1、 智智 能能 温温 度度 测测 量量 仪仪 课课 程程 设设 计计 报报 告告 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： -智能温度测量仪智能温度测量仪 摘要：摘要：本文主要介绍了智能温度测量仪的设计，包括硬件和软件的设计。先对该 测量仪进行概括性介绍，然后介绍该测量仪在硬件设计上的主要器件：“Pt100 热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示器以及描述测量仪的总体结构原理。在本设 计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进 行控制，用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。总体来说，该设计是切实 可行的。 关键词：关键词：温度；Pt100热电阻；
2、AT89C51单片机；LCD显示器。 引言：引言：温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的 一个物理量，也是工业控制中主要的被控参数之一。对温度的测量与控制在现代 工业中也是运用的越来越广泛。而传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好 坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能 指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和 控制的要求， 而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了 解，才能将传感器和信息通信与信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、 开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应
3、用领域，每个领域都为 了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种 类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。 温度传感器是其中重要的一类传器。其发展速度之快，以及其应用之广。并 且还有很大潜力为了提高对传感器的认识和了解， 尤其是对温度传感器的深入研 究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。 本文利用单片机结合温度传感器技术而开发设计了这一温度测量系统。 文中 将传感器理论与单片机实际应用有机结合， 详细地讲述了利用热电阻作为温度传 感器来测量实时的温度，以及实现热电转换的原理过程。 本设计系统包括温度传感器，信号放大电路，A/D 转换模块，数据
4、处理与控 制模块，温度显示五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整 个系统的核心是进行温度测量与显示，完成了课题所有要求。 Pt100Pt100 温度传感器温度传感器 温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类， 前者是让温 度传感器直接与待测物体接触， 而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距 离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两 大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较 特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感 器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变
5、化转换为热 电势变化的称为热电偶传感器。 热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类， 前者简称热电 阻，后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度 系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻 如 PT100、PT1000 等。近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器， 如 DALLAS 公司 DS18B20，MAXIM 公司的 MAX6576、MAX6577，ADI 公司 的 AD7416 等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如 DS18B20 该温 度传感器为单总线技术，MAXIM 公司的 2 种温度传感器一个为频
6、率输出，一个 为周期输出，其本质均为数字输出，而 ADI 公司的 AD7416 的数字接口则为近 年也比较流行的 I2C 总线， 这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来 了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄，一般只有-55 +125，而且温度的测量精度都不高，好的才 0.5,一般有 2左右，因此在 高精度的场合不太满足用户的需要。 热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器， 它具有结构简 单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。 常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料 的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、 延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。 非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高 低，这种测温方法可避免与高温被测体接触，测温不破坏温度场，测温范围宽， 精度高，反应速度快，既可测近距离小目标的温度，又可测远距离
