《温度传感器在医用恒温恒湿箱中的应用毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《温度传感器在医用恒温恒湿箱中的应用毕业论文（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、温度传感器在医用恒温恒湿箱中的应用摘 要本文主要设计基于NTC电阻温度传感器在恒温恒湿箱中的温度测量系统。温度是被广泛用来测量的物理量，在恒温恒湿箱中温度测量是重要的组成部分。热电阻、热敏电阻、热电偶、二极管、NTC都可以用来测量温度和控制温度。出于传感器的感温精度、稳定性、成本、生产过程等因素的考虑，NTC相对这些元器件来说，成本是最低廉的。也渐渐的取代了其他类型的传感器。NTC它的测量范围一般为-10 300，也可做到-200 10，甚至可用于 300 1200 环境中作测温用，现在一般医用恒温恒湿箱的温度范围在248。典型的温度测量过程分为收集采集环境温度信号，经过放大器把小信号放大，经
2、过A/D转换器把模拟信号转换成数字信号，经单片机处理显示在液晶屏上，通过键盘控制箱体内温度，再由上述过程把结果反馈到液晶屏上，并且尤温度测量报警电路及水泥升温电阻加热。本文开始对NTC温度测量作了概述，之后对整体设计思路进分析，再通过硬件软件两方面整理，最后进行测试。关键词：NTC传感器，单片机，恒温恒湿箱的温度测量Temperature sensor in the medical application of constant temperature and humidity boxABSTRACTThis design is based primarily NTC resistor tem
3、perature sensor in constant temperature and humidity chamber temperature measurement system. It is widely used to measure the temperature of the physical quantity, temperature and humidity chamber in temperature measurement is an important component. Thermal resistance, thermal resistance, thermocou
4、ple, diode, NTC can be used to measure temperature and control the temperature. Temperature sensor for the accuracy, stability, cost, the production process considerations, NTC relatively these parts, the cost is the lowest. Also gradually replaced by other types of sensors. NTC Its measurement rang
5、e is generally -10 300 , can be -200 10 , even for 300 1200 temperature environment for use , are generally in the temperature range of medical Humidity Chamber of 2 48 .Typical temperature measurement process is divided into collecting ambient temperature signal acquisition , the small signal ampli
6、fication through the amplifier , after A / D converter converts the analog signal into a digital signal , processed by the microcontroller displayed on the LCD screen, the keyboard control cabinets temperature , then by the above process the results back to the LCD screen , and in particular the tem
7、perature measurement and cement warming alarm circuit resistance heating .NTC temperature measurement on the beginning of this article are outlined , followed by analysis of the overall design ideas into , and through the consolidation of both hardware and software , and finally tested.Keywords: NTC
8、 sensor, Microcontroller, Humidity Chamber Temperature Measurement目 录第1章 绪 论11.1 NTC温度测量概述11.2 本设计方案思路21.3研发方向和技术关键31.4主要技术指标3第2章 总体设计42.1系统总体方案的设计及其原理概述42.2温度的检测42.3信号放大52.4 A/D及温度显示52.5 单片机最小系统62.6 其他说明6第3章 硬件设计73.1 AC-DC的交直流转换73.2 温度传感器的选择83.3 NTC测温电路123.4运放电路133.5 AD转换模块的设计153.6单片机电路设计173.7温度控制电
9、路的原理与电路的设计193.8按键电路203.9显示模块电路设计213.10 报警电路的原理与电路的设计22第4章 软件设计234.1软件总体程序设计234.2 A/D转换模块原理及程序234.3 热敏电阻阻值和温度的非线性的线性化处理原理及程序244.4 温度显示模块程序284.5 按键设计31第5章 总 结32谢 辞33参考文献34附录一：完整的C语言源程序35第1章 绪 论1.1 NTC温度测量概述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
10、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1001000000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。它的测量范围一般为-10+300，也可做到-200+10，甚至可用于+300+1200环境中作测温用。表1-1 NCT与常用测温传感器的比较热敏电阻热电偶铂丝电阻，线绕铂丝电阻，
11、薄膜硅基准NTC（负温度系数）TC（温度系数）RTD（电阻式温度检测）RTD（电阻式温度检测）Posi-chip（正温度系数-薄片）材料陶瓷（金属氧化物）两种不同金属铂丝线绕铂薄膜硅（主体）相对成本低至中低高中低温度范围-100至 500-200 至2300-200 至600-150 至500-55 至150激活性波动自产生波动波动波动灵敏度-4%/40微伏/.39%/.39%/.81%/相对灵敏度极高极低极低极低低线性度对数线性线性线性线性斜率负正正正正噪声敏感性低高低低低引线电阻误差低高低低低典型最小尺寸（裸片装）.008*.012.016直径.125直径.020*.100无最小探头直径.
12、018.125.187.125.080特殊要求冷接点补偿1.2 本设计方案思路分析任务要求，该系统要用NTC温敏电阻作为测温元件，NTC热敏电阻是一种负温度特性的热敏电阻，其阻值随温度的变化曲线如下所示：图1-1 负温热敏电阻曲线由图1-1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，不能被数字系统处理，因此必须通过AD转换器，
13、将模拟信号转换成数字信号。一般AD转换器的基准电压要求为5V，而采集到的电压信号很微弱，必需经过放大后才能送给AD转换器，因此在系统中还必须有信号放大的信号调理电路。该系统要求具有控温功能，因此必须有控温元件，控温可以制作一个加热器作为控温元件，系统要求能采用适当的方法来实现改变系统的超调量和调节时间，因此可以采用脉冲宽度调制来实现。控温装置可以通过三极管来驱动。该系统应该有一个控制器，用以控制温度的显示报警和温度控制等功能。该控制器可以采用单片机，STC89C52或者DSP来实现。1.3研发方向和技术关键1.AC-DC的交直流转换，提供稳定的5V直流电压输出供电；2.确定NTC的安装位置，可
14、以最好的体现箱体内温度；3.运用运放电路，对NTC微弱信号的放大和滤波；3.将运算放大器输出的信号，进行A/D转换输出到单片机芯片处理；4.采用新一代的8051单片机STC89C52；5.通过译码器，把实时数据在LCD上显示；6.通过报警电路，进行高低温上下限报警；7.并由键盘进行操作；8.运用NTC传感器的温度反馈，对医用恒温恒湿箱进行加热保温。1.4主要技术指标1.测量精度：0.12.线性度：0.2%3.重复性：良好4.测量与实际温度偏差：1第2章 总体设计2.1系统总体方案的设计及其原理概述根据以上分析可知，该系统应该包括用NTC热敏电阻制作的温度传感器，对传感器信号放大的信号电路，加热器电路，AD数模转换电路，单片机控制电路，LCD显示电路，AC-DC电源供给电路，按键和控制器组成。由于单片机作为控制器价格便宜，控制性能好，电路方便，已能完全满足该系统的要求，因此综合考虑用单片机作为该系统的控制器。该系统通过NTC热敏电阻制作的传感器采集温度，将采集到的值送给单片机处理后通过LCD显示出来，并可将处理后的值与设定的温度值进行比较看是否超过设定范围来实现加热。在控制温度模式下，可以通过单片机控制加热器来加热，实现温度控制。系统原理图如下：温度采集电路KEYLCD显示电路AC-DC稳压供电电路220V-5V加热器STC
