《传感器技术》课程实验教学大纲
一、制定实验教学大纲的依据
根据电子信息工程专业《2011年人才培养方案》和《传感器技术》课程教学大纲制定。
二、本实验课在专业人才培养中的地位与作用
传感器技术实验是传感器技术课程教学内容的补充部分。通过实验使学生进一步理解传感器的基础知识和各种传统传感器的基本原理及应用，初步掌握传感器应用系统的设计方法，初步掌握传感器应用开发的综合技术。本课程的教学侧重于对传统传感器的工作原理、特性的理解，对传感器的技术参数要会求取。传感器技术实验能加强学生独立分析问题和解决问题的能力，培养综合设计及创新能力，同时培养学生严肃认真的工作作风和良好的实验习惯，为今后工作打下良好的基础。
三、本实验课程运用到的基本原理和理论
本课程运用到的知识是传感器的组成、基本原理及应用电路等。
四、本实验课培养学生的能力要求
通过实验帮助学生对所学理论知识的理解，提高学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养，熟悉用传感器构建测量系统的设计方法和实现过程。
五、学时分配、教学文件及实验要求
学时分配：
传感器技术课程总学时54、其中实验学时10、占18.5%。
教学文件：
1、实验教材
夏银桥吴亮李莫编著《传感器技术及应用》，华中科技大学出版社，2011.2
2、参考教材
（1）郁有文常健程继红编著《传感器原理及工程应用》第二版，西安电子科技大学出版社，2000年8月
（2）《传感器及其应用》栾桂冬，张金铎，金欢阳编著，西安电子科技大学出版社，2002
实验要求：学生实验前根据老师讲解的内容及实验要求，选择正确的传感器及测量电路完成实验内容。
六、实验考核办法与成绩评定
考核方法：
本课程实验为非独立设课，实验成绩记入课程平时成绩，占该课程总成绩的20%。实验考核以平时实验操作为主（70%），包括学生的实验准备情况、实验表现和实验结果，结合实验后的实验报告内容（30%），综合评定实验成绩。
实验报告内容包括：实验名称；实验目的和实验内容；实验原理；实验器材；实验步骤和实验数据及结果；实验心得。
实验报告以文本形式递交。实验报告要求书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰。
成绩评定：平时实验操作70%，实验报告30%；实该验课占该课程总成绩的20%。
七、仪器设备
传感、万用表、稳压电源、综合实验平台等。
八、实验项目设置及学时分配
九、实验项目内容简介
实验一：应变式传感器
一、实验内容
（1）应变式传感器测量电路的组成、类型；
（2）电阻应变片测力或物体重量。
二、实验要求
（1）了解提高测量精度及非线性误差补偿的方法；
（2）掌握用电阻应变片组成直流电桥测力或物体重量的方法。
实验二：压电式传感器
一、实验内容
（1）压电效应和逆压电效应的产生。
（2）压电式传感器的测量电路。
二、实验要求
（1）理解压电效应和逆压电效应的含义，认识压电晶体和压电陶瓷。
（2）掌握压电式传感器的测量电路。
（3）了解压电式传感器测量力或加速度的方法。
实验三：光电式传感器
一、实验内容
（1）光敏电阻、光敏三极管在电路中的应用；
（2）光电池产生电压；
二、实验要求
（1）掌握光敏电阻、光敏三极管作为开关元件在电路中的应用方法。
（2）了解光电池的种类及原理，验证光电池输出电压与光强的关系。
实验四：波式传感器和辐射式传感器
一、实验内容
（1）超声波传感器测距离；
（2）红外传感器检测、计数；
二、实验要求
（1）掌握超声波传感器测距离及其电路实现的方法；
（2）掌握红外传感器检测、计数的实现方法。
实验五：气敏传感器和湿敏传感器
一、实验内容
（1）气敏传感器测气体浓度；
（2）湿敏传感器测湿度；
二、实验要求
（1）了解湿敏传感器的种类，掌握测湿度方法。
（3）掌握气敏传感器的类别及测气体浓度相关电路的设计方法。
DS18B20温度传感器实验Proteus仿真原理图： DS18B20内部结构：
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型式试验大纲 文件编号：QYJC-JY-2012 版本号：A/0 受控状态：受控文件 实施日期：2012年03月01日
一、申请单位：湖北清阳环保建材有限公司 二、认可产品的技术标准和规范： JC688-2006 玻镁平板 GB/T 15102-2006浸渍胶膜纸饰面人造板 GB8624-2006 建筑材料及制品燃烧性能分级 《2010年国际耐火试验程序应用规则（2010年FTP规则》 ” 三、工厂认可产品的型号及规格 船用玻镁防火板基板E级长2440mm 宽1220mm 厚度4-18mm 船用玻镁防火板复合板一等品长2440mm 宽1220mm 厚度4-18mm 复合板型号为：平面、亚面、亮面、麻面 四、取样型号 取样型号：平面复合板2440*1220*15mm 五、试验项目、指标依据和检测单位（见附表） 复合板示意图
注：若试验项目12不燃性试验达标，则无需进行13烟气和14毒性试验。
