器技术》课程设计 课题：集成温度传感器测量水温 班级______________________ 学生姓名__________ 学号 指导教师________________________ 淮阴工学院电子与电气工程学院
2013年6月21日 集成温度传感器LM35测量水温 1.系统方案设计 1.1概述 如今，随着科学技术的发展，传感器的种类也日益增多，如AD公司生产的模拟电压输出 型的温度传感器TMP35/36/37，它主要应用于环境控制系统、过热保护、工业过程控制、火灾报警系统、电源系统监控、仪器散热风扇控制等。还有NATIONAISEMICONDUCT生产的与微处理器相结合的测温及温度控制、管理的温度测量控制器LM8Q它主要应用于个人计算机 及服务器的硬件及系统的温度监控、办公室设备、电子测试设备等。以及MAXINE司生产的PW风扇控制器及遥控温度传感器MAX1669它主要应用于CPU冷却控制。因此，测量外界的 温度也有很多种方法，然而，由于热敏电阻及其放大电路受到环境的影响，在不同的条件下 会出现不同的测温偏差；TMP35/36/37，LM80 MAX166这些传感器的造价又太高，在相同条 件下，由于测温精度、处理精度等多方面的因素，不同的通道也会出现不同的偏差，因此必 须采用一种灵活的修正方式，这便用到了电压型温度传感器LM35D它的线性好（10mV/C）, 宽量程（0--100 C）高精度（+0.4 C ），低成本，而且采集到的是电压型信号，易于处理，使得电路简单实用。 采集到的微弱电压信号经过放大器OP07放大十倍后送入ADC0804的输入端，A/D转换 器（ADC0804将模拟信号转换为数字信号后传给AT89C51,该系统以AT89C51单片机为核 心，通过单片机编程可以实现高温（50C）、低温（10C）报警的控制，以及预置温度的控 制，然后经过P1 口将数字信号传送给74LS138译码器以及驱动器CD4511使LED八段数码管动态显示室温。经实验调试，用该方法对0--100 C范围的温度测量时，测量误差+0.4 C, 可靠性好、抗干扰性能强。采用MC& 51系列单片机作为核心监控器对外界温度进行测量。 这样，既可以降低对温度传感器和放大电路的要求，从而降低成本，又可以针对不同外部环 境或不同通道对温度显示及报警设定进行灵活修改。 1.2系统方案框图 根据课题设计要求可知该系统需要利用电压型温度传感器采集室温并产生10mv/C的电压信号，将放大后的信号送给转换器进行转换，通过单片机设定上下限报警温度并显示转 换后的室温，具体流程图如图2：
基于单片机的温度传感器 的设计 目录 第一章绪论-------------------------------------------------------- ---2 1.1 课题简介 ----------------------------------------------------------------- 2 1.2 设计目的 ----------------------------------------------------------------- 3 1.3 设计任务 ----------------------------------------------------------------- 3 第二章设计容与所用器件 --------------------------------------------- 4第三章硬件系统设计 -------------------------------------------------- 4 3.1单片机的选择------------------------------------------------------------- 4 3.2温度传感器介绍 ---------------------------------------------------------- 5 3.3温度传感器与单片机的连接---------------------------------------------- 8 3.4单片机与报警电路-------------------------------------------------------- 9 3.5电源电路----------------------------------------------------------------- 10 3.6显示电路----------------------------------------------------------------- 10 3.7复位电路----------------------------------------------------------------- 11 第四章软件设计 ----------------------------------------------------- 12 4.1 读取数据流程图--------------------------------------------------------- 12 4.2 温度数据处理程序的流程图 -------------------------------------------- 13 4.3程序源代码 -------------------------------------------------------------- 14
传感器课程设计 设计题目：热电偶温度传感器 2010年12月30日 目录 1、序言 (3) 2、方案设计及论证 (4)
