电子体温计原理图及参数说明教学教材

电子体温计原理图及参数说明电子体温计的设计与制作单元电路设计与计算说明总体方案设计NTC热敏电阻，确定其型号，依据电阻特0～2.5V35～42℃，对应0～2.5V。ATmega16A/D数学关系，将电信号转化为温度值[2]。用液晶屏显示出温度值。所需的电源功率足够小，能够利用开关电源供电。电子体温计系统大多主要使用3V直流电源。总体方案系统设计框图如图1-1所示。一．测温电路的设计〔1〕NTC 热敏电阻是利用半导体的阻值随温度变化这一热性而制成的，分为NTC〔负温度系数〕热敏电阻、PTC(正温度系数)热敏电阻两大类。PTC热敏电阻电阻值随温度的上升而增大，NTC热敏电阻电阻值随温度的上升而降低[5]正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的上升呈现出阶跃性的增加，温度越高，电阻值越大。负温度系数热敏电阻其电阻值随着NTC热敏电阻本体温度的上升呈现出阶跃性的减小，温度越高，电阻值越小。NTCNegativeTemperatureCoefficient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。通常我们提到的NTC是指负温度系数热敏电阻，简称NTC热敏电阻。NTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，它的电阻值随着温度的上升呈阶跃性的减小。NTC热敏电阻是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，承受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，由于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；随着温度的上升，载流子数目增加，所以电阻值降低[6]NTCNTCNTC热敏电阻、NTC热敏电阻。NTC热敏电阻的测温范围：低温型号为-100～0℃，中温型号为-50～+300℃，高温型号为+200～+800Mn、Ni、Co、Fe、Cu、Al等，用于温度测量、温度补偿和电流限制等。2-8热敏电阻器的电阻—温度特性曲线热敏电阻的电阻值与温度的关系为[7]：RT=R0e-B(1/T0-1/T) 〔2-2〕其中RT—NTC在热力学温度为T时的电阻值R0—NTC在热力学温度为T0T0298.15K〔25℃〕〔对温度的敏感程度〕，R0B的关系如表所示[8]。使用温度范围2-3R0B的关系R0B〔℃〕-50~1006〔T0=0℃〕33900~15030(0℃〕345050~2003(100℃〕3894100~2500.55(200℃〕4300150~3004(200℃〕5133200~3508(200℃〕5559计算端基线性度误差：Δ LmaxΔ