六、抽样和判定 1、基板的抽样和判定 a) 外观质量和规格尺寸检验：从每一抽检批量中抽取样品，抽取数量列于下表，判定规则按下表中进行，不合格数未超过下表时，则该受检批量应予以验收，若不合格品数等于下表时，则该批量拒收。 若第一次样品中的不合格数超过Ac1，但小于Re1，则应抽取并检验与第一次样品相同数量的第二次样品，当等于Ac2时予以验收，当大于或等于Re2时判为拒收。 b) 抗折强度和抗冲击强度的验收应符合表6的规定，若样品的平均值X大于或等于可验收极限，即X≥AL,则该批验收。AL=L+KR 式中：AL----可验收极限L----标准低限K----可接收系数R----样品中试验结果最大值 与最小值之差 c) 玻镁防火板的含水率、表观密度、抗返卤性、不燃性的验收，应在同一批量中任 意切取3块试样，试验结果如有1块不符合要求时，再取双倍数量进行复验。复验后仍有 1块不符合要求时，则判定该批量产品为不合格产品。 d) 判定：型式试验的各项指标均符合标准规定时，判定该批产品符合。 2、复合板的抽样和判定 a) 外观质量检验：采用GB/T2828.1-2003中正常检验二次抽样方案，其检验水平为Ⅱ，接收质量限AQL=4.0。 b) 规格尺寸检验：采用GB/T2828.1-2003中正常检验二次抽样方案，其检验水平为Ⅰ，接收质量限AQL=6.5。 c) 理化性能检验 理化性能按下表采用复检抽样方案。第一次抽取n1张板，如检验结果中某项指标不合格，则第二次抽取n2张板重新检验不合格项目，第二次样本n2的性能值应全部符合标准要求，否则该批产品判为不合格。
DS18B20温度传感器实验 TEMP1 EQU 5AH ;符号位和百位公用的存放单元TEMP2 EQU 5BH ;十位存放单元 TEMP3 EQU 5CH ;个位存放单元 TEMP4 EQU 5DH ; TEMP5 EQU 5EH TEMP6 EQU 5FH ;数据临时存放单元 TEMP7 EQU 60H TEMP8 EQU 61H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0020H MAIN: MOV SP,#70H LCALL INT ;调用DS18B20初始化函数MAIN1: LCALL GET_TEMP ;调用温度转换函数 LCALL CHULI ;调用温度计算函数 LCALL DISP ;调用温度显示函数 AJMP MAIN1 ;循环 INT: L0:
SETB P3.7 ;先释放DQ总线 MOV R2,#250 ;给R2赋延时初值，同时可让DQ保持高电平2us L1: CLR P3.7 ;给DQ一个复位低电平 DJNZ R2,L1 ;保持低电平的时间至少为480us SETB P3.7 ;再次拉高DQ释放总线 MOV R2,#25 L2: DJNZ R2,L2 ;保持15us－60us CLR C ORL C,P3.7 ;判断是否收到低脉冲 JC L0 MOV R6,#100 L3: ORL C,P3.7 DJNZ R6,L3 ;存在低脉冲保持保持60us－240us ; JC L0 ;否则继续从头开始，继续判断 SETB P3.7 RET ;调用温度转换函数 GET_TEMP: CLR PSW.4 SETB PSW.3 ;设置工作寄存器当前所在的区域 CLR EA ;使用DS18B20前一定要禁止任何中断 LCALL INT ;初始化DS18B20 MOV A,#0CCH ;送入跳过ROM命令 LCALL WRITE MOV A,#44H ;送入温度转换命令 LCALL WRITE LCALL INT ;温度转换完成，再次初始化18b20 MOV A,#0CCH ;送入跳过ROM命令 LCALL WRITE MOV A,#0BEH ;送入读温度暂存器命令 LCALL WRITE LCALL READ MOV TEMP4,A ;读出温度的低字节存在TEMP4 LCALL READ MOV TEMP5,A ;读出温度的高字节存在TEMP5 SETB EA RET CHULI : MOV A,TEMP5 ;将温度的高字节取出 JNB ACC.7,ZHENG ;判断最高位是否为0，为0则表示温度为正，则转到ZHENG MOV A,TEMP4 ;否则温度为负，将温度的低字节取出
传感器实验报告（二） 自动化1204班蔡华轩 U2 吴昊 U5 实验七： 一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结 构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。 三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏 检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控 箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔 记下位移X 与输出电压值，填入表7-1。
5、根据表7-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差δf。 图（7-1） 五、思考题： 试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一 下在此设计中应考虑哪些因素 答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等
六：实验数据处理 由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S= 非线性误差δf=353=% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。 它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。 根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中 运动时，它就可以进行位移测量。图8-1 霍尔效应原理
××××××型航行警告接收机 型 式 试 验 大 纲 ×××科技有限公司 2012-12
