嵌入式课程设计温度传感器-课程设计-(2).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 200 t 0 Rt R0 1 At Bt t C t 100 t t t 1 0 tCTRL 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 nms 0 xffffff 8 1000 SYSCLK SYSCLK 单位为 Hz nms 单位为 ms 对 72M 条件下 nmsLOAD u32 nms fac ms 时间加载 SysTick LOAD 为 24bit SysTick VAL 0 x00 清空计数器 SysTick CTRL 0 x01 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 0 x00 清空计数器 SysTick CTRL 0 x01 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