100% 〔2-3〕L ymax

ymin式中Lmax——最大非线性偏差；ymax﹣ymin——输出范围。2-9传感器线性度示意图a〕端基线性度这图要改为你自己的真实的曲线线性化处理2-1012。2-10输出信号与被测量之间的非线性关系2-3-线性化后的特性1或曲线性化处理的方法：线性化处理可以由硬件实现，但线性化电路往往较简单，也会增加检测系统的本钱。在计算机系统处理力量允许的条件下，可以用软件实现线性化处法、线性插值法，以及二次抛物线折线法等几种线性化方法，得到线性的结果：y=Kx。-输出对应数据；承受线性插值法时，划分T=3950/(log(RT/RO)+3950/298.15)-273.15公式来计算温度与热敏电阻的关系。NTC热敏电阻用于温度测量和掌握简介围也各不一样，具有以下方面[9]：廉。没有外面保护层的热敏电阻只能应用在枯燥的地方；密封的热敏电阻不怕湿气的侵蚀，可以使用在较恶劣的环境下。由于热敏电阻的阻值较大，故其连接导线的电阻和接触电阻可以无视，在热敏电阻测量粮仓温度中，其引线可长2-11所示。2-11模拟指针式电子体温计电路调试电桥电路时，必需先调零，再调满度，最终再验证刻度盘中其他各点的误差是否在允许的范围内，上述过程称为标定。具体做法如下：将绝缘的热表头的零位〕RP1，使指针45RP245℃上。再参加冷水，渐渐降32℃~45℃范围内刻度的准确性。假设不正确：①可重刻度；②在带微机的状况下，可用软件修正。的调试根本功。电阻网络，从而抵消由于温度变化所产生的误差。温度引起的漂移误差。电器动作，从而实现过宠保护。烘箱温度掌握等都用到热敏电阻。NTC热敏电阻施加肯定的加热电流，它高度时，液体将带走它的热量，使之温度下降、阻值上升。推断它的组织变的原理，热敏电阻还可用于气体流量的测量[10]。无需延长导线时的误差补偿；其缺点是变化率非线性，不适合测量高温区。〔2〕放大电路局部LM324系列运算放大器是价格廉价的带差动输入功能的四运算放大器。可工作在单电源下，电压范围是3.0V~32V或最大±16V[13]。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四运算放大器可以工作伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消退了在很多应用场合中承受外部偏置元件的必要性。LM324的特点[14]：短路保护输出；真差动输入级；可单电源工作：3V~32V；低偏置电流：最大100nA；每封装含四个运算放大器；具有内部补偿的功能；共典范围扩展到负电源；行业标准的引脚排列；输入端具有静电保护功能。2-12LM324的引脚图2-13LM324放大电路LM35输出的电压经过LM324反相端输入放大电路将电压5倍。〔3〕恒流源电路2-15PROTEL画的恒流源电路B CC 这是最简洁的偏置电路，偏置电流I自电源V (取V =5V)经过10kB CC BI可用下式表示：BB CC I=〔V -U 〕/10=〔5-0.7〕/10=0.43mA 〔2-4B CC BE0.6～0.7V。BECC VI就根本打算，所以该电路称为CC C B C B UUU；PNP管来说，三个电极的电位关系是：UUUC B C B 公式来表示：IE=IC+IB 〔2-5〕IB=0〔将基极开路〕时，IEIC此时电流由集电区穿过基区流入放射区[12]。上图中IE=〔1.2-0.7〕/4.3K=0.1mA 〔2-6〕URT=10K×0.1mA=1V，然后ADC1口。2-16总电路原理图上图为本设计电子体温计的总原理图，以单片机为核心，温度传感器和1602LCD液晶显示屏为辅件，完成整个电路图的搭建。二.ATmega16ATmega163-1ATmega16引脚图引脚功能VCC：电源正GND：电源地端口A(PA7..PA0) 拟输入端。端口A为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸取大电流。作为输入使用时，假设内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起A处于高阻状态。端口B(PB7..PB0) ：端口B为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸取大电流。作为输入使用时，假设内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B处于高阻状态。端口B也可以用做其他不同的特别功能。端口C(PC7..PC0) ：端口C为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸取大电流。作为输入使用时，假设内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C处于高阻状态。假设JTAG接口使能，即使复位消灭引脚PC5(TDI)、PC3(TMS)与PC2(TCK)的上拉电阻被激活。端口C也可以用做其他不同的特别功能。D8I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸取大电流。作为输入使用时，假设内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D处于高阻状态。端口D也可以用做其他不同的特别功能。复位输入引脚：持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证牢靠复位。XTAL1：反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。XTAL2：反向振荡放大器的输出端。AVCC：AVCCAA/D转换器的电源。不使用ADC时，该引VCCADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。AREF：A/D[18]。三．液晶屏JXD1602LCD是液晶显示屏，主要是用来做面显示的，它本身不发光，然后通过电LCD面板使人看到图案。LED是发光二极管，它本身是点光源，就是说发出来的光不是一个面，而是一个点。也有用LED做显示屏的，相对于液晶显示屏来说，LED适合于室外以及室内大屏幕观看距离略微远一点的状况，由于LED显示屏的区分率确定远远小过LCD。还有一点就是由于LED与LCD的功耗比大约为10:1，所以LED显示。〔LCD〕由于体积小、重量轻、耗电小等优点已成为各种嵌入式系统的常用的抱负显示器。近年来，液晶显示器技术的进展迅猛，大面积的液晶显示器已开头取代CRT显示器，在使用电池供电的嵌入式电子产品中，如手机、PDA、家电产品、仪器仪表产品等，液晶显示器是首选的显示器。1602LCD简介1602字符型液晶显示模块是特地用于显示字母、数字、符号等的点阵式LCD16X1、16X2、20X240X21602字符型液VL最高。假设比照度过高会产生“鬼影”，使用时可以通过一只10K电阻来调整比照度。RS为存放器选择端，RS为高电寻常选择数据存放器，为低电寻常选择指令存放器。R/W为读写信号线，为高电寻常进展读操作，为低电寻常为写操作。当RS和R/W同为低电寻常可以写人指令或者显示地址；当RS为低电平、R/W为高RS为高电平、R/W为低电寻常可以写入数据。EED0D7为位双向数据线[21]。1602LCD的指令说明准时序的。00H位置200H指令3：光标和显示模式设置效。时序如表所示指令4：显示开关掌握C：指令5：光标或显示移位6：功能设置命令N：低电寻常为单行显F5X75X10的点阵字符8：DDRAM地址设置指令9：读忙信号和光标地址表示不忙外形尺寸显示内容4.3.3接口说明4-21602的引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2DataI/O2VDD电源正极10D3DataI/O3VL液晶显示偏压信号11D4DataI/O4RS数据/命令选择端(H/L)12D5DataI/O5R/W读/写选择端(H/L)13D6DataI/O6E使能信号14D7DataI/O7D0DataI/O15BLA背光源正极8D1DataI/O16BLK背光源负极4-3160211条掌握指令序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模00000001I/DS式4显示开/关0000001DCB设置5光标或字000001S/R/L**符移位C6置功能00001DLNF**7置字符发0001 字符发生存储器地址生存储器地址8置数据存001显示数据存储器地址99储器地址或地址01BF计数器地址10写数到10要写的数据内容CGRAM或11DDRAM从11读出的数据内容CGRAM或DDRAM读数四．编程介绍C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对系统硬件的掌握。C语言是一种构造技术。此外，C语言程序具有完善的模块程序构造，从而为软件开发中承受模块化程序设计方法供给了有力的保障。因此，使用C语言进展程序设计已成为软件开发的一个主流。用C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，完备的系统。综上所述，本文在结合自己的学问构造根底和工程的研发状况根底上选用C语言作为软件设计的工具。本设计的软件主要分为四大局部：温度检测与读写程序、键盘检测程序、显示程序和输出模式切换程序[23]。系统启动后先对单片机存放器和温度传感器LM35DZ进展初始化，读取EEPROM存储设定值，初始化看门狗后进入循环。在循环体内，通过不断读取LM35DZ采集的温度信号进展分析处理，然后通过液晶显示出来；如需设置温度上下