基于Multisim的NTC热敏电阻温度测量电路的设计与仿真

1引言温度作为表示物体冷热程度的一个物理量，其在我国工农业生产的过程和现代科学研究过程中，都是一个非常重要的物理参数。而随着科学技术水平的不断提高,温度测量技术也得到了不断发展。温度测量技术的核心器件为温度传感器。NTC 热敏电阻作为温度传感器家族的一员，具备体积小、响应速度快、工作范围宽、稳定性好、价格低廉等一系列优点，在测温电路当中得到了广泛的应用，但由于NTC 热敏

电阻本身是一个非线性元件，存在严重的热电非线性问题，使得对应的温度测量电路的设计相对复杂。而在设计过程中引入Multisim 这一专门用于电子线路仿真与设计的EDA 工具软件，通过引入计算机辅助仿真技术，在计算机上来完成整个硬件电路的电路设计，从而减轻硬件电路验证阶段的工作量，同时，其界面友好、功能强大、易学易用的特点，使得其成为电类设计开发人员青睐的硬件开发仿真工具之一，也为电子类专业教学创建了一个良好的平台[1]。2Multisim 软件简介Multisim 软件原名EWB ，本身来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image technologies 简称IIT 公司），后被美国国家仪器有限公司(National Instruments,简称NI)收购后，更名为NI Multisim 。它是一款以Windows 为基础的用于电子电路仿真和设计的EDA 仿真工具软件。其主要功能是用软件的方法来虚拟常用电工、电子元器件以及常用的电工、

电子中用到的仪器和仪表，借助Multisim 软件，我们可以很

轻松地在个人计算机上设计、测试和演示各种电子电路，也可对电路中的各元器件人为设置各种故障，来检测电路在对应情况下的工作状态。Multisim 软件的主要特点有：①元件库十分丰富；②虚拟仪器、仪表种类齐全；③有很强的电路分析功能；④有丰富的Help 功能等[2]。

3热敏电阻器103AT-2

表1103AT-2型热敏电阻器的温度阻值对应表温度℃010202530405060708090100阻值Ω

27.28K

17.96K

12.09K

10K

8.313K

5.828K

4.161K

3.021K

2.229K

1.669K

1.266K

973.5R

热敏电阻传感器简称热敏电阻器，顾名思义，是一种对温度十分敏感的电阻器。热敏电阻器对于外界环境的温度的变化，其电阻阻值会与之成比例变化。按温度升高，相应热敏电阻阻值呈现减小或者增大的趋势，我们可以将热敏电阻分为负温度系数热敏电阻器(NTC)和正温度系数热敏电阻基于Multisim 的NTC 热敏电阻温度

测量电路的设计与仿真

祝勋1张雅娟2

（1.武汉软件工程职业学院，湖北武汉430205；

2.武汉职业技术学院电信学院，湖北武汉430074）

[摘要]由于NTC 热敏电阻存在严重的热电非线性问题，使得对应的温度测量电路的设计相对复杂。为此本文根据NTC 热敏电阻的性能参数特点，设计了相应的温度测量电路，并对此温度测量电路在multisim 环境中进行了仿真分析，仿真结果达到电路设计要求。

[关键词]仿真；热敏电阻传感器；multisim ；温度测量电路

中图分类号：TP212.9文献标识码：A 文章编号：1008-6609(2017)09-0053-03

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作者简介：祝勋（1979-），男，湖北武汉人，硕士，讲师，研究方向为电子、通信、激光加工等。

学术探讨?应用技术与研究

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用热敏电阻测量温度

PB05210298 张晶晶 实验报告三 实验题目：用热敏电阻测量温度 实验原理： 1． 半导体热敏电阻的电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关系满足式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 金属的电阻与温度的关系满足（2）： )](1[1212t t a R R t t -+= （2） 式中a 是与金属材料温度特性有关的系数，R t1、R t2分别对应于温度t 1、t 2时的电阻值。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= （3） R t 是在温度为t 时的电阻值，由图3.5.2-1（a ）可知，在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 2． 惠斯通电桥的工作原理 半导体热敏电阻和金属电阻的阻值范围，一般在1～106 Ω,需要较精确测量时常用电桥法，惠斯通电桥是应用很广泛的一种仪器。 惠斯通电桥的原理，如图3.5.2-2（a ）所示。四个电阻R 0、R 1、R 2、R x 组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中R x 就是待测电阻。在四边形的一对对角A 和C 之间连接电源E ，而在另一对对角B 和D 之间接入检流计G 。当B 和D 两点电位相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有02 1 R R R R x = ，

R 1/R 2和R 0都已知，R x 即可求出。R 1/R 2称电桥的比例臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定值，共分0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000 七挡。R 0为标准可变电阻，由有四个旋钮的电阻箱组成，最小改变量为1Ω，保证结构有四位有效数字。 02 1 R R R R x 是在电桥平衡的条件下推导出来的。电桥是否平衡是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的。如实验中所用的张丝式检流计，其指针偏转一格所对应的电流约为10-6A ，当通过它的电流比10-7A 还小时，指针的偏转小于0.1格，就很难觉察出来。假设电桥在R 1/R 2=1时调到平衡，则有