目录 1、型式试验依据 2、型式试验项目 3、型式试验方法及要求
1.型式试验依据: MSC.148(77) Adoption of the revised performance standards for narrow-band direct - printing telegraph equipment for the reception of navigational and meteorological warnings and urgent information to ships (navtex) IEC 61097-6(2005) Global maritime distress and safety system (GMDSS) – Part 6: Narrowband driect-printing telegraph equipment for the reception of navigational and meteorological warnings and urgent information to ships (NAVTEX) IEC 60945(2002) M aritime navigation and radiocommunication equipment and systems - General requirements - Methods of testing and required test results GB/T 18766-2009 奈伏泰斯系统技术要求 Technical requirements of NAVTEX system
关于温度传感器特性的实验研究 摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大；但两者的线性性都不好。热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。本实验还利用PN节测出了波 尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。 关键词：定标转化拟合数学软件 EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR 1.引言 温度是一个历史很长的物理量，为了测量它，人们发明了许多方法。温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。作者对三类测温元件进行了研究，分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。 2.热电阻的特性 2.1实验原理 2.1.1Pt100铂电阻的测温原理 和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。 按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下： TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1) 其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值（R100=138.51Ω，R0=100.00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。 Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下： Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃ “传感器与检测技术”实验报告 学号： 913110200229 姓名：杨薛磊 序号： 83 实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表（自备）。 稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 2 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。 C228D-256-120抽油机型式试验大纲 一.主要内容与适用范围 1.本规程规定了本厂生产的游梁式抽油机的型式检验的程序、检测的方法和内容。 2.本规程适用于C228D-256-120抽油机。 二.引用标准 1.SY/T5044-2003《游梁式抽油机》 三.整机型式试验规程 1.根据SY/T5044-2003《游梁式抽油机》6.3.2整机型式检验的要求编制本规程。 2.试车前的准备工作。 2.1各零件必须经检查合格后方可总装试车。 2.2减速器需经检查合格后方可总装进行整机试车。 2.3.准备整机试车所必需的吊重。 2.4.产品试验（包括空运转）前，机器附近应无障碍物。各润滑部分应按 图样和技术文件规定应有足够的润滑油，检查安全装置是否可靠，旋转方向是否符合要求。电器部分应连接正确，而且没有漏电现象。 正式试车前，应先用手转动或用点动方式启动电机（或其它机械）使机器缓慢地运转一周，确认无阻碍时，方可正式试验，在试验中必须严格遵守试车规程。负荷试验时，加载必须分级进行，不可一次加到最大负荷。 2.5试车设备、工具和仪器见表1 3.试车程序 3.1.减速器跑合 总装合格后，应在额定转速下进行空载荷试验，正、反两个方向运转时间不少于0.5h，以达到接触点要求为准。 表1 跑合试车合格后，清洗干净，更换润滑剂。 3.2减速器加载试车 加载试车旋转方向按正反两个方向进行。 