水溫傳感器論文：傳感器畢業(yè)論文：溫度傳感器
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水溫傳感器論文：汽車水溫檢測傳感器溫度特性研究
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溫 度 傳 感 器 設(shè) 計(jì) 論 文
題 目：基于DS18B20溫度傳感器的智能測溫儀
學(xué) 院： 物理與電子工程學(xué)院
專 業(yè)：
姓 名：
學(xué) 號：
目 錄
目錄1
摘要2
傳感器概訴3
1、傳感器及溫度傳感器發(fā)展現(xiàn)狀3
2、主要元器件介紹3
課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容6
1、課程設(shè)計(jì)名稱6
2、設(shè)計(jì)要求、目的及意義6
設(shè)計(jì)達(dá)到的指標(biāo)7
傳感器設(shè)計(jì)原理7
1、三個(gè)重要組成部分7
2、DS1802工作原理7
3、DS1802內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8
4、程序流程圖9
5、proteus仿真原理圖9
實(shí)驗(yàn)過程10
1、前期準(zhǔn)備10
2、課程設(shè)計(jì)過程10
3、個(gè)人主要工作及遇到問題11
數(shù)據(jù)分析與結(jié)論11
課程設(shè)計(jì)總結(jié)、思考與致謝12
參考文獻(xiàn)14
附錄15
摘要: 溫度的檢測與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應(yīng)用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應(yīng)用，利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對溫度的測試與控制得到更快的開發(fā)，隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域。一種數(shù)字式溫度計(jì)以數(shù)字溫度傳感器作感溫元件，它以單總線的連接方式，使電路大大的簡化。傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻為傳感器，這類傳感器可靠性差，測量溫度準(zhǔn)確率低且電路復(fù)雜。因此，本溫度計(jì)擺脫了傳統(tǒng)的溫度測量方法，利用單片機(jī)對傳感器進(jìn)行控制。這樣易于智能化控制。
文中給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件原理圖及軟件流程圖。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試表明,該系統(tǒng)測量精度高、抗干擾能力強(qiáng),具有一定的參考價(jià)值。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高，擴(kuò)展方便，在大型倉庫，工廠，智能化建筑等領(lǐng)域的多點(diǎn)溫度檢測中有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：數(shù)字測溫；溫度傳感器DS18B20；單片機(jī)STC89C52；LCD1602顯示器。
一、傳感器的概訴
1、傳感器及溫度傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀
國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由 敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件和裝置。傳感器技術(shù)滲透帶了各個(gè)領(lǐng)域，但他們的共性是利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學(xué)和生物特性，將非電量轉(zhuǎn)換為電量。由此可見， 傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用。
傳感器從功能上可分為雷達(dá)傳感器、電阻式傳感器、電阻應(yīng)變式傳感器、壓阻式傳感器、熱電阻傳感器、溫度傳感器、光敏傳感器、濕度傳感器、生物傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、超聲波測距離傳感器等，本文所研究的是溫度傳感器。
溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣泛的一類傳感器。溫度傳感器是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。這些呈現(xiàn)規(guī)律性變化的物理性質(zhì)主要有半導(dǎo)體。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測溫系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、家庭多方面均有應(yīng)用。從而使得現(xiàn)代溫度傳感器的發(fā)展。微型化、集成化、數(shù)字化正成為發(fā)展的一個(gè)重要方向。
2、主要應(yīng)用元器件及基本要求
該設(shè)計(jì)是以單片機(jī)STC89C52為控制核心，通過溫度傳感器DS18B20感受溫度，實(shí)現(xiàn)溫度測量功能并顯示在LCD1602上。
STC89C52單片機(jī)簡介
STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。
單片機(jī)總控制電路如下圖1：
圖4—1單片機(jī)總控制電路
（圖1）
其性能指標(biāo)為：
工作電壓：5.5v ~3.3v(5v單片機(jī))/3.8v ~2.0v(3v單片機(jī))
工作頻率范圍：0~40MHZ,相當(dāng)于8051的0~80MHZ,實(shí)際工作頻率可大48MHZ。
用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)
片上集成512字節(jié)RAM
通用I/O口（32個(gè)）,復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口使用時(shí)，需加上拉電阻。
具有EEPROM功能與看門狗功能
具有3個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。及定時(shí)器T0.T1.T2。
DS18B20簡介
DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式；溫度測量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12
水溫傳感器論文：溫度傳感器論文關(guān)于傳感器論文.doc