基于热敏电阻的温度控制器设计

基于热敏电阻的温度控制器设计 王芬 电子信息学院测控技术与仪器1031班 摘要：介绍一种以单片机为核心的温度控制系统。该系统利用热敏电阻的阻值随温度的变化转化为频率的变化，再由单片机处理后显示温度值，并 实时处理。可以通过编程实现设置和显示温度的上下限和加热控制。测量 范围为10度到80度，适合用于空调机内部。 关键字：单片机、温度、控制系统、非线性、线性化 1 引言 在现实生活中，温度的监测和控制在纺织工业、林业、化工、各种军用、民用房以及气象和模拟人工气侯环境中等方面都有着广泛的应用。因此，能否有效地对这些领域的环境温度进行实时监测，是一个必须解决的重要课题目前，国际上新型温度测控系统从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，小型、低功耗、高可靠性、低成本的温度测控系统已经越来越受到关注，并广泛应用于工业控制和自动化测量系统中，给人们的生活带来了根本性的变化。基于其现实的诸多作用，设计了该温度控制器，也可在此基础上修改为其他非电量的测量系统。 2本系统工作原理 基于热敏电阻的温度控制器系统由前向通道、单片机、后向通道组成。前 向通道是单片机对被测控温度的输入通道，后向通道是单片机把处理后的数字 量进行传递、输出显示、控制和调节的通道。其结构框图如图1所示： 图1. 基于热敏电阻的温度控制器系统结构框图 3硬件的实现 3.1 温度传感器 温度传感器采用负温度系数的热敏电阻（NTC），NTC的温度系数大，价格低

廉，用此制造的测温、控温装置在科研、生产等方面使用非常广泛。但由于NTC 的温度特性存在严重的非线性，其非线性曲线图如图2所示。因此必须对系统进行线性化处理，线性化处理的方法很多。有硬件电路的互补法，软件上的最小二乘法等。下面文章将介绍一种新的方法。 图2：NTC 的非线性曲线图 通过观察由理想情况的测得的热敏电阻t R 和温度T 的多组数据，在Excel 上拟和出得出t R 与T 的曲线图，根据图形观察得到t R 和T 的表达式为: t a bT R c dT += + (1) 再通过C 语言编程计算出表达式中的系数a,b,c 和d 。再根据R/F 转换器中 1 0.7(2) t f C R R = + (2) 精确计算出参数C 和t R ，就能得到f 与T 的线性表达式。 T mf n =+ （3） （3）式中的系数m 和n 可通过（1）式和（2）式计算得到。 3.2 R/F 转换器 本系统的特点是用555定时器构成的多谐振荡器能产生矩形脉冲波，把NTC 电阻的变化直接转换为频率的变化，通过555的3脚接到单片机P3.4口定时/计数器0来对R/F 的脉冲计数，计数结果即为A/D 转换的结果。555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形成，它的振荡频率受电源和温度的变化的影响很小。这种方法省去了传统方法中的的放大电路，采样保持器，放大器，A/D 转换器，不论是在硬件电路还是在软件设计上都的到了简化。R/F 转换器的原理图如图3：

基于NTC热敏电阻的温度测量与控制系统设计(论文)

题目名称：基于NTC热敏电阻的温度测量与控 制系统设计 摘要：本系统由TL431精密基准电压，NTC热敏电阻(MF-55)的温度采集，A/D和D/A转换，单片机STC89C51为核心的最小控制系统，LCD1602的显示电路等构成。温度值的线性转换通过软件的插值方法实现。该系统能够测量范围为0~100℃，测量精度±1℃,并且能够记录24小时内每间隔30分钟温度值，并能够回调选定时刻的温度值，能计算并实时显示24小时内的平均温度、温度最大值、最小值、最大温差，且有越限报警功能。由于采用两个水泥电阻作为控温元件，更有效的增加了温度控制功能。 关键词： NTC TL431 温度线性转换 Abstract: The system is composed of TL431 as precise voltage,the temperature acauisition circuit with NTC thermistors (MF-55), the transform circuit of A/D and D/A, the core of the minimum control system with STC89C51, 1the display circuit usingLCD1602, etc. Get the temperature of the linear transformation by the software method. The range of the measure system is 0 ~ 100 ℃, measurement accuracy + 1 ℃.It can record 24 hours of each interval temperature by per 30 minutes selected of temperature.The time can be calculated and real-time display within 24 hours of the average temperature, maximum temperature and minimum temperature, maximum value, and each temperature sensor has more all the way limit alarm function. Due to the two cement resistance as temperature control components, the more effective increase the temperature control function. Keyword: NTC TL431 temperature linear conversion

NTC热敏电阻原理及应用.