3、设计图纸 (9) 4、设计心得和体会 (10) 5、主要参考文献 (11) 一、序言 随着信息时代的到来，传感器技术已经成为国内外优先发展的科技领域之一。测控系统的设计通常是从对象信息的有效获取开始的不同种
类的物理量不仅需要不同种类的传感器进行采集，而且因信号性质的不同，还需要采用不同的测量电路对信号进行调理以满足测量的要去。因此，触感其与检测技术在现代测量与控制系统中具有非常重要的地位。 而在所有的传感器中，热电偶具有构造简单、适用温度范围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点，常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合。 因此，我们想设计一种热电偶传感器能够在低温下使用，可以适用于试验和科研中，测量为温度范围：-200 ℃ ~500 ℃，电路不太复杂的简易的热电偶温度传感器，考虑到制作材料相对便宜，我们选择了铜-铜镍（康铜）。在选择测量电路时，我们从简单，符合测量范围要求及热电偶的技术特性，我们采用了AD592对T型热电偶进行冷结点的补偿电路。这种型号的电路允许的误差（0.5 ℃或0.004x|t|）相对于其他类型的热电偶具有测量温度精度高，稳定好，低温时灵敏度高，价格低廉。能较好的满足测量范围。 热电偶同其它种温度计相比具有如下特点： a、优点 ·热电偶可将温度量转换成电量进行检测，对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便， ·结构简单，制造容易， ·价格便宜， ·惰性小，
各种温度传感器分类及其原理
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向， 称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势， 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势：热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b 之间便有一电动势差△ V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图 2-1(b所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B 为负极。实验表明，当△ V很小时，△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。
lm35温度传感器中文资料 LM35 是由National Semiconductor 所生产的温度传感器，其输出电压与摄氏温标 呈线性关系，转换公式如式，0 时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。 LM35 有多种不同封装型式，外观如图所示。在常温下，LM35 不需要额外的校准 处理即可达到 ±1/4℃的准确率。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其接 脚如图所示，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流- 温度关系如图所示，在静止温度中自热效应低(0.08℃)，单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。 TO-92封装引脚图SO-8 IC式封装引脚图 TO-46金属罐形封装引脚图 TO-220 塑料封装引脚图
单电源模式正负双电源模式供电电压35V到-0.2V 输出电压6V至-1.0V 输出电流10mA 指定工作温度范围 LM35A -55℃ to +150℃ LM35C, LM35CA -40℃ to +110℃ LM35D 0℃ to +100℃ 封装形式与型号关系 TO-46金属罐形封装引脚图LM35H,LM35AH,LM35CH,LM35CAH,LM35DH TO-220 塑料封装引脚图LM35DT TO-92封装引脚图LM35CZ,LM35CAZ LM35DZ SO-8 IC式封装引脚图LM35DM Electrical Characteristics电气特性(注1, 6） Parameter 参数Conditions 条件 LM35A LM35CA Units (Max.) 单位Typical 典型 Tested Limit 测试极 限(注4) Design Limit设 计极限 (注5) Typical 典型 Tested Limit 测试 极限 (注4) Design Limit设 计极限 (注5) Accuracy 精度（注7 ）TA=+25℃±0.2 ±0.5 -±0.2 ±0.5 -℃TA=?10℃±0.3 --±0.3 -±1.0 ℃TA=TMAX ±0.4 ±1.0 -±0.4 ±1.0 -℃TA=TMIN ±0.4 ±1.0 -±0.4 -±1.5 ℃ Nonlinearity非线性(注 8) TMIN≤TA≤TMAX ±0.18 -±0.35 ±0.15 -±0.3 ℃ Sensor Gain传感器增益(Average Slope)平均斜率TMIN≤TA≤TMAX +10.0 +9.9, -+10.0 -+9.9 mV/℃--+10.1 ---+10.1 Load Regulation 负载调节(注3) 0≤IL≤1mA TA=+25℃±0.4 ±1.0 -±0.4 ±1.0 -mV/mA TMIN≤TA≤TMAX ±0.5 -±3.0 ±0.5 -±3.0 mV/mA Line Regulation 线TA=+25℃±0.01 ±0.05 ±0.01 ±0.05 -mV/V