空载荷试验合格后，应在输出轴设计转速下，进行正、反两个方向各100h 的逐级加载试验，其分级加载程序和运转时间见表2 表2 3.3.经检查合格的减速器装上曲柄，准备整机试车。 3.4.整机空载试车 不装平衡块，冲程、冲次不限，运转不少于60分钟。如果由于不平衡使整机不能连续运转，可在悬点处吊挂适当重物使之平衡整机可连续运转。 实验一 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、 实验目的： 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理： 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势U H ＝K H IB ，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为kx U H ，式中k —位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。 三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。1、3为电源±5V ， 2、4为输出。 2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。 图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进，每转动记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。 表9－1 X （mm ） V(mv) 作出V-X 曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V ，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题： 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。 实验二集成温度传感器的特性 一、实验目的： 了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。 二、基本原理： 集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于－50℃－＋150℃之间测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极—发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管U b电压生产时的离散性、均采用了特殊的差分电路。集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。因此它具有不易受接触电阻、引 DH-SJ5温度传感器设计性实验装置 使 用 说 明 书 杭州大华科教仪器研究所 杭州大华仪器制造有限公司 一、温度传感器概述 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。测温传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的传感器。 一、测温传感器的分类 1.1电阻式传感器 热电阻式传感器是利用导电物体的电阻率随温度而变化的效应制成的传感器。热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。它分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 R t =R t0[1+α (t-t 0)] 式中，R t 为温度t 时的阻值；R t0为温度t 0（通常t 0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 t B t Ae R = 式中R t 为温度为t 时的阻值；A 、B 取决于半导体材料的结构的常数。 常用的热电阻有铂热电阻、热敏电阻和铜热电阻。其中铂电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 金属铂具有电阻温度系数大，感应灵敏；电阻率高，元件尺寸小；电阻值随温度变化而变化基本呈线性关系；在测温范围内，物理、化学性能稳定，长期复现性好，测量精度高，是目前公认制造热电阻的最好材料。但铂在高温下，易受还原性介质的污染，使铂丝变脆并改变电阻与温度之间的线性关系，因此使用时应装在保护套管中。用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃，TCR=(R 100-R 0)/(R 0×100) ，R 0为0℃的阻值，R 100为100℃的阻值，按IEC751国际标准，温度系数TCR=0.003851，Pt100（R 0=100Ω）、Pt1000（R 0=1000Ω）为统一设计型铂电阻。铂热电阻的特点是物理化学性能稳定。尤其是耐氧化能力强、测量精度高、应用温度范围广，有很好的重现性，是中低温区（-200℃～650℃）最常用的一种温度检测器。 热敏电阻(Thermally Sensitive Resistor,简称为Thermistor),是对温度敏感的电阻的总称，是一种电阻元件，即电阻值随温度变化的电阻。