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依据温度范围和精度选择NTC热敏电阻，确定其型号，依据电阻特性设计采集放0～2.5V35～420～2.5V。ATmega16A/D口，对模拟量进展采样，转化为数字温度值[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]。NTCNTC热敏电阻、补偿型NTC热敏电阻、测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]：

T R=Re-B(1/T0-1/T) 〔2-2T 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T0时的电阻值，多数厂商将T0设定在298.15K〔25℃〕B〔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的关系标准电阻值R0标称常数B-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：

ΔLmax 100% 〔2-3〕ΔL ymax

ymin——式中 最大非线性偏差；——Lmaxy y ——- y y ——max min图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1－端其拟合直线y=a+Kx 2－实际特性曲线线性化处理多数传感器的输出信号与被测量之间的关系并非线性误差0中的曲线12。2-10输出信号与被测量之间的非线性关系1-类似于指数型非线性特性2-类似于对数型非线性特性3-线性化后的特性12进展线性3。线性化处理的方法：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理。设传感器的静态输入/输出的特性为y=f(x)，是非线性的，则可以通过查表法、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。-的计算就更加复杂。本设计采用对数计算的方法。利用OT=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[9]：2-11所示。2-11模拟指针式电子体温计电路允许的范围内，上述过程称为标定。具体做法如下：将绝缘的热敏电阻放入32℃〔表头的零位〕的温水中，待热量平衡后，调整RP1，使指针指在32℃上，再参加热水，用更高一45RP2，使指针指在45℃上。再参加冷水，渐渐降温，检查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。虽然目前热敏电阻温度计均已数字化，但上述的“调试“标定”的概念是作为检测技术人员必需把握的最根本技术，必需在实践环节反复训练类似的调试根本功。热敏电阻用于温度补偿热敏电阻可在肯定的温度范围内对某些元件进展温度补偿。例如，动圈式表头中的动圈由铜线绕制作而成。温度上升，电阻增大，引起测量误差。可以在动圈回路中串入由负温度系数热敏电阻组成的电阻网络生的误差。移误差。热敏电阻用于温度掌握及过宠保护在电动机的定子绕组中嵌入突变型热敏电阻的电流可以由格外之几毫安突变为几十毫安，因此继电器动作，从而实现过宠保护。等都用到热敏电阻。热敏电阻用于液面的测量给NTC热敏电阻施加肯定的加热电流，它的外表温度将高，使之温度下降、阻值上升。推断它的组织变化，就可以知道液面是否低于设定值。汽车油水温等。利用类似的原理，热敏电阻还可用于气体流量的测量[10]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在低到 3.0 伏或者高到32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放大电路温度传感器LM35输出的电压经过LM324反相端输入放大电路将电压放大 5倍。〔3〕恒流源电路2-15PROTEL画的恒流源电路I

V

=5V)10kΩI一电路的偏置电流IB

B可用下式表示：

CC CCB CC I=〔V -U 〕/10=〔5-0.7〕/10=0.43mA 〔2-4B CC 式中U 的值对锗晶体三极管而言约为0.2V，对硅晶体三极管而言约为0.6～0.7V。VVCC

IBI

它虽电路简洁且功耗小，但由于对温度的稳定性能差，故用于像玩具那样的放大倍数不高、保真度要求低的场合。NPN管来说，三个电极的电位关系是：UC>UB>UE；C B PNP管来说，三个电极的电位关系是：U<U<U。C B 对于三极管，它由基极、集电极和放射极组成。其中三者关系可以用一下公式来表示：E C I=I+I 〔2-5E C I=0〔将基极开路〕时，I=I此时电流由集电区穿过基区流入放射区[12]。上图中B E CEI=〔1.2-0.7〕/4.3K=0.1mA 〔2-6〕EE C 所以，I=I=0.1mA，而热敏电阻两端的电压U =10K×0.1mA=1V，然后再将热敏电阻两端的电压输送到单片机的AD转换器的C1E C 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) ：端口A做为A/D转换器的模拟输入端。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振，端口 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)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。端口D(PD7..PD0)：端口D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，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。RESET 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：AVCC是端口AA/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。AREF ：A/D的模拟基准输入引脚[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，然后通过电流使屏幕产生LCDLED是发光二极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LCDLED与LCD的功耗比大约为10:1，LED显示。液晶显示器〔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CRTPDA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LCD，目前常16X1、16X2、20X240X21602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。VL为液晶显示器比照度调整端，接正电源时比照度最弱，接砌寸比照度最高。假设比照度过高会产生“鬼影K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/WRSR/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为高电寻常可以读忙信号；RS为高电平、R/W为低电寻常可以写入数据。EE端由高电平跳变成低电寻常，液晶模块执行命令。D0D7为位双向数据线[21]。1602LCD的指令说明准时序1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。101H00H位置200H3：光标和显示模式设置I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S：屏幕上全部文字是否左移或者右移，高电平表示有效，低电平则无效。时序如表所示指令4：显示开关掌握D：掌握整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：掌握光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：掌握指令5：光标或显示移位S/C：高电寻常移动显示的文字，低电寻常移动光标指令6：功能设置命令DL8位总线；N：低电寻常为单行显示，高电寻常双行显示；F5X75X10的点阵字符7RAM地址设置8：DDRAM地址设置指令9：读忙信号和光标地址BF：忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据低电平表示不忙10：写数据11：读数据外形尺寸/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(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/关设置0000001DCB5光标或字000001S/R/L**符移位C6置功能00001DLNF**70001 字符发生存储器地址地址8001显示数据存储器地址储器地址901BF计数器地址或地址10写数到10要写的数据内容CGRAM或DDRAM11读数11读出的数据内容四．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