S T M制作D S B温度传 感器 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
折腾了一晚上，才把DS18B20的驱动移植到STM32上来。以前在51上使用过单个和多个连接的DS18B20，有现成的程序了，以为很快就能弄好，结果还是被卡住了，下面说下几个关键点吧： 首先是延时的问题，STM32上若用软件延时的话不太好算时间，所以要么用定时器要么用SysTick这个定时器来完成延时的计算。相比之下用SysTick来的简单方便点。 接着是STM32 IO脚的配置问题，因为51是双向的IO，所以作为输入输出都比较方便。STM32的IO是准双向的IO，网上查了下资料，说将STM32的IO配置成开漏输出，然后外接上拉即可实现双向IO。于是我也按规定做了，但调了老半天都不成功，是因为 DS18B20没有响应的信号。在烦躁之际只有试下将接DQ的IO分别拉低和拉高看能不能读入正确的信号。结果果然是读入数据不对，原来我将IO配成开漏输出后相当然的以为读数据是用GPIO_ReadOutputDataBit()，这正是问题所在，后来将读入的函数改为 GPIO_ReadInputDataBit()就OK了。现在温度是现实出来了，但跟我家里那台德胜收音机上显示的温度相差2度，都不知道是哪个准了，改天再找个温度计验证下。 下面引用一段DS18B20的时序描述，写的很详细: DS18B20的控制流程 根据DS18B20的通信协议，DS18B20只能作为从机，而单片机系统作为主机，单片机控制DS18B20完成一次温度转换必须经过3个步骤：复位、发送ROM指令、发送RAM指令。每次对DS18B20的操作都要进行以上三个步骤。
O 引言 20世纪60年代以来，数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)伴随着计算机和通信技术得到飞速发展，应用领域也越来越广泛。在温度控制方面，尤其是固体激光器的温度控制，受其工作环境和条件的影响，温度的精度要求比较严格，之前国内外关于温度控制基本上都采用温度敏感电阻来测量温度，然后用风冷或者水冷方式来达到温度控制效果，精度不够且体积大。本文基于DSP 芯片TMS320F2812与数字温度传感器DSl8B20设计出一个温度测量系统，根据测量所得的温度与设定的参量，并利用模糊PID算法计算出控制量，利用该控制量调节由DSP事件管理器产生PWM波的占空比，并作用于半导体制冷器，以达到温度控制效果，实现控制精度高，体积小的温度控制系统。 l 系统硬件组成 1．1 DSl8820功能结构与使用 DSl8820是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚T0-92小体积封装形式；温度测量范围为-55～+125℃；可编程为9～12位A／D转换精度，测温分辨率可达0．0625℃；CPU只需一根埠线就能与诸多DSl8B20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DSl8B20非常适合用于远距离多点温度检测系统中。 DSl8B20的管脚排列如图1所示。DQ为数字信号输入／输出端；GND为接地；VDD 为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。DS-l8B20中的温度传感器可完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以O．0625℃／LSB形式表达，其中S为符号位。例如+125℃的数字输出为07DOH，+25．0625℃的数字输出为0191H，-25．0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。 1．2 DSP介绍 这里所用DSP为TMS320F2812，它是美国TI公司新推出的低价位、高性能的16位定点DSP，是专为控制应用系统而设计的，其主频可达150 MHz，本系统中所用晶振为45 MHz，片内集成了外围设备接口，主要起控制和计算作用。 1．3 半导体制冷器简介
温度传感器的选用 摘要：在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为许多的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视。可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。 关键字：温度传感器热电偶热电阻集成电路 引言： 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温 度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。 1、热电偶 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需 要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差 引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情 真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度，以硬件或硬件-软件相结 合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电 阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。
