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1、 1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：光信息班姓 名: *学 号：#指导教师：邱*日 期：2015.7.13 2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、
2、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。 3目 录第
3、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 4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
4、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
5、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：-200CTRL/bit2 清空,选择外部时钟 HCLK/8SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);/选择外部时钟 HCLK/8fac_us=SYSCLK/8; fac_ms=(u1
6、6)fac_us*1000; /延时 nms/注意 nms 的范围/SysTick-LOAD 为 24 位寄存器,所以,最大延时为:/nmsLOAD=(u32)nms*fac_ms;/时间加载(SysTick-LOAD 为 24bit)SysTick-VAL =0x00; /清空计数器SysTick-CTRL=0x01 ; /开始倒数 dotemp=SysTick-CTRL; 12while(temp/等待时间到达 SysTick-CTRL=0x00; /关闭计数器SysTick-VAL =0X00; /清空计数器 /延时 nus/nus 为要延时的 us 数. void delay_us(u
7、32 nus)u32 temp; SysTick-LOAD=nus*fac_us; /时间加载 SysTick-VAL=0x00; /清空计数器SysTick-CTRL=0x01 ; /开始倒数 dotemp=SysTick-CTRL;while(temp/等待时间到达 SysTick-CTRL=0x00; /关闭计数器SysTick-VAL =0X00; /清空计数器 13第四章 总结一、设计及调试的注意点1. 电压基准源可以采用 TL431 按图 1 的电路产生可调的。2. 等效恒流源输出的电流不能太大，以不超过 1mA 为准，以免电流大使得 Pt100 电阻自身发热造成测量温度不准确，试
8、验证明，电流大于 1.5mA 将会有较明显的影响。3. 运放采用单一 5V 供电，如果测量的温度波动比较大，将运放的供电改为15V 双电源供电会有较大改善。4. 电阻 R2、 R3 的电阻值取得足够大，以增大运放的 U1B 的输入阻抗。二、收获我们这次课程设计则选用了热电阻 pt100,第一次我采用了桥电路的接法，但是电路很难达到平衡，而且其中一个电阻要用 100欧德精密电阻，我只是用了一般的 100欧电阻，到最后一直调不出来，误差一直在几度，最后选用了恒流源接法，通过调节 3.3v基准电压，来获得一个恒流源，并且得到电阻，输出电压以及温度的公式。同时，经过这些天的实际动操作，使我认识到看似简
9、单的问题，真正做起来的时候，如果不认真、不按照确定的步骤进行，会产生很多问题比如在做的时候，忽视了人家说的 100欧的精密电阻的作用，没有深入分析为什么使用精密电阻，现在知道公式 T=(RT100-100)*2.56,即 PT100的阻值每变化 1欧，温度输出就会变化 2.56摄氏度，而一般的电阻都有 5%的误差，即 100欧的就会产生 5欧的误差，而 5欧的误差就会使温度相差 10左右，因此必须选用精密电阻。根据在动手操作时必须弄清每一部的原理和方法，一定要养成良好的做事风格和习惯。 14参考文献：1.陈书旺，张秀清，董建彬编，传感器应用及电路设计，北京，化学工业出版社，2008。2.陈杰，黄鸿编，传感器与检测技术，北京，高等教育出版社，2002。3.曾光宇，杨洪，李博，王浩全编，现代传感器技术与应用基础，北京，北京理工大学出版社，2006。 15附 录附录 1 原理图附录 2 实物图 16