一般分为两种基本类型：负温度系数热敏电阻NTC （Negative Temperature Coefficient ）和正温度系数热敏电阻PTC （Positive Temperature Coefficient ）。NTC 热敏电阻表现为随温度的上升，其电阻值下降；而PTC 热敏电阻正好相反。 NTC 热敏热电阻大多数是由Mn(锰)、Ni(镍)、Co(钴)、Fe(铁)、Cu(铜)等金属的氧化物经过烧结而成的半导体材料制成。因此，不能在太高的温度场合下使用。不竟然，其使用范围有的也可以达到了-200℃～700℃，但一般的情况下，其通常的使用范围在-100℃～300℃。 NTC 热敏热电阻热响应时间一般跟封装形式、阻值、材料常数（热敏指数）、热时间常数有关。材料常数（热敏指数）B 值反映了两个温度之间的电阻变化，热敏电阻的特性就是由它的大小决定的，B 值（K ）被定义为：2 12 1212111lg lg 3026.211ln ln T T R R T T R R B --?=--= ； R T1：温度 T 1（K ）时的零功率电阻值；R T2 ：温度 T 2（K ）时的零功率电阻值；T 1，T 2 ： 成都理工大学工程 技术学院 单片机课程设计报告 数字温度计设计 摘要 在这个信息化高速发展的时代，单片机作为一种最经典的微控制器，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，作为自动化专业的学生，我们学习了单片机，就应该把它熟练应用到生活之中来。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。本文设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。 关键词：单片机，数字控制，数码管显示，温度计，DS18B20，AT89S52。 目录 1概述 (4) 1.1设计目的 (4) 1.2设计原理 (4) 1.3设计难点 (4) 2 系统总体方案及硬件设计...................................................... 错误！未定义书签。 2.1数字温度计设计方案论证 (4) 2.2.1 主控制器 (5) 2.4 系统整体硬件电路设计 (7) 3系统软件设计 (8) 3.1初始化程序 (8) 3.2读出温度子程序 (9) 3.3读、写时序子程序 (10) 3.4 温度处理子程序 (11) 3.5 显示程序 (12) 4 Proteus软件仿真 (13) 5硬件实物 (14) 6课程设计体会 (15) 附录1： (14) 附录2: (21) 1概述 1.1设计目的 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，可广泛用于食品库、冷库、粮库、温室大棚等需要控制温度的地方。目前,该产品已在温控系统中得到广泛的应用。 1.2设计原理 本系统是一个基于单片机AT89S52的数字温度计的设计，用来测量环境温度，测量范围为-50℃—110℃度。整个设计系统分为4部分：单片机控制、温度传感器、数码显示以及键盘控制电路。整个设计是以AT89S52为核心，通过数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换，同时因其输出为数字形式，且为串行输出，这就方便了单片机进行数据处理，但同时也对编程提出了更高的要求。单片机把采集到的温度进行相应的转换后，使之能够方便地在数码管上输出。LED采用三位一体共阳的数码管。 1.3设计难点此设计的重点在于编程，程序要实现温度的采集、转换、显示和上下限温度报警，其外围电路所用器件较少，相对简单，实现容易。 2 系统总体方案及硬件设计 2.1数字温度计设计方案论证 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，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，这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 2.2总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，用3位共阴LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 五邑大学 《传感器与电测技术》 实验报告 实验时间：2016年11月16日-17日实验班级：班 实验报告总份数： 4 份 实验教师： 信息工程学院(系) 611 实验室 __交通工程_____专业 班 学号 姓名_______协作者______________ 成绩： 实验一熟悉IAR 集成开发环境下C程序的编写 一．实验目的 1、了解IAR 集成开发环境的安装。 2、掌握在IAR 环境下程序的编辑、编译以及调试的方法。 二．实验设备 1、装有IAR 开发环境的PC 机一台 2、物联网开发设计平台所配备的基础实验套件一套 3、下载器一个 三．实验要求 1、熟悉IAR 开发环境 2、在IAR 开发环境下编写、编译、调试一个例程 3、实验现象节点扩展板上的发光二极管 D9 被点亮 三、问题与讨论 根据提供的电路原理图等资料，修改程序，点亮另一个LED 灯D8。（分析原理，并注释。） 先定义IO口，再初始化，最后点亮 一、实验目的与要求 1、理解光照度传感器的工作原理 2、掌握驱动光照度传感器的方法 二、实验设备 1、装有IAR 开发工具的PC 机一台 2、下载器一个 3、物联网开发设计平台一套 三、实验要求 1、编程要求：编写光照度传感器的驱动程序 2、实现功能：检测室内的光照度 3、实验现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示，用手遮住传感器，观察数据变化。 