lm35温度传感器相关资料与引脚图 温度传感器LM35 LM35 是由National Semiconductor 所生产的温度传感器，其输出电压与摄氏温标呈线性关系，转换公式如式，0 时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。 LM35 有多种不同封装型式，外观如图所示。在常温下，LM35 不需要额外的校准 处理即可达到 ±1/4℃的准确率。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其接 脚如图所示，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流- 温度关系如图所示，在静止温度中自热效应低(0.08℃)，单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。 TO-92封装引脚图SO-8 IC式封装引脚图
TO-46金属罐形封装引脚图 TO-220 塑料封装引 脚图 单电源模式正负双电源模式 供电电压35V到-0.2V 输出电压6V至-1.0V 输出电流10mA 指定工作温度范围 LM35A -55℃to +150℃
LM35C, LM35CA -40℃to +110℃ LM35D 0℃to +100℃ Electrical Characteristics电气特性(注1, 6）
Electrical Characteristics电气特性(注1, 6）
注1: Unless otherwise 注d, these specifications apply: ?55℃≤TJ≤+150℃for t he LM35 and LM35A; ?40°≤TJ≤+110℃for the LM35C and LM35CA; and 0°≤TJ≤+100℃for the LM35D. VS=+5Vdc and ILOAD=50 μA, in the circuit of Figure 2. These specifications also apply from +2℃to TMAX in the circuit of F igure 1. Specifications in boldface apply over the full rated temperature range. 注2:Thermal resistance of the TO-46 package is 400℃/W, junction to ambient, and 24℃/W junction to case. Thermal resistance of the TO-92 package is 180℃/W junction to ambient. Thermal resistance of the small outline molded p ackage is 220℃/W junction to ambient. Thermal resistance of the TO-220 pac kage
常用温度传感器的对比分析及选择 大致的要点： 1．温度传感器概述：应用领域，重要性； 2．四种主要的温度传感器类型的横向比较 3．热电偶传感器 4．热电阻传感器 5．热敏电阻传感器 6．集成电路温度传感器以及典型产品举例 7．温度传感器的正确选择及应用 在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为任何的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视，如压力或力的测量，往往是使用惠斯登电阻电桥，但组成电桥的电阻随温度变化引起的误差，往往会大大超过待测力引起的电阻值变化，如不对温度进行监控并据此校正测量结果，则测量完全不可能进行或者毫无效果。其他参数测量也有类似问题，可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。本文就是帮助读者针对特定的用途，选择最为合适的温度传感器，并进行精确的温度测量。 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量范围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度范围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。表1是四类传感器的各自独特的性能特性及相互比较。表2是四类传感器的典型应用领域。
热电偶--通用而经济 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成，如图1所示；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度（参见图1），以硬件或硬件-软件相结合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。