NTC热敏电阻原理及应用 NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材料、具有接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此，在实现小型化的同时，还具有电阻值、温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点，可进行高灵敏度、高精度的检测。本公司提供各种形状、特性的小型、高可靠性产品，可满足广大客户的应用需求。 NTC负温度系数热敏电阻工作原理 NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写,意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O~1000000欧姆，温度系数-2%~-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。 NTC负温度系数热敏电阻专业术语 零功率电阻值 RT（Ω） RT指在规定温度 T 时，采用引起电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。 电阻值和温度变化的关系式为： RT = RN expB(1/T – 1/TN) RT ：在温度 T （ K ）时的 NTC 热敏电阻阻值。 RN ：在额定温度 TN （ K ）时的 NTC 热敏电阻阻值。 T ：规定温度（ K ）。 B ： NT C 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。 exp ：以自然数 e 为底的指数（ e = 2.71828 …）。 该关系式是经验公式，只在额定温度 TN 或额定电阻阻值 RN 的有限范围内才具有一定的精确度，因为材料常数 B 本身也是温度 T 的函数。 额定零功率电阻值 R25 （Ω） 根据国标规定，额定零功率电阻值是 NTC 热敏电阻在基准温度25 ℃ 时测得的电阻值 R25，这个电阻值就是 NTC 热敏电阻的标称电阻值。通常所说 NTC 热敏电阻多少阻值，亦指该值。 材料常数（热敏指数） B 值（ K ）

热敏电阻测温电路设计

电子设计大赛论文 （B组） 热敏电阻测温电路设计 第三十组 K3队 组队成员：顾代辉黄龑罗程 2010年5月23日

摘要：科技发展，很多工业化的生产都需要温度测量，这使得温度测量仪器变成一个 很重要的东西。下面我们将题目所给的温度测量电路进行分析和改动设计。题目所给图是一个在工业场合的温度测量系统，采用RTD 电阻温度检测器。通过分析可知，ref R 两端分到的电压即为ref V ,Vo3输出的电压即为NTC 两段分到的电压。而要求我们设计的电路所用的是NTC 负温度系数热敏电阻器。题目要求我们将电流产生电路的电流控制在0.1m A 。这里我们简 单的将 ref R 改成25k 。对于滤波电路，我们设计各个参数使得其截至频率在100Hz 左右，就 能滤掉1000HZ 的干扰信号；对于基准源，我们都用基本的连接方法，输出电压为2.5V ；对于稳压管，输出电压为恒定的5V ；对于串口连接，我们用到MAX232芯片其中一个接口，与单片机的RXD/TXD 连接传输数据。 关键词：温度传感器 AVR 串口显示 I ．电路分析 （1） 电流产生电路分析： 首先对于运放A1，由虚短和虚断，可知 111211 120 V V I I === 有： 1121221 O V V V R R --= 可解得：1121122=O V V V = 即第一个运放功能为将信号放大两倍。 对于运放A2,同理，有 212221 220 V V I I === 有:221O V V =可见，运放A2是一个电压跟随器。

又：24211234( )2 REF O REF O O V V R V V V V R R -?+=+=+ 11122O REF O V V V V ==+ 故： REF R 两端分到的电压为 122R O REF REF O O REF V V V V V V V =-=+-= 由此可见： REF R 两端分压恒为基准电压 REF V ，只要基准电压和 REF R 的值不变，则 通过 REF R 的电流REF REF V I R = 2.5 12.5mA k ==为恒定值，该电路的作用为产生恒定电流。 由于3233p n V V V ==，故Rline 和R6相当于并联， 66'1001R R I I Rline ==，故100'101 I I I =≈ 故可认为恒定电流I 都通过热敏电阻RTD 。 运放A3以及NTD 分析： 由叠加法分析，当31V 接地时，033131317100'6100R k V V V V R k =- =-=- 当32V 接地时，03323276100100''26100R R k k V V V R k ++= == 故0303033231'''2V V V V V =+=- …………………… ① 而32()'RTD V Rline R I =+? …………………… ② 31(2)'RTD V Rline R I =+? …………………… ③

NTC热敏电阻温度传感器

APPLICATIONS Temperature test in all kinds of air-condition,refrigerator,water boiler,microwave oven. PART NUMBERING FEATURES High precision and high stability Quick temperature response Resistant to heat shock Moisture resistant Excellent quality and high stability Guang Dong Fenghua Advanced Technology (Holding)Co.,LTD.code NTC NTC temperature sensors code 25 Rated zero-power resistance R unit: The first two are significant figure of resistance and the third one expresses number of following zeros 25 FH -CWF XXX X XXXX X X /XXXX X % Tolerance of R % 25 B B value Code B %Tolerance of B value % B B value Temperature Code Length of the sensor unit:mm Termination shape code NTC NTC THERMISTOR TEMPERATURE SENSORS