四、实验讨论 讨论：光敏电阻的工作原理？光敏电阻是否为线性测量元件，为什么？常用于什么测量场合？ 1.它的工作原理是基于光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其 封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻。为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小 2.不是线性测量元件，可以说光敏电阻在照度固定时是线性的。光敏电阻的阻 值随光照的增强而减少,但这个关系不是线性的。 3.常用作开关式光电转换器 “传感器与检测技术”实验报告 学号：913110200229 姓名：杨薛磊 序号：83 实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表（自备）。 稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 2 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。 1、将托盘安装到传感器上，如图1—4所示。 图1—4 传感器托盘安装示意图 实验三热电阻、热电偶测温特性实验 一、实验目的：了解热电阻的特性与应用，了解热电偶测量温度的性能与应用范围。。 二、基本原理： 1、热电阻： 利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用铂电阻和铜电阻在0-630.74℃以内，电阻Rt与温度t的关系为： R t=R0(1+A t+B t2) R0系温度为0℃时的电阻。本实验R0=100℃，A t=3.9684×10-2/℃，B t=-5.847×10-7/℃2，铂电阻现是三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。 2、热电偶 当两种不同的金属组成回路，如二个接点有温度差，就会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点称工作端，将其置于被测温度场，以相应电路就可间接测得被测温度值，温度低的接点就称冷端(也称自由端)，冷端可以是室温值或经补偿后的0℃、25℃。 三、需用器件与单元：加热源、K型热电偶（红+，黑-）、P t100热电阻、温度控制单元、温度传感器实验模板、数显单元、万用表，热电偶K型、E 型、加热源。 四、实验步骤： （一）热电阻： 1、注意：首先根据实验台型号，仔细阅读“温控仪表操作说”，学会基 本参数设定。 2、将热电偶插入台面三源板加热源的一个传感器安置孔中。将Ｋ型热电偶自由端引线插入主控面板上的热电偶EＫ插孔中，红线为正极，黑色为负极，注意热电偶护套中已安置了二支热电偶，Ｋ型和E型，它们热电势值不同，从热电偶分度表中可以判别Ｋ型和Ｅ型（Ｅ型热电势大）热电偶。E型（蓝+，绿-）；k型（红+，黑-） 3、将加热器的220V电源插头插入主控箱面板上的220V控制电源插座上。 办理依据 1、《中华人民共和国计量法》1985年9月6日，第六届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议通过，中华人民共和国主席令第28号 2、《中华人民共和国依法管理的计量器具目录（型式批准部分）》2005年10月8日，国家总局，2005年第145号公告 3、《计量器具新产品管理办法》2005年5月20日，家质检总局2007年第74号局令 办理条件 一、申请人资格 1、申请人是法人或个体工商户； 2、申请人的注册地应在本市行政区域内； 3、申请人应为列入《中华人民共和国依法管理的计量器具目录（型式批准部分）》的计量器具生产企业。 二、许可条件 1、申请单位自行制造的计量器具。 2、该计量器具属于《中华人民共和国依法管理的计量器具目录（型式批准部分）》，工作原理、主要功能、技术指标等与国家技术法规相一致。 3、计量器具的名称符合JJF1051《计量器具命名与分类编码》的要求。 4、经北京市质量技术监督局委托的型式评价试验机构进行定型鉴定（型式评价），合格后取得型式评价报告。 申请要求 申请人责任 1、申请人应理解掌握《中华人民共和国依法管理的计量器具目录（型式批准部分）》（国家总局2005年第145号公告） 和《计量器具新产品管理办法》（国家总局2007年第74号局令）的规定要求，并根据要求自查是否具备取证条件。《中华人民共和国依法管理的计量器具目录（型式批准部分）》和《计量器具新产品管理办法》在网站上可浏览或下载。 2、申请人在北京市质量技术监督局网站网上填报申请书申请书及相关附表，用A4复印纸打印；相关人员签字用签字笔填写，字迹工整、清晰；加盖公章；填报时应仔细阅读申请书填写要求和示范文本。 3、申请人应对其申请材料实质内容的真实性负责，并承担因提供不真实材料而产生的法律后果： ――《中华人民共和国行政许可法》第七十八条行政许可申请人隐瞒有关情况或者提供虚假材料申请行政许可的，行政机关不予受理或者不予行政许可，并给予警告；行政许可申请属于直接关系公共安全、人身健康、生命财产安全事项的，申请人在一年内不得再次申请该行政许可。 ――《中华人民共和国行政许可法》第七十九条被许可人以欺骗、贿赂等不正当手段取得行政许可的，行政机关应当依法给予行政处罚；取得的行政许可属于直接关系公共安全、人身健康、生命财产安全事项的，申请人在三年内不得再次申请该行政许可；构成犯罪的，依法追究刑事责任。 