溫度傳感器論文關(guān)于傳感器論文
簡述半導(dǎo)體溫度傳感器設(shè)計(jì)
摘要:傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品,尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域,數(shù)量高居各種傳感器之首。半導(dǎo)體傳感器是利用某些半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的特性制成的。半導(dǎo)體具有很寬的溫度反應(yīng)特性,各種半導(dǎo)體的溫度反應(yīng)區(qū)段不同。
關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體 溫度傳感器
一、溫度傳感器原理
溫度是一個(gè)基本的物理量,自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是最早開發(fā),應(yīng)用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下,相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。溫度傳感器有四種主要類型:熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。
1、接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸,又稱溫度計(jì)。溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡,從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測對象的溫度。一般測量精度較高。在一定的測溫范圍內(nèi),溫度計(jì)也可測量物體內(nèi)部的溫度分布。但對于運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量很小的對象則會(huì)產(chǎn)生較大的測量誤差,常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等。
2、非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測對象互不接觸,又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速(瞬變)對象的表面溫度,也可用于測量溫度場的溫度分布。 非接觸測溫優(yōu)點(diǎn):測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制,因而對最高可測溫度原則上沒有限制。對于1800以上的高溫,主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,輻射測溫逐漸由可見光向紅外線擴(kuò)展,700以下直至常溫都已采用,且分辨率很高。
二、智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢
進(jìn)入21世紀(jì)后,智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。
1、提高測溫精度和分辨力 在20世紀(jì)90年代中期最早推出的智能溫度傳感器,采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器,其測溫精度較低,分辨力只能達(dá)到1。目前,國外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器,所用的是9~12位A/D轉(zhuǎn)換器,分辨力一般可達(dá)0.5~0.0625。
2、增加測試功能 新型智能溫度傳感器的測試功能也在不斷增強(qiáng)。智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向發(fā)展,這就為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。智能溫度傳感器都具有多種工作模式可供選擇,主要包括單次轉(zhuǎn)換模式、連續(xù)轉(zhuǎn)換模式、待機(jī)模式,有的還增加了低溫極限擴(kuò)展模式,操作非常簡便。對某些智能溫度傳感器而言,主機(jī)(外部微處理器或單片機(jī))還可通過相應(yīng)的寄存器來設(shè)定其A/D轉(zhuǎn)換速率,分辨力及最大轉(zhuǎn)換時(shí)間。 智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。
3、可靠性及安全性設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(zhuǎn)換技術(shù),其噪聲容限低,抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差。新型智能溫度傳感器普遍采用了高性能的Σ-Δ式A/D轉(zhuǎn)換器,它能以很高的采樣速率和很低的采樣分辨力將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,再利用過采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù),來提高有效分辨力。Σ-Δ式A/D轉(zhuǎn)換器不僅能濾除量化噪聲,而且對外圍元件的精度要求低。
三、半導(dǎo)體溫度傳感器測溫原理及其關(guān)鍵技術(shù)
硅基IC電路中,可實(shí)現(xiàn)溫度傳感功能的元器件主要有集成電阻器、二極管、雙極晶體管、MOS晶體管。當(dāng)然,還有各種利用MEMS工藝制造的熱敏電阻器、熱電偶等,但目前基本上還與CMOS工藝不兼容。
1、雙極晶體管溫度傳感器
二極管的電流包括擴(kuò)散電流和耗盡層、表面層里的產(chǎn)生復(fù)合電流,后者在雙極晶體管的基極互相抵消,所以,正向偏置的雙極晶體管的集電極電流IC基本上都是純擴(kuò)散電流,若利用高精度電流源,令2個(gè)匹配晶體管的集電極電流相同,ΔVBE將和絕對溫度成正比。但這樣得到的溫度電壓曲線起點(diǎn)是絕對零度,對于-50～150的測溫范圍,電壓輸出不是0～5V,對于后端A/D來說,需要額外的電平移動(dòng)電路。通過構(gòu)造Vf=aVptat-VBE1和Vref=VBE1+aVptat可以得到任意的過零點(diǎn)TZ以及幾乎不隨溫度變化的恒壓源。采用BJT的優(yōu)點(diǎn)是低成本、長期穩(wěn)定性、高靈敏度、可預(yù)測性較高,以及相關(guān)溫度的時(shí)間非依賴性。缺點(diǎn)是受自生成熟、工藝容差的影響,以及熱循環(huán)后信號有小漂移和小數(shù)量級的非線性。為了工藝兼容,需要采用寄生三極管技術(shù)實(shí)現(xiàn),主要有2種結(jié)構(gòu):縱向雙極晶體管,橫向雙極晶體管。
2、CMOS溫度傳感器
利用CMOS構(gòu)建溫度傳感器一般有2種途徑。其一是利用MOS管的亞閾值