半导体热敏电阻温度测量的设计

信息与控制工程学院硬件课程设计说明书 设计题目 半导体热敏电阻测温仪表的设计 学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 职称： 起止日期：

信息与控制工程学院硬件课程设计说明书 课程设计任务书 一、设计题目：半导体热敏电阻测温仪表的设计 二、设计目的 1、掌握对电路板的设计流程及焊接技巧； 2、掌握C8051F410单片机体系结构及C语言程序设计方法； 3、掌握半导体热敏电阻的测温及热敏电阻测温过程的标定方法； 4、掌握利用Keil进行软件仿真及对可编程逻辑器件进行硬件下载的方法； 5、用Protel 软件进行电路图的绘制, 译码器及LED动态扫描显示驱动电路设计的方法。 三、设计任务及要求 要求学生设计出能够采集R25=10K的热敏电阻测温仪表，分析热敏电阻测温原理，能够通过软件将热敏电阻的阻值-温度特性转换出来，掌握热敏电阻测温过程的标定方法。 热敏电阻测温仪表具体设计指标： 1．输入信号：热敏电阻； 2．显示方法：LED数码管； 3．供电电源：220VAC； 4．测温误差：≤1℃。 四、设计时间及进度安排 设计时间共三周（2011.03.7～2011.03.25）,具体安排如下表： 周次设计内容设计时间 第一周1．学习C8051F410单片机体系结构及程序开发；2．设计半导体热敏电阻测温电路，并应用Protel画出其电路原理图。 第二周1．完成半导体热敏电阻测温系统的焊装和硬件调试； 2. 编写实验程序。 第三周1.整机调试； 2.撰写设计说明书； 3.答辩。

设计题目 五、指导教师评语及学生成绩 指导教师评语: 年月日成绩指导教师(签字):

基于热敏电阻的数字温度计设计

目录 1 课程设计的目的 (1) 2 课程设计的任务和要求 (1) 3 设计方案与论证 (1) 4 电路设计 (2) 4.1 温度测量电路 (3) 4.2 单片机最小系统 (6) 4.3 LED数码显示电路 (8) 5 系统软件设计 (9) 6 系统调试 (9) 7 总结 (11) 参考文献 (13) 附录1：总体电路原理图 (14) 附录2：元器件清单 (15) 附录3：实物图 (16) 附录4：源程序 (17)

1 课程设计的目的 （1）掌握单片机原理及应用课程所学的理论知识； （2）了解使用单片机设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题； （3）学习单片机仿真、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧； （4）培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度； （5）锻炼自己的动手动脑能力，以提高理论联系实际的能力。 2 课程设计的任务和要求 （1）采用LED 数码管显示温度； （2）测量温度范围为-10℃~110℃； （3）测量精度误差小于0.5℃。 3 设计方案与论证 方案一：本方案主要是在温度检测部分利用了一款新型的温度检测芯片DS18B20，这个芯片大大简化了温度检测模块的设计，它无需A/D 转换，可直接将测得的温度值以二进制形式输出。该方案的原理框图如图3-1所示。 DS18B20是美国达拉斯半导体公司生产的新型温度检测器件，它是单片结构，无需外加A/D 即可输出数字量，通讯采用单线制，同时该通讯线还可兼作电源线，即具有寄生电源模式。它具有体积小、精度易保证、无需标定等特点，特别适合与单片机合用构成智能温度检测及控 制系统。 图3-1 方案一系统框图 单片机 最小系统 数码 显示 温度传感器 DS18B20

温度监测及报警电路(热敏电阻+LM324)

温度监测及报警电路（热敏电阻+LM324）姓名：_____孔亮______ 学号：____0928401116____ 一、元件介绍： 1、热敏电阻MF53-1：

2、LM324： LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，lm324原理图如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。 每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。lm324引脚图见图2。 图一图二由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。 3、LED——发光二极管 LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。 一般LED工作时，加10mA足以使之正常工作，故电阻值为V o/10mA，即为外加电阻的值，如+5V的电压下可以使用500欧姆的电阻。 二、设计原理： 检测电路采用热敏电阻RT(MF53-1)作为测温元件；采用LM324作比较电路；用发光二极管实现自动报警。 报警分三级：温度>20O C，一个灯亮； 温度>40O C，二个灯亮； 温度>60O C，三个灯亮。

热敏电阻测温电路的设计说明

课程题目：热敏电阻测温电路的设计院系：机电汽车工程学院 班级： 学生： 学号： 小组成员： 指导教师：

目录 一、设计目的、要求及方案选择-----------------------------------------------------(2) 1、设计目的---------------------------------------------------------------------------(2) 2、设计要求---------------------------------------------------------------------------(2) 3、设计方案的选择--------------------------------------------------------------------( 2) 二、硬件系统各模块电路的设计---------------------------------------------------（3） 1、单片机系统的设计---------------------------------------------------------------（3）1-1、AT89C51的简介及管脚功能---------------------------------------------(3) 1-1、AT89C51的最小系统介绍-----------------------------------------------(5) 2、基于MF58的NTC热敏电阻温度测量电路设计 ---------------------------（7） 2-1、MF58热敏电阻的介绍---------------------------------------------------(8) 2-2、温度测量电路的设计----------------------------------------------------(10) 3、LED数码管显示电路的设计---------------------------------------------------(11) 3-1、显示电路驱动系统的设计

