嵌入式系统原理与应用
课程设计
—温度传感器设计与应用
班级：光信息121802班
姓名: *****
学号：2012180102##
指导教师：邱***
日期：2015.7.13
课程设计任务书
班级: ************
姓名： ****
设计周数: 1 学分: 1
指导教师: 邱选兵
设计题目: 温度传感器的设计与应用
设计目的及要求:
目的：
1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊
接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。
3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能
够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。
4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的
电子器件图书。
5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字
万用表。
6.各种外围器件和传感器的应用；
7.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。
要求：
1.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板，
调试程序；
2.焊接和写stm32程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；.
3.完成课程设计报告
设计内容和方法: 掌握pt100的基本特点和原理并利用pt100来设计一个温度传感器，来实现对实时温度的测量。
方法：设计好电路图，再用电烙铁将实物焊接到实验电路板上，通过串口输出显示相应的温度。
目录
第一章绪论 (4)
第二章硬件部分 (5)
第三章软件部分 (8)
第四章总结 (11)
参考文献 (12)
附录 (13)
附录1原理图 (13)
附录2实物图 (14)
第一章绪论
温度是表征物体冷热程度的物理量、是自然界中和人类打交道最多的两个物理参数，无论是在生产实验场所，还是在居住休闲场所，温湿度的采集或控制都十分频繁和重要，而且，网络化远程采集温湿度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位，约占50%。近年来，我国工业现代化的进程和电子信息产业连续的高速增长，带动了传感器市场的快速上升。温度传感器作为传感器中的重要一类，占整个传感器总需求量的40%以上。温度传感器是利用NTC的阻值随温度变化的特性，将非电学的物理量转换为电学量，从而可以进行温度精确测量与自动控制的半导体器件。温度传感器用途十分广阔，可用作温度测量与控制、温度补偿、流速、流量和风速测定、液位指示、温度测量、紫外光和红外光测量、微波功率测量等而被广泛的应用于彩电、电脑彩色显示器、切换式电源、热水器、电冰箱、厨房设备、空调、汽车等领域。近年来汽车电子、消费电子行业的快速增长带动了我国温度传感器需求的快速增长。
本次设计采用铂电阻pt100，pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线。
铂电阻的阻值随温度的变化而变化的计算公式：
-2000≤t<850℃ Rt=R0（1+At+Bt2）（2）
第二章硬件部分
温度传感器的电路模块
（1）参考电源。
（2）恒流源测温电路。
（3）信号放大电路。
（4）低通滤波电路。
一、参考电源电路：
对于整个设计而言，首要问题就是解决系统的供电问题。要求电源模块稳定可靠。
在本课程设计中，电源供电模块的电源可以通过一个TL431和一个电位器VR1(502)调节产生一个3.3v的稳定的参考电源。图1为参考电源电路。
TL431是可控精密稳压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Verf（2.5V）到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中用它代替稳压二极管，例如，数字电压表，运放电路，可调压电源，开关电源等。
TL431是由德州仪器生产，所谓TL431就是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref(2.5V)到36V范围内的任何值(如图1)。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。
二、恒流源测温电路：
恒流源式测温的典型应用电路如图 3 所示。
测温原理：通过运放 U1A 将基准电压 3.3V 转换为恒流源，电流流过 Pt100 时在其上产生压降，再通过运放 U1B 将该微弱压降信号放大（图中放大倍数为 10），即输出期望的电压信号，该信号可直接连 AD 转换芯片。根据虚地概念“工作于线性范围内的理想运放的两个输入端同电位”，运放U1A 的“ +”端和“ -”端电位V+＝V-＝3.3V ；假设运放U1A 的输出脚 1 对地电压为Vo ，根据虚断概念，（ 0-V-） /R1+（ Vo-V-） /RPt100＝0，因此电阻Pt100 上的压降VPt100＝Vo-V-＝V-*RPt100/R1，因V-和R1 均不变，因此图 3 虚线框内的电路等效为一个恒流源流过一个Pt100 电阻，电流大小为V- /R1， Pt100 上的压降仅和其自身变化的电阻值有关。其中R1=3.3K 欧，故VPt100=RPT100/1000,再经过放大电路，放大倍数为10倍得到最终的V=RPT100/100，即RPT100=V*100,再根据PT100温度和电阻的近似关系T=(RPT100-100)*2.56,得到T=(V-1)*256,
这就是
