NTC热敏电阻温度测量和控制系统.doc

NTC测量和控制热敏电阻温度

2011年夏季电子设计大赛一题

基于NTC设计了热敏电阻的温度测量和控制系统

学生名称杜衡、向奇林、刘露平系物理与电子工程学院专业名称电子信息工程班2008级六班教师完成时间

基于NTC温度测量敏电阻的温度测量和控制系统

学生名：杜恒、向奇林、刘路平 导师：

内容摘要：

本文描述了单片机作为控制器的使用NTC由热敏电阻制成的温度传感器通过仪器放大器将温度变化到电压变化AD转换后，将数据交给单片机处理LED显示实现温度测量，可以使用单片机控制蜂鸣器声音和八个发光二极管来实现报警，但也可以通过单片机控制水泥电阻加热热敏电阻来实现温度控制的温度测量和控制系统的设计。该系统使用单片机开发板作为控制系统，单个板上制作温度传感器和加热器，并在工作时连接两个板。因为单片机开发板上已经有了按钮，LED数字管，蜂鸣器和AD等等，可以完全满足控制系统的需要。单片机可用USB供电，另一块板可以用实验室的直流电源作为供电系统。

本文最后附带了系统c51程序可以在此基础上方便其他人员阅读和修改，使系统功能更加完善。实验表明，该系统能够测量、报警、查询和控制实验温度，完全满足项目的基本要求和扩展要求。

关键词：单片机，NTC温度传感器、水泥电阻加热器

绪论3

方案设计4

理论分析4

系统总体方案的设计及其原理概述图5

系统各模块的方案论证与设计6

系统温度采集电路设计6

信号调节电路的原理与设计6

温度控制电路设计8

脉宽调制的基本原理介绍8

温度控制电路的原理和电路的设计

报警电路设计9

报警电路原理及电路设计9

10控制电路的原理和设计

AD0804采样原理及与单片机的连接方法10

LED显示电路的原理及与单片机的连接方法10

与单片机的简单键盘扫描原理及连接方法11

设计12系统软件

测试数据的性化处理12

系统流程图12

15系统性能测试和分析测试

15.测试仪器和设备

测试方案及结果15

结论16

致谢16

参考文献16

附录17

绪论

随着时代的进步，温度计在日常生产生活和工农业领域发挥越来越重要的作用，简单的温度计能够满足人们日常生产生活需要，但在一些工农业生产领域不仅要求能准确测量温度并且要求能够进行温度报警和温度的控制，因此在简单的温度计往往不能满足人们的要求。利用单片机作为控制系统的NTC温敏电阻温度测量和控制系统更能满足工农业生产领域的需要。该系统无法测量温度并通过温度LED数字管显示使读取更加方便。该系统还可以设置温度的上下限，实现声光报警，该系统还可以控制温度，因此在使用和功能上优于传统温度计。该系统可用于需要精确温度要求的环境中该系统的精确温度测量、报警和温度控制功能可用于确保生产过程的顺利进行。

方案设计

理论分析

根据任务要求制作一个基于任务要求的要求NTC热敏电阻的温度测量和控制系统。测量范围为0-100摄氏度。测量精度为 -1摄氏度，可记录24小时内每30分钟的温度值，用数字管回调固定时间的温度值，显示24小时内的平均温度值、最大值、最小值和最大温差。当温度超过设定阈值时，具有报警功能（需要1摄氏度的回差）。在扩展部分，可使用温度控制元件LED显示设定温度值和实际测量值，设定温度范围为：40-60摄氏度。当设定温度或环境温度突变时，应采用适当的方法来减少系统的调节时间和超调量，以及温度控制的静态误差<=0.2摄氏度。

该系统需要分析任务要求NTC温敏电阻作为测温元件，NTC热敏电阻是一种具有负温度特性的热敏电阻，其电阻值随温度变化曲线如下：

图表 1

由图可知，NTC的阻值随温度的上升而下降，其阻值和温度呈非线性特性，因此必须采用一定的方法对曲线进行线性化处理。其测量原理是利用通过测量其阻值，通过其温度特性曲线便可求的环境温度。但因为温度不便于测量且不便于其他电路处理。通常是将电阻的变化转化为电压的变化通过测量电压变化测得温度的变化。

由于采集到的电压信号是模拟信号，不能由数字系统处理，因此必须通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号。AD转换器的基准电压为2.5v，收集到的电压信号非常弱，必须放大后才能发送AD因此，系统中必须有信号放大的信号调节电路。

该系统需要报警和温度控制功能，因此必须有报警装置和温度控制元件，可以实现蜂鸣器和发光二极管。温度控制可以使加热器作为温度控制元件，系统需要适当的方法来改变系统的过度调整和调整时间，因此脉冲宽度控制可以实现。报警装置和温度控制装置