热敏电阻温度测量电路

热敏电阻温度测量电路 下图是温度在0~50℃范围的测量电路。当温度为0℃时输出电压是0V ，温度为50℃时是5V 。他可以与电压表链接来测量温度，也可以连接AD 转换器变换为数字量，利用计算机之类进行测量。 1、工作原理 该电路由检测温度的热敏电阻和1个运算放大器电路，以及将0~50℃的温度信息变换为0~5V 电压的2个运算放大器电路构成。 热敏电阻检测温度时，利用热敏电阻TH R 与电阻3R 分压后的电压作为检测电压进行处理，在这里是利用运算放大器1OP 的电压跟随器电路提取的。输出电压的极性为正，随着温度的上升，热敏电阻的电阻值降低，所以输出电压也下降。 检出的信号加在1OP 和电阻~4R 7R 构成的差动放大电路的正输入端上，而加在负输入端上的是由8R 、9R 、1VR 对5V 分压后的电压，这部分是电压调整电路，可以在温度为0℃时将1OP 的输出电压调整为0V ，这样就可以输出与温度上升成比例的负电压。 2OP 的输出加在由3OP 构成的反转放大电路上被放大，放大倍数为—10211/)(R VR R +倍。调整2VR 可以使温度达50℃时3OP 的输出电压为+5V 。 通过调整1VR 和2VR ，可以在0℃时得到0V 的输出电压，50℃时得到5V 的输出电压，使输出电压与温度成比例。 2、设计 （1）温度测量范围以及输出电压、电源电压的确定：设定温度测量范围为0~50℃，这时的输出电压是0~5V 。电路使用的电源为±15V ，基准电压为5V 。 （2）热敏电阻和运算放大器的选定：这里使用NTC 型热敏电阻，选用25℃的电阻值为10K Ω，误差在±1%以内的NTH4G39A 103F02型，这种热敏电阻的常数为B=3900。 (3)补偿电阻3R 的确定：电阻3R 的作用是当热敏电阻的温度变化时，将相对应的输出电压的变化线性化。设线性化的温度范围是0~50℃，，那么补偿电阻3 R

热敏电阻及测温系统课程设计

热敏电阻及测温系统课程设计

目录 1、总体设计 (1) 1.1 课设任务 (1) 1.2 小组成员及分工 (1) 1.2.1 小组成员组成 (1) 1.2.2 组员分工 (1) 1.3 总体设计方案 (1) 2、硬件设计 (3) 2.1 热敏电阻温度传感器 (3) 2.2 A/D转换器 (3) 2.2.1 AD0809简介 (3) 2.2.2 基于AD0809的数模转换电路4 2.2.3 模数转换单元电路的设计 (4) 2.3 LED数码管显示原理 (5) 2.4 AT89S52单片机 (6) 3 软件设计 (9) 3.1 模数转换 (9) 3.2数码显示 (10) 4、仿真及计算 (11) 4.1 实验步骤 (11) 4.2利用MATLAB对实验数据进行处理 (11) 4.3 仿真公式 (14) 4.4 结果分析 (14) 5、心得体会 (16) 6、参考文献 (17) 附录 (18)

1、总体设计 1.1 课设任务 1．了解热敏电阻的工作原理； 2．掌握热敏电阻调理电路和AD转换； 3．了解非线性特性和其校正方式； 4．使用单片机读取转换值并显示。 本课程设计使用热敏电阻为传感器，结合后端处理电路和AD转换器，并用AT89C51单片机获取数据，测得温度数码管显示出来。 1.2 小组成员及分工 1.2.1 小组成员组成 组长：黄波 组员：华林峰、黄奔涛、柯良 1.2.2 组员分工 当我们拿到这个课题“热敏电阻及温度测试系统”后，首先全组人员开了一个小的讨论会，大家都提出了自己的想法，然后根据课程设计的任务要求进行了明确的分工：组长黄波负责系统的总体的设计和程序的编写；黄奔涛主要负责上网查找相关热敏电阻传感器和AD0809数模转换器的工作原理；华林峰负责对设计过程中实验数据的记录并利用MATLAB软件对实验数据进行处理；柯良则负责文字的处理，撰写课程设计报告；然后，大家一起对热敏电阻调理电路和AD转换进行学习研究，并进行软件的调试；最终实现了课程设计的任务要求，达到了胥老师所预期的结果及“热敏电阻传感器将采集到的电压信号经过 AD0809模数转换器将模拟信号转换为数字信号并在单片机上显示当前的温度值。 1.3 总体设计方案 图1-1 设计方案图 首先通过热敏电阻进行温度采集，然后利用AD0809芯片进行A/D模数转换，再经过AT89C51芯片进行处理，最后通过LED数码管显示温度。