常用温度传感器解析，温度传感器的原理、分类及应用 温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。 温度传感器的分类接触式 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。 温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。 随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量 1.6～300K范围内的温度。 非接触式 它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。 最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量 (取决于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T 的微分热电势为热电势率, 又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2. 热电偶的种类
NTC热敏电阻温度传感器 Q/HKT01-2001 1.范围 本标准规定了NTC热敏电阻温度传感器的分类，技术要求，试验方法，检验规则及标志，包裹，运输与贮存。 2.引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用成为标准的条文。在本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订。使用标准的各方应探讨，使用下列标准的最新标准的可能性。 GB/T2423.1-1989 电工电子产品基本环境及试验规程，试验A：低温试验方法；GB/T2423.2-1989 电工电子产品基本环境及试验规程，试验B：高温试验方法；GB/T2423.3-1989 电工电子产品基本环境及试验规程，试验Ca：恒定湿热试验方法； GB/T2423.8-1995 电工电子产品环境.第二部分，试验方法，试验Ed：自由落体；GB/T2423.10-1995 电工电子产品基本环境，第二部分，试验方法：试验Fc和导则，振动（正弦）； GB/T2423.17-1993电工电子产品基本环境及试验规程，试验Ka：盐雾试验方法；GB/T2423.22-1987电工电子产品基本环境及试验规程，试验N：温度变化试验方法； GB/T2423.29-1982电工电子产品基本环境及试验规程，第二部分，试验I：引出端及整体安装件强度； GB/6663-1986直热式负温度系数热敏电阻器总规范； GB/6664-1986直热式负温度系数热敏电阻器空白详细规范，评定水平； GB/2828-1987逐批检查计数抽样程序及抽样表（适用于连续批的检查）； GB/2819-1987周期检查计数抽样程序及抽样表（适用于生产过程稳定性的检查）。 3.型号及含义 K □□□□□□□□□□ ①②③④⑤⑥⑦ ①公司标志； ②NTC热敏电阻类型： C:片式工作温度：-30℃~ +90℃； H:玻封二极管型工作温度： -30℃~ +200℃；
实验十一 LM35温度传感器特性实验 【实验目的】 1、了解LM35温度传感器的基本原理和温度特性的测量方法； 2、测量LM35温度传感器输出电压与温度的特性曲线； 【实验仪器】 电磁学综合实验平台、LM35温度传感器、加热井、温度传感器特性实验模板 【实验原理】 1．电压型集成温度传感器（LM35） LM35温度传感器，标准T0-92工业封装，其准确度一般为±0.5℃。（有几种级别）由于其输出为电压，且线性极好，故只要配上电压源，数字式电压表就可以构成一个精密数字测温系统。内部的激光校准保证了极高的准确度及一致性，且无须校准。输出电压的温度系数K V=10.0mV/℃，利用下式可计算出被测温度t（℃）: U O=K V*t=(10mV/℃)*t 即： t(℃)= U O/10mV （11-1）LM35温度传感器的电路符号见图11-1，V o为输出端实验测量时只要直接测量其输出端电压U o，即可知待测量的温度。 图11-1
图11-2LM35传感器特性实验连接图 【实验步骤】 1、按图11-2，将实验平台加热输出与加热井（加热接口）连接，实验台风扇接口与加热井（风扇接口）连接。 2、调节PID控温表，设置SV：在表面板上按一下(SET)按键，SV表头的温度显示个位将会闪烁；按面板上的“▲”或“▼”键调整设置个位的温度；在按面板上按一下(SET)按键即可，SV表头的温度显示个位将会闪烁，再按“＜”键使表头的温度显示十位闪烁，按面板上的“▲”或“▼”键调整设置十位的温度；用同样方法还可设置百位的温度。调好SV所需设定的温度后，再按一下（SET）按键即可完成设置。将加热开关选择（快）档加热，待30秒后，仪器开始加热，控温表即可自动控制温度。调节不同温度，设定参照步骤2进行调节。 3、根据不同的实验连接不同的连接线，可参照上图。 【实验数据】 1、LM35传感器（工作电压5V）（直流电压表2V档测量） 表11-1 t(℃) 30 40 50 60 70 80 90 100 U 2、描绘.LM35传感器曲线，求出.LM35随温度变化的灵敏度S(mV/℃), 【注意事项】 1、加热器温度不能加热到120℃以上，否则将可能损坏加热器。
FPGA课程设计论文 学生姓名周悦 学号20091321018 院系电子与信息工程学院 专业电子科学与技术 指导教师李敏 二Ｏ一二年5月28 日