4、申请人应当按要求提交申请材料； 申请人应前往行政许可窗口提交全部申请材料。此事项的受理时间以行政许可窗口收到全部符合受理要求的申请材料的 时间为准，此时间将标注在受理决定书上。 5、申请人应积极配合行政机关办理行政许可的工作，按要求补正材料；按照行政机关告知的期限完成接受型式评价的准备工作；在接到受理人的取证通知后，按照取证时限及时取证。 6、计量产品的产品标准、型式评价大纲和计量检定规程（含型式评价内容）以及该产品发生变化的，应当重新申请型式批准，取得新的计量器具型式批准证书，原计量器具型式批准证书收回。 7、申请人应当于委托次日起20工作日日内，将样机（一般每种型号、规格三台）及有关申请技术资料（申请表、样机照片、产品标准、总装图、电路图和主要零部件图、使用说明书、制造单位或技术机构所做的试验报告等）送到承担型式评价的 技术机构。逾期未按照上述要求送达的，则不具备型式评价条件，检定机构填写《型式评价受理意见表》，报送计量评审中心，市质监局作出不予许 《传感器与检测技术》 实验报告 姓名：学号： 院系：仪器科学与工程学院专业：测控技术与仪器实验室：机械楼5楼同组人员： 评定成绩：审阅教师： 传感器第一次实验 实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。 二、基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压 1/4o U EK ε=，其中K 为应变灵敏系数，/L L ε=?为电阻丝长度相对变化。 三、实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 四、实验步骤 1. 根据接线示意图安装接线。 2. 放大器输出调零。 3. 电桥调零。 4. 应变片单臂电桥实验。 050 100150200 246810x y untitled fit 1y vs. x 由matlab 拟合结果得到，其相关系数为0.9998，拟合度很好，说明输出电压与应变计上的质量是线性关系，且实验结果比较准确。 系统灵敏度 (即直线斜率)，非线性误 差= = 五、思考题 单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。 答：（1）负（受压）应变片；因为应变片受压，所以应该选则（2）负（受压）应变片。 实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验 一、实验目的 了解全桥测量电路的优点 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。 型式试验大纲 设计:曲书平 审核:郑宴利 标准:徐国义 会签:王宏君 批准:李善武 烟台通用耐腐蚀泵有限公司 二00六年九月 一( 目的:为了保证产品质量，确保试验无误和满足客户要求，特制订本试验大纲，用于考核立式自吸离心泵、立式离心 泵、卧式自吸离心泵、卧式离心泵、旋涡泵这几个系列水 泵的性能及可靠性，为船检型式认可提供依据。 二( 产品设计、试验的依据是《钢质海船入级规范(2006)》、《材料与焊接规范(2006)》等。 三( 型式试验在本厂内的试验台进行，各种试验设备完整齐全，使用介质为清水。试验用的仪器、仪表精度达到中国 船级社的要求，同时进行了定期校正，并在规定的有效期 内使用。 四( 典型产品选取原则是根据中国船级社《船用泵认可检验指南》的规定“每一个系列产品按照最高工作压力、最大转 速，选取流量大、中、小三台样机;如产品系列性能范围 很窄，也可仅选择最大、最小流量两台样机或仅选取最大 流量的一台样机”的原则。结合本厂申请认可的产品的具 体情况，选取下列型号的泵做为典型产品。典型产品应由 验船师在成品库中任意抽出。 立式自吸离心泵: CLZ25-6-10 CLZ80-85-35 立式离心泵: CL40-125 CL80-250 CL125-160 卧式自吸离心泵: CWZ50-32-125 CWZ65-50-160 CWZ100-80-200 卧式离心泵: LNCW65-50-125 LNCW80-65-160 LNCW100-80-200 旋涡泵: LNCXW20-35 LNCXW40-90 五(型式试验项目及要求: 1. 泵体、叶轮、泵轴的理化性能试验: 1.1材料试样的选取:上述主要零件的材料由灰铸铁、球铁、铸 铜等材料。应分别在灰铸铁、球铁、铸铜浇铸开始、中间和 最后各浇铸2个试样，3个硬度试样，3个拉伸试样，需要进 行热处理的铸件，试样应与铸件同炉进行热处理。试验结果 应符合图样要求。 1.2试样应与铸件同步进行化学成分分析，分析结果应符合图样要求。 2. 泵体、泵盖受压零部件水压强度试验要按水泵设计压力的1.5 倍进行静压水压试验，历时10min(不得小于5 min)，零件表 面不得有渗漏、冒汗等现象。 3. 主要零部件的结构尺寸、外观及加工精度检验: 检查泵体、叶轮、轴的结构尺寸、外观及加工精度，应我社 批准图样及相关标准。传感器与检测技术实验报告
型式试验大纲
传感器测试实验报告
温度传感器实验
温度传感器实验设计概要
传感器实验报告详解
传感器与检测技术实验报告
实验三 热电阻、热点偶测温特性实验
型式试验办理指南
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实验十一 LM35温度传感器特性实验
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