(推荐)热敏电阻测温电路

热敏电阻测温电路 热敏电阻测量电路 本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃. 2.2.1 原理电路 本测温控温电路由温度检测、显示、设定及控制等部分组成，见图2.2.1。图中D1~D4为单电源四运放器LM324的四个单独的运算放大器。RT1~RTn为PTC感温探头，其用量取决于被测对象的容积。 RP1用于对微安表调零，RP2用于调节D2的输出使微安表指满度。S 为转换开关。 图2.2.1 测温控温电路由RT检测到的温度信息，输入D1的反馈回路。该信息既作为D2的输入信号，经D2放大后通过微安表显示被测温度；又作为比较器D4的同相输入信号，与D3输出的设定基准信号，构成D4的差模输入电压。当被控对象的实际温度低于由RP3预设的温度时，RT的阻值较小，此时D4同相输入电压的绝对值小于反相输入电压的绝对值，于是D4输出为高电位，从而使晶体管V饱和导通，继电器K得电吸合常开触点JK，负载RL由市电供电，对被控物进行加热。当被控对象的实际温度升到预设值时， D4同相输入电压的绝对值大于反相输入电压的绝对值， D4的输出为低电位，从而导致V截止，K失电释放触点JK至常开，市电停止向RL供电，被控物进入恒温阶段。如此反复运行，达到预设的控温目的。

2.2.2 主要元器件选择本测温控温电路选用PTC热敏电阻为感温元件，该元件在0℃时的电阻值为264Ω，制作成温度传感器探测头，按图2.2.2线化处理后封装于护套内， 其电阻-温度特性见图2.2.3. 图2.2.2 线化电路线化后的PTC热敏电阻感温探头具有良好的线性，其平均灵敏度达16Ω/℃左右。如果采用数模转换网络、与非门电路及数码显示器，替代本电路的微安表显示器，很容易实现远距离多点集中的遥测。继电器的选型取决于负载功率。为便于调节，RP1~RP4选用线性带锁紧机构的微调电位器。 2.2.3 安装与调试调试工作主要是调整指示器的零点和满度指示。先将S接通R0，调节RP1使微安表指零，于此同时，调节RP4使其阻值与RP1相同，以保持D1与D4的对称性。然后将S接通R1，调节RP2使微安表指满度。最后，按RT的标准阻-温曲线，将RP3调到与设定温度相应的阻值，即可投入使用。本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃.

NTC热敏电阻器在高精度温度测量中的应用

NTC热敏电阻器在高精度温度测量中的应用 于丽丽1,王剑华2,殳伟群2 (1.同济大学电子信息学院,上海200092;2.同济大学中德学院,上海200092) 摘　要:介绍了用NT C热敏电阻器进行高精度温度测量的几点考虑。分析了影响测量精度的各种因素,并提出了一些解决方法,主要的措施有:直流恒流源微安级电流;四线制测量电路;高分辨力(24位)ADC;数字滤波;仪器自校准等。实际测量表明:使用恰当的热敏电阻器在较窄的范围内(0～60℃)测量精度可达±0.001℃。 关键词:热敏电阻器;高精度温度测量;校准 中图分类号:TP223 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2004)12-0075-03 Application of NTC thermistor in high accurate temperature measurement Y U Li2li1,W ANGJian2hua2,SH U Wei2qun2 (1.Dept of E lct I nfo,Tongji U niversity,Sh angh ai200092,China; 2.Dept of China2G erm any,Tongji U niversity,Sh angh ai200092,China) Abstract:A few res olvents of the problems in high accurate tem perature measurement using NT C thermistors are intro2 duced.The various factors affected measurement accuracy are analyzed,and a few res olvents are advanced.S ome mea2 sures are used:constant current s ource offering microam pere current,4wire tem perature measuring circuit,ADC with ex2 cellent res olution,digital filter,instrument recalibration itself,etc.I t is indicated that high accuracy of0.001℃in a nar2 row range of tem perature(0～60℃)can be achieved by using fit thermistors. K ey w ords:thermistor;high2accurate tem perature measurement;calibration 0　引　言 NT C热敏电阻器除具有体积小、响应快、耐振动等优点外,还有阻值高、温度特性曲线的斜率大等特点。由于阻值高,往往可以忽略引线电阻的影响,即允许采用二线制接法。由于阻值随温度变化大,相应输出较大,对二次仪表的要求相对较低。缺点是量程窄、互换性差。 针对本文涉及研制项目温度测量量程窄、测量精度要求高(22℃±0.01℃)等特点,选用了经反复老化、长期稳定性指标优于0.002℃/a的热敏电阻器。尽管其阻值很高,仍然采用四线制的接法,以消除很小一点的引线电阻影响。对单支传感器进行了量程范围内多个温度点的严格标定。将其与采用特殊结构的61 2 电阻测量仪表相配合,最后,得到了期待的精度[1]。 1　高精度温度测量系统的研究 1.1　数学模型 热敏电阻与温度的关系是严重非线性。为了对这种非线性进行尽可能准确的描述,采用了如下的S teinhart2Hart 方程 收稿日期:2004-06-27 R=exp(A+ B T +C T2 +D T3 ),(1)式中　T为绝对温度值,K;R为热敏电阻器在温度为T时的电阻值,Ω。A,B,C,D则为4个特定的参数。一般需要采用多个温度点(至少4点)的标定获得热敏电阻器在已知温度点的阻值,然后,经过拟合获得模型的参数。这是一个从T和R出发推算A,B,C,D的过程,即校准或建模的过程。而测量时,则是在已知A,B,C,D的前提下,根据测出的R和数学模型推算出T的过程,这实际上是个内插的过程。 1.2　影响测量精度的因素 为了用热敏电阻器进行高精度的温度测量,必须研究各种影响因素,并采取相应的对策。在不考虑热敏电阻器的长期稳定性的前提下,尚有如下因素应当考虑: (1)热敏电阻器的标定:从第1.1节的表述可以看出:高精度的测量实际是一个高精度的内插问题。而要进行高精度的内插,需要事先进行高精度的建模。而高精度的建 57 　2004年第23卷第12期 传感器技术(Journal of T ransducer T echnology)