基于FPGA的温度传感器系统设计 １引言 温度是一种最基本的环境参数,人们的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器,温度传感器的发展经历了三个发展阶段:传统的分立式温度传感器;模拟集成温度传感器;智能集成温度传感器。目前,国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式,从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。本文将介绍采用智能集成温度传感器DS18B20,并以FPGA为控制器的温度测量装置的硬件组成和软件设计，用液晶来实现温度显示。 ２电路分析 系统框图如下： 第一部分：DS18B20温度传感器 美国 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820 是世界上第一片支持 "一线总线"接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的 DS18B20 体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。 DS18B20 的主要特性：（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电（2）独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯（3）DS18B20 支持多点组网功能，多个DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测（4）DS18B20 在使用中不需要任何外
https://www.doczj.com/doc/1d7582353.html, 电子技术—创造独立资源! 18B20温度传感器应用解析 https://www.doczj.com/doc/1d7582353.html, 原创 V2.0 2007.3.16 DS18B20 https://www.doczj.com/doc/1d7582353.html, 原创 温度传感器的种类众多,在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS(达拉斯公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。超小的体积,超低的硬件开消,抗干扰能力强,精度高,附加功能强,使得DS18B20更受欢迎。对于我们普通的电子爱好者来说,DS18B20的优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择。了解其工作原理和应用可以拓宽您对单片机开发的思路。
DS18B20的主要特征: 全数字温度转换及输出。 先进的单总线数据通信。 最高12位分辨率,精度可达土0.5摄氏度。 12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。 可选择寄生工作方式。 检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F 内置EEPROM,限温报警功能。 64位光刻ROM,内置产品序列号,方便多机挂接。多样封装形式,适应不同硬件系统。 DS18B20芯片封装结构:
图1 DS18B20引脚功能: ·GND电压地 ·DQ单数据总线 ·VDD电源电压 ·NC空引脚 DS18B20工作原理及应用: DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上,从而抗干扰力更强。其一个工作周 期可分为两个部分,即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解18B20的内 部存储器资源。18B20共有三种形态的存储器资源,它们分别是: ROM只读存储器,用于存放DS18B20ID编码,其前8位是单线系列编码 (DS18B20的编码是
热电阻温度传感器总规范SJ 20722-1998 中华人民共和国电子行业军用标准 热电阻温度传感器总规范SJ 20722-1998 General specification for temperature transducers for thermal resistance 1范围 1.1主题内容 本规范规定了军用温度传感器的通用要求、质量保证规定、试验方法和包装、贮存、运输要求。 1.2适用范围 本规范适用于热电阻温度传感器（以下简称传感器），其它温度传感器亦可参照采用。 1.3分类 按金属热电阻的种类划分如下： a．铂电阻； b．铜电阻； c．镍电阻； d．合金电阻； e．其它。 2引用文件 GB 191一90 包装储运图示标志 GB 7665—87传感器通用术语 GB 7666—87传感器命名方法及代号 GJB 145A一93封存包装通则 GJB 150.1—86军用设备环境试验方法总则 GJB 150.3—86军用设备环境试验方法高温试验 GJB 150.4—86军用设备环境试验方法低温试验 GJB 150.5—86军用设备环境试验方法温度冲击试验 GJB 150.9- 86军用设备环境试验方法湿热试验 GJB 150.10-86军用设备环境试验方法霉菌试验 GJB 150.11—86军用设备环境试验方法盐雾试验 GJB 150.16—86军用设备环境试验方法振动试验
