基于PN结传感器的温度测量仪设计

PN一、课程设计目的测控系统课程设计是在学生学习完智能仪器理论和试验课后安排的综合实CPUAD更简洁地进展课程设计。智能仪器的组成一般包括：传感器及信号调理电路、CPU转储等。二、工作原理PNPN结具有负的温度系数特性。据文献记载，当温度变化一度时，结电压变化2mv左右。温度变化曲线为指数型非线性变化。其正向偏置电流应保持恒定。-电压拟合曲线图，就可以通过测量电压，推想出温度的数值来测量温度。三、方案设计利用PN结温度传感器，配以A／D转换电路，本次设计中承受的是1N4007整流二极管，PN结具有负的温度系数特性。CPU承受LPC2138微掌握器，理LPC2138是小型化应用的抱负选择。当温度变化一度时，结电压变化2mv温度记录端点的电压，得出温度电压的拟合曲线。再将放大的电压信号输入LPC2138输出。设计框图：信号生成信号采信号生成信号采集信号放大信号处理显示温度四、温度传感器的工作原理PNIfPNVfPNаT，mv／℃。对于硅材料的结，经计算得到：аT，对于硅二极管约为-2.1v／℃，即温度每上升1℃，大约降低2.1mv-50～+150℃内与成正比，具有良好的线性度。五、信号采集信号采集电路图：在信号采集电路中我们使用的是一个能产生0~~100度变化的温度发生器，R9R1050ktct温度上升其电阻值随之上升，R11与tct之间就会产生一个电压差且电压差与温度之间有线性关系。为能得好测量的信号，让R11与tct的电阻形成一个对称桥臂。R11的电阻100TCT100tct电阻值，先将R114.28mv。计算公式如下：x5x50000

4.28103x=42.8ΩR1142.8Ω。tct100℃时正好测010.04mv。六、运放处理运放电路图：U1U2为两共性〔OP07A，构成平衡对称差动放大输入级，U4构成双输入单端输出的输出级。其Kd为：Af为：依据LPC2138的AD3.3V故放大的最大电压不能超过、R5的电压值。R1、R2380k,R0、R310k，R5的电阻值为100k0℃是输入电压为4.28mv输出电压为3.2740v满足设计要求。七、数据处理画出图标并求出温度与电压的拟合函数，电压电压〔V〕3.2743.1252.9742.8222.6692.5142.3572.1992.0391.877温度温度0510152025303540451.7141.7141.5491.3821.2141.0440.8730.70.5260.350.173505560657075808590950.0055100测出各个点的电压值之后将每五组数据进展拟合，分析图如下各表：八、微掌握器LPC2138八、微掌握器LPC2138LPC213816/32位ARM7TDMI-S的实时仿真和支持跟踪CP512KBFlash存储器微掌握器。32位在最大时钟速率代码执行。对于16位Thumb30厘以小的性能损失。由于其小尺寸和低功耗微掌握器LPC2138的是小型化应用的抱负选择，主要特点如访问掌握和点销售。随着串行通信接口和片上SRAM的32kb的广范围，LPC2138的设备格外适合于通信网关，协议转换器，软调制解调器，语音识别，低端成像，同时供给较大的缓冲大小和高处理权力。多个32GPIO的9个边沿或电平触发的外部中断引脚微掌握器LPC2138的线条使特别适合于工业掌握和医疗系统。功能框图：九、程序分析九、程序分析CADAD转换b值，最终显示输出。程序框图：开头读取转化结果计算出温度显示温度完毕完毕程序：#include<LPC21xx.h>#include“lcd.h“#include<stdio.h>#defineFpclk11059200intmain{floatb,t;intd,f,T;charmystring[20];intADC_Data;InitGPIO;InitLCD;ADCR=(1<<3)|//SEL=8,3((Fpclk/1000000-1)<<8)|//CLKDIV=Fpclk/1000000-1,转换时1MHz(0<<16)|//BURST=0,软件掌握转换操作(0<<17)|//CLKS=0,11clock转换(1<<21)|//PDN=1,正常工作模式(0<<22)|//TEST1:0=00,正常工作模式(1<<24)|//START=1,ADC转换(0<<27);//直接启动ADC转换时，此位无效delay(10);ADC_Data=ADDR; //读取ADC结果，并去除DONE标志位while(1){ADCR=(1<<3) | //SEL=8,3((Fpclk/1000000-1)<<8)| //CLKDIV=Fpclk/1000000-1,转换时钟为1MHz(0<<16)|//BURST=0,软件掌握转换操作(0<<17)|//CLKS=0,11clock转换(1<<21)|//PDN=1,正常工作模式(0<<22)|//TEST1:0=00,正常工作模式(1<<24)|//START=1,ADC转换(0<<27);//直接启动ADC转换时，此位无效while((ADDR&0x80000000)==0); //等待AD转换完毕ADC_Data=ADDR;d=(ADC_Data&(0x3ff<<6))>>6;b=d*3.3/1023;if(2.669<=b&&b<=3.300)t=-33.046*b+108.24;if(2.039<b&&b<=2.669)t=-31.745*b+104.78;if(1.382<b&&b<=2.039)t=-30.449*b+102.14;if(0.700<b&&b<=1.382)t=-29.325*b+100.57;if(0.000<=b&&b<=0.700)t=-28.701*b+100.07;T=(int)t*1000;f=t*1000-T;sprintf(mystring,“%d.%03d“,(int)t,f);PrintfLCD(0,mystring);delay(1000);}return0;}十、实例测试整体图:实测数据：39组数据显示温度0.0411.9593.0256.97010.91412.93914.00514.96516.9900237111314151721.01422.03825.00725.90429.00132.99534.01934.91638.01339.9382122252629333435384043.93946.93649.92152.86454.93060.08265.00168.97470.99874.0254447505355606569717476.11779.94882.05685.08987.85290.04790.92195.08497.97299.978768082858890919598100十一、误