基于单片机的热敏电阻测温系统设计

第1章绪论 1.1 热敏电阻 热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件。热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。温度变化会造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应也快。但热敏电阻需要使用电流源，小尺寸也使它对自热误差极为敏感。 1.2 工作原理 负温度系数热敏电阻主要材料有氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主要原料，采用陶瓷工艺制造而成。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，完全类似于锗、硅晶体材料，体内的载流子数目少，电阻较高；温度升高，体内载流子数目增加，自然电阻值降低。负温度系数热敏电阻类型很多，使用区分低温（-60～300℃）、中温（300～600℃）、高温（>600℃）三种。 1.3 热敏电阻的特点 1.灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化； 2.工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃； 3.体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度； 4.使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择； 5.易加工成复杂的形状，可大批量生产； 6.稳定性好、过载能力强。 精选

基于热敏电阻的测温控制系统设计

课程设计报告 课程名称：传感器课程设计 系别：机电工程系 专业班级：自动化1101班 学号： 1109101022 姓名：霍明科 课程题目：基于热敏电阻的测温控制系统设计 完成日期： 2013年11月20日 指导老师： 2013年11月20日

课程设计目的 1.采用了AT89C52单片机、NTC热敏电阻、共阴极数码管显示、电容、排阻、晶振、电阻等元器件。可以通过数码管直观地显示出当前温度值。 2.进一步掌握NTC热敏电阻器件的使用方法，和器件的性能。 课程设计要求（1）设计并制作一个基于NTC热敏电阻的温度测量与控制系统：（2）测温范围：2—42摄氏度； （3）测量精度±1℃； （4）要求能够记录24小时内每间隔30分钟温度值，并能够用数码管回调选定时刻的温度值。 （5）为每一路温度传感器设计越限报警功能。当某路传感器温度超越设定的温度上下阀值时，即产生相应的声光报警信号并显示该传感器的温度值，直至温度回到门限内（要求具有1℃的回差）或通过控制键解除警报。 （6）设计 课程设计注意事项 1.该热敏电阻测温系统测量温度在2-42摄氏度范围内，超出范围则无效，主要用于室内测温。 2.该热敏电阻测温系统能显示温度数据和温度单位符号，但是只能显示温度数据的整数部分，所以不能用于高精度的温度测量。 3.该热敏电阻测温系统所接电源为5V，切记不可接12V等电源，以免烧坏单片机。 4.设计设备时，请进行ntc热敏电阻贴装评估试验，确认无异常后再使用。

课程设计内容 基于热敏电阻的测温控制系统设计中，主要应用了单片机作为控制器，用NTC热敏电阻制作的温度传感器实现温度变化但电压变化后再通过放大器后通过AD转换在将数据送入单片机处理后用LED显示出来实现温度测量。并可利用单片机控制蜂鸣器发生报警信号。该系统使用单片机开发作为控制系统，而将温度传感器和其他器件制作在另外一个板子上，工作时，可将俩个板子连在一块使用。由于单片机上已有按键，LED显示器，蜂鸣器和AD等。所以可以满足系统控制的要求，单片机可以用USB供电，另外一个可以用实验室的直流电源作为供电元件。 课程设计简要操作步骤1.学习基本版电路的画法，连接和使用方法，熟悉实验室的环境。 2.通过电脑以及其他有关书籍了解AT89C52单片机的工作原理及引脚的功能和使用方法，并且连接器电路图。 3.分析热敏电阻的工作原理，选取热敏电阻的型号，画出热敏电阻的测温原理电路图。 4.计算热敏电阻的阻值(R=V*R1(5-V)),通过查表，阻值与温度之间的关系。可以得到此时外界的阻值。 5.用仿真软件画出硬件电路和AD转换电路图，并且检测。如检测正常运行，连接其对应的实物图。 6.编写C语言程序，并且通过电脑将程序送入单片机中。 7.接通电源，分析结果，排除故障，记录数据。