GJB 150.18—86军用设备环境试验方法冲击试验 GJB 150.20—86军用设备环境试验方法飞机炮振试验 GJB 179A—96计数抽样检查程序及表 GJB 2712—96测量设备的质量保证要求计量确认体系 JJG 1007—87温度计量名词术语 3要求 3.1详细规范 传感器的个性要求应符合本规范和相应详细规范的规定。如果本规范的要求和详细规范的要求相抵触，应以详细规范为准。 3.2合格鉴定 按本规范提交的传感器应是经鉴定合格或定婆}批准的产品。 3.3材料 应使用能使传感器满足本规范性能要求的材料，并在详细规范中规定要求。 3.3.1金属 传感器所用的金属材料应能耐腐蚀。 3.3.2非金属 各种非金属材料在本规范规定的环境条件下使用时，不应危害人员的健康。 3.4设计和结构 传感器的设计、结构和物理尺寸应符合规定(见3.1)。 3.5测温范围 传感器的测温范围应符合规定(见3.1)。 3.6允差（或准确度） 当按4.6.2规定进行试验时，传感器的允差（或准确度）应符合规定（见3.1）。 3.7绝缘电组 当按4.6.3规定进行试验时，传感器在正常环境条件下，各引出端与壳体或保护装置之间的绝缘电阻应不小于20MΩ(1OOV DC)。 3.8热响应时间（适用时） 当按4.6.4规定进行试验时，传感器的热响应时间应符合规定（见3.1）。 3.9自热（适用时） 当按4.6.5规定进行试验时，传感器产生不超过0.30℃自热温升的最大耗散功率值应符合规定(见3.1)。 3.10高温 当按4.6.6规定进行试验后，传感器的外观应无可见损伤，传感器允差（或准确度）应符合规定(见3.1)。3.11低温
电子系统综合设计报告姓名： 学号： 专业： 日期：2011-4-13 南京理工大学紫金学院电光系
摘要 本次课程设计目的是设计一个简易温度控制仪，可以在四联数码管上显示测得的温度。主要分四部份电路：OP07放大电路，AD转换电路，单片机部分电路，数码管显示电路。设计文氏电桥电路，得到温度与电压的关系，通过控制电阻值改变温度。利用单片机将现在温度与预设温度进行比较，将比较结果在LED数码管上显示，同时实现现在温度与预设温度之间的切换。 关键词放大电路转换电路控制电路显示 目录 1 引言 (3) 1．1 系统设计 (3) 1.1.1 设计思路 (3) 1.1.2 总体方案设计 (3) 2 单元模块设计 (4) 2.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (4) 2.1.1 温度传感器电路的设计 (4) 2.1.2 信号调理电路的设计 (4) 2.1.3 A/D采集电路的设计 (4) 2.1.4 单片机电路 (4) 2.1.5 键盘及显示电路的设计 (4) 2.1.6 输出控制电路的设计 (5) 2.2元器件的选择 (5) 2.3特殊器件的介绍 (5) 2.3.1 OP07A (5) 2.3.2 ADC0809 (6) 2.3.3 ULN2003 (7) 2.3.4 四联数码管（共阴） (7) 2.4各单元模块的联接 (8) 3.1开发工具及设计平台 (9) 3.1.1 Proteus特点 (9) 3.1.2 Keil特点 (9) 3.1.3 部分按键 (10) 4 系统测试 (14) 5 小结和体会 (16) 6 参考文献 (17)
1 引言 电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易维护性等。总体方案的设计与选择：由技术指标将系统功能分解为:若干子系统，形成若干单元功能模块。单元电路的设计与选择：尽量采用熟悉的电路，注重开发利用新电路、新器件。要求电路简单，工作可靠，经济实用。 1．1 系统设计 1.1.1 设计思路 本次实验基于P89L51RD2FN的温控仪设计采用Pt100温度传感器。 1.1.2 总体方案设计 设计要求 1.采用Pt100温度传感器，测温范围 -20℃ --100℃； 2.系统可设定温度值； 3.设定温度值与测量温度值可实时显示； 4.控温精度：±0.5℃。
1 系统总体设计 1.1 系统总体设计方案 设计框图如下所示： 图1-1系统框图 1.2 单元电路方案的论证与选择 硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。 1.2.1 温度信号采集电路的论证与选择 采用温度传感器DS18B20 美国DALLAS 公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU 连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM 存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18820,便于多点测量且易于扩展。 DS18B20的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故选用此方案。 1.2.2 DS18B20单线智能温度传感器的工作原理 DS18B20温度传感器是美国DALLAS 半导体公司最近推出的一种改进型智能温度传感器,与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。 1.2.3 DS18B20单线智能温度传感器的性能特点 ①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）； ②测温范围为-55℃— +125℃，测量分辨率为0.0625℃； ③内含64位经过激光修正的只读存储器ROM ； ④适配各种单片机或系统机； 计算机控制 温 度 信 号 采 集 电 路 温度控制接口电路 继电器控制 与加热电路 继电器控制 与降温电路