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溫 度 傳 感 器 設 計 論 文
題 目：基于DS18B20溫度傳感器的智能測溫儀
學 院： 物理與電子工程學院
專 業(yè)：
姓 名：
學 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)展現狀3
2、主要元器件介紹3
課程設計主要內容6
1、課程設計名稱6
2、設計要求、目的及意義6
設計達到的指標7
傳感器設計原理7
1、三個重要組成部分7
2、DS1802工作原理7
3、DS1802內部結構圖8
4、程序流程圖9
5、proteus仿真原理圖9
實驗過程10
1、前期準備10
2、課程設計過程10
3、個人主要工作及遇到問題11
數據分析與結論11
課程設計總結、思考與致謝12
參考文獻14
附錄15
摘要: 溫度的檢測與控制是工業(yè)生產過程中比較典型的應用之一，隨著傳感器在生產和生活中的更加廣泛的應用，利用新型單總線式數字溫度傳感器實現對溫度的測試與控制得到更快的開發(fā)，隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經普及到我們生活，工作，科研，各個領域。一種數字式溫度計以數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，測量溫度準確率低且電路復雜。因此，本溫度計擺脫了傳統(tǒng)的溫度測量方法，利用單片機對傳感器進行控制。這樣易于智能化控制。
文中給出了系統(tǒng)實現的硬件原理圖及軟件流程圖。經實驗測試表明,該系統(tǒng)測量精度高、抗干擾能力強,具有一定的參考價值。該系統(tǒng)設計和布線簡單，結構緊湊，體積小，重量輕，抗干擾能力強，性價比高，擴展方便，在大型倉庫，工廠，智能化建筑等領域的多點溫度檢測中有廣闊的應用前景。
關鍵詞：數字測溫；溫度傳感器DS18B20；單片機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)展現狀
國家標準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)律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由 敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件和裝置。傳感器技術滲透帶了各個領域，但他們的共性是利用物理定律和物質的物理、化學和生物特性，將非電量轉換為電量。由此可見， 傳感器技術在發(fā)展經濟、推動社會進步方面的重要作用。
傳感器從功能上可分為雷達傳感器、電阻式傳感器、電阻應變式傳感器、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)，應用最廣泛的一類傳感器。溫度傳感器是利用物質各種物理性質隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉換為電量的傳感器。這些呈現規(guī)律性變化的物理性質主要有半導體。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。
隨著科學技術的發(fā)展，測溫系統(tǒng)已經被廣泛應用于社會生產、生活的各個領域，在工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、家庭多方面均有應用。從而使得現代溫度傳感器的發(fā)展。微型化、集成化、數字化正成為發(fā)展的一個重要方向。
2、主要應用元器件及基本要求
該設計是以單片機STC89C52為控制核心，通過溫度傳感器DS18B20感受溫度，實現溫度測量功能并顯示在LCD1602上。
STC89C52單片機簡介
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。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。
單片機總控制電路如下圖1：
圖4—1單片機總控制電路
（圖1）
其性能指標為：
工作電壓：5.5v ~3.3v(5v單片機)/3.8v ~2.0v(3v單片機)
工作頻率范圍：0~40MHZ,相當于8051的0~80MHZ,實際工作頻率可大48MHZ。
用戶應用程序空間為8K字節(jié)
片上集成512字節(jié)RAM
通用I/O口（32個）,復位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉，P0是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口使用時，需加上拉電阻。
具有EEPROM功能與看門狗功能
具有3個16位的定時器/計數器。及定時器T0.T1.T2。
DS18B20簡介
DS18B20是DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器，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：溫度傳感器論文關于傳感器論文.doc
溫度傳感器論文關于傳感器論文
簡述半導體溫度傳感器設計
摘要:傳感器屬于信息技術的前沿尖端產品,尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農業(yè)生產、科學研究和生活等領域,數量高居各種傳感器之首。半導體傳感器是利用某些半導體的電阻隨溫度變化而變化的特性制成的。半導體具有很寬的溫度反應特性,各種半導體的溫度反應區(qū)段不同。
關鍵詞:半導體 溫度傳感器
一、溫度傳感器原理
溫度是一個基本的物理量,自然界中的一切過程無不與溫度密切相關。溫度傳感器是最早開發(fā),應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。在半導體技術的支持下,相繼開發(fā)了半導體熱電偶傳感器、PN結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。溫度計通過傳導或對流達到熱平衡,從而使溫度計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,溫度計也可測量物體內部的溫度分布。但對于運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產生較大的測量誤差,常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、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動物體、小目標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: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。隨著紅外技術的發(fā)展,輻射測溫逐漸由可見光向紅外線擴展,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
進入21世紀后,智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網絡傳感器、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轉換器,其測溫精度較低,分辨力只能達到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轉換器,分辨力一般可達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。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,主要包括單次轉換模式、連續(xù)轉換模式、待機模式,有的還增加了低溫極限擴展模式,操作非常簡便。對某些智能溫度傳感器而言,主機(外部微處理器或單片機)還可通過相應的寄存器來設定其A/D轉換速率,分辨力及最大轉換時間。 智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎上發(fā)展而成的。
3、可靠性及安全性設計 傳統(tǒng)的A/D轉換器大多采用積分式或逐次比較式轉換技術,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換成數字信號,再利用過采樣、噪聲整形和數字濾波技術,來提高有效分辨力。Σ-Δ式A/D轉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、半導體溫度傳感器測溫原理及其關鍵技術
硅基IC電路中,可實現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散電流和耗盡層、表面層里的產生復合電流,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基本上都是純擴散電流,若利用高精度電流源,令2個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電路。通過構造Vf=aVptat-VBE1和Vref=VBE1+aVptat可以得到任意的過零點TZ以及幾乎不隨溫度變化的恒壓源。采用BJT的優(yōu)點是低成本、長期穩(wěn)定性、高靈敏度、可預測性較高,以及相關溫度的時間非依賴性。缺點是受自生成熟、工藝容差的影響,以及熱循環(huán)后信號有小漂移和小數量級的非線性。為了工藝兼容,需要采用寄生三極管技術實現,主要有2種結構:縱向雙極晶體管,橫向雙極晶體管。
2、CMOS溫度傳感器
利用CMOS構建溫度傳感器一般有2種途徑。其一是利用MOS管的亞閾值