热敏电阻测量温度(已批阅)

少年班 系 06 级 学号 PB06000680 姓名 张力 日期 2007-4-28 实验题目：热敏电阻测量温度 实验目的：了解热敏电阻的电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法，学习坐标、曲 线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 实验原理：1、半导体热敏电阻的电阻-温度特性 对于某些金属氧化物：T B T e R R ∞=，B 为材料常数； 对于金属电阻)](1[1212t t a R R t t -+=，定义其中的dt dR R a t t 1=为温度系数； 两种情况分别图示如下： 两者比较，热敏电阻的电阻和温度是呈非线性的，而金属氧化物的是线性；热敏电阻的温 度系数为负，金属的温度系数为正；热敏电阻对温度变化反应更灵敏。这些差异的产生是因为当温度升高时，原子运动加剧，对金属中自由电子的运动有阻碍作用，故金属的电阻随温度的升高而呈线性缓慢增加；而在半导体中是靠空穴导电，当温度升高时，电子运动更频繁，产生更多的空穴，从而促进导电。 2、惠斯通电桥的工作原理 原理图如右图所示： 若G 中检流为0，则B 和D 等势，故此时02 1R R R R x = ，在 检流计的灵敏度范围内得到R x 的值。

少年班 系 06 级 学号 PB06000680 姓名 张力 日期 2007-4-28 实验内容： 1、按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热敏电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量 程。先调电桥至平衡得R 0，改变R 0为R 0+ΔR 0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度；再将R 0改变为R 0-ΔR 0，使检流计反方向偏转一格，求电桥灵敏度。求两次的平均值 2、 调节变压器输出进行加温，从25℃开始每隔5℃测量一次R t ，直到85℃。换水，再用9V 电压和3V 电 压外接电表进行测量，然后绘制出热敏电阻的R t -t 特性曲线。在t=50℃的点作切线，由式（3）求出该点切线的斜率dt dR 及电阻温度系数α。 3、作T R t 1}ln{-曲线，确定式（1）中的常数R ∞和B ，再由式（3）求α（50℃时）。 2 1T B dt dR R t t - == α 1． 比较式（3）和（5）两个结果，试解释那种方法求出的材料常数B 和电阻温度系数α更准确。 实验数据： 实验中，由于时间关系，只测量了内接检流计的情况：

NTC热敏电阻的基本特性

NTC热敏电阻的基本特性 NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材料、具有接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此，在实现小型化的同时，还具有电阻值、温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点，可进行高灵敏度、高精度的检测。本公司提供各种形状、特性的小型、高可靠性产品，可满足广大客户的应用需求。 电阻－温度特性 热敏电阻的电阻－温度特性可近似地用式1表示。 (式1) R=R0 exp {B(1/T-1/T0)} R: 温度T(K)时的电阻值 Ro:温度T0(K)时的电阻值 B: B 值 *T(K)= t(oC)+273.15 exp:指数函数，e(无理数)=2.71828；exp {B(1/T-1/T0)} 指e 的{B(1/T-1/T0)} 次方。 但实际上，热敏电阻的B值并非是恒定的，其变化大小因材料构成而异，最大甚至可达5K/°C。因此在较大的温度范围内应用式1时，将与实测值之间存在一定误差。 此处，若将式1中的B值用式2所示的作为温度的函数计算时，则可降低与实测值之间的误差，可认为近似相等。 (式2) B T=CT2+DT+E 上式中，C、D、E为常数。 另外，因生产条件不同造成的B值的波动会引起常数E发生变化，但常数C、D 不变。因此，在探讨B值的波动量时，只需考虑常数E即可。 ?常数C、D、E的计算 常数C、D、E可由4点的(温度、电阻值)数据 (T0, R0). (T1, R1). (T2, R2) and (T3, R3)，通过式3～6计算。 首先由式样3根据T0和T1,T2,T3的电阻值求出B1,B2,B3,然后代入以下各式样。

?电阻值计算例 试根据电阻－温度特性表，求25°C时的电阻值为5(kΩ)，B值偏差为50(K)的热敏电阻在10°C～30°C 的电阻值。 ?步骤 (1) 根据电阻－温度特性表，求常数C、D、E。 T o=25+273.15 T1=10+273.15 T2=20+273.15 T3=30+273.15 (2) 代入B T=CT2+DT+E+50，求B T。 (3) 将数值代入R=5exp {(B T1/T-1/298.15)}，求R。 *T : 10+273.15～30+273.15 ?电阻－温度特性图如图1所示