嵌入式课程设计温度传感器-课程设计.doc

1 嵌入式系统原理与应用 课程设计 温度传感器设计与应用 班 级：光信息 121802 班 姓 名: * 学 号：2012180102# 指导教师：邱* 日 期：2015.7.13 2 课程设计任务书课程设计任务书 班班 级级: * 姓姓 名：名： * 设计周数设计周数: 1 学分学分: 1 指导教师指导教师: 邱选兵 设计题目设计题目: 温度传感器的设计与应用 设计目的及要求设计目的及要求: 目的：目的： 1. 熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2. 基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3. 熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4. 熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 5. 能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 6. 各种外围器件和传感器的应用； 7. 了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求：要求： 1. 根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 2. 焊接和写 stm32 程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 3. 完成课程设计报告 设计内容和方法设计内容和方法: 掌握 pt100 的基本特点和原理并利用 pt100 来设计一个 温度传感器，来实现对实时温度的测量。 方法：设计好电路图，再用电烙铁将实物焊接到实验电路板上，通过串口 输出显示相应的温度。 3 目 录 第一章 绪论.4 第二章 硬件部分.5 第三章 软件部分.8 第四章 总结11 参考文献.12 附 录13 附录 1 原理图13 附录 2 实物图14 4 第一章第一章 绪论绪论 温度是表征物体冷热程度的物理量、是自然界中和人类打交道最多的两个 物理参数，无论是在生产实验场所，还是在居住休闲场所，温湿度的采集或控 制都十分频繁和重要，而且，网络化远程采集温湿度并报警是现代科技发展的 一个必然趋势。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、 生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性， 温度传感器的数量在各种传感器中居首位，约占 50%。近年来，我国工业现代 化的进程和电子信息产业连续的高速增长，带动了传感器市场的快速上升。温 度传感器作为传感器中的重要一类，占整个传感器总需求量的 40%以上。温度 传感器是利用 ntc 的阻值随温度变化的特性，将非电学的物理量转换为电学量， 从而可以进行温度精确测量与自动控制的半导体器件。温度传感器用途十分广 阔，可用作温度测量与控制、温度补偿、流速、流量和风速测定、液位指示、 温度测量、紫外光和红外光测量、微波功率测量等而被广泛的应用于彩电、电 脑彩色显示器、切换式电源、热水器、电冰箱、厨房设备、空调、汽车等领域。 近年来汽车电子、消费电子行业的快速增长带动了我国温度传感器需求的快速 增长。 本次设计采用铂电阻 pt100，pt100 是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变 化而改变。pt 后的 100 即表示它在 0时阻值为 100 欧姆，在 100时它的阻 值约为 138.5 欧姆。 它的工作原理：当 pt100 在 0 摄氏度的时候他的阻值为 100 欧姆，它的阻 值会随着温度上升而成近似匀速的增长。但他们之间的关系并不是简单的正比 的关系，而更应该趋近于一条抛物线。 铂电阻的阻值随温度的变化而变化的计算公式： -200ctrl/bit2 清空,选择外部时钟 hclk/8 systick_clksourceconfig(systick_clksource_hclk_div8); /选择外部时钟 hclk/8 fac_us=sysclk/8; fac_ms=(u16)fac_us*1000; /延时 nms /注意 nms 的范围 /systick-load 为 24 位寄存器,所以,最大延时为: /nmsload=(u32)nms*fac_ms;/时间加载(systick-load 为 24bit) systick-val =0x00; /清空计数器 systick-ctrl=0x01 ; /开始倒数 do temp=systick-ctrl; 12 while(temp /关闭计数器 systick-val =0x00; /清空计数器 /延时 nus /nus 为要延时的 us 数. void delay_us(u32 nus) u32 temp; systick-load=nus*fac_us; /时间加载 systick-val=0x00; /清空计数器 systick-ctrl=0x01 ; /开始倒数 do temp=systick-ctrl; while(temp /关闭计数器 systick-val =0x00; /清空计数器 13 第四章第四章 总结总结 一、设计及调试的注意点一、设计及调试的注意点 1. 电压基准源可以采用 tl431 按图 1 的电路产生可调的。 2. 等效恒流源输出的电流不能太大，以不超过 1ma 为准，以免电流大使得 pt100 电阻 自身发热造成测量温度不准确，试验证明，电流大于 1.5ma 将会有较明显的影 响。 3. 运放采用单一 5v 供电，如果测量的温度波动比较大，将运放的供电改为 15v 双电源供电会有较大改善。 4. 电阻 r2、 r3 的电阻值取得足够大，以增大运放的 u1b 的输入阻抗。 二、收获二、收获 我们这次课程设计则选用了热电阻 pt100,第一次我采用了桥电路的接法， 但是电路很难达到平衡，而且其中一个电阻要用 100 欧德精密电阻，我只是用 了一般的 100 欧电阻，到最后一直调不出来，误差一直在几度，最后选用了恒 流源接法，通过调节 3.3v 基准电压，来获得一个恒流源，并且得到电阻，输出 电压以及温度的公式。 同时，经过这些天的实际动操作，使我认识到看似简单的问题，真正做起 来的时候，如果不认真、不按照确定的步骤进行，会产生很多问题比如在做的 时候，忽视了人家说的 100 欧的精密电阻的作用，没有深入分析为什么使用精 密电阻，现在知道公式 t=(rt100-100)*2.56,即 pt100 的阻值每变化 1 欧，温 度输出就会变化 2.56 摄氏度，而一般的电阻都有 5%的误差，即 100 欧的就会 产生 5 欧的误差，而 5 欧的误差就会使温度相差 10左右，因此必须选用精密 电阻。根据在动手操作时必须弄清每一部的原理和方法，一定要养成良好的做 事风格和习惯。 14 参考文献参考文献： 1.陈书旺，张秀清，董建彬编，传感器应用及电路