基于PN結傳感器的溫度測量儀設計

PN一、課程設計目的測控系統(tǒng)課程設計是在學生學習完智能儀器理論和試驗課后安排的綜合實CPUAD更簡潔地進展課程設計。智能儀器的組成一般包括：傳感器及信號調理電路、CPU轉儲等。二、工作原理PNPN結具有負的溫度系數(shù)特性。據(jù)文獻記載，當溫度變化一度時，結電壓變化2mv左右。溫度變化曲線為指數(shù)型非線性變化。其正向偏置電流應保持恒定。-電壓擬合曲線圖，就可以通過測量電壓，推想出溫度的數(shù)值來測量溫度。三、方案設計利用PN結溫度傳感器，配以A／D轉換電路，本次設計中承受的是1N4007整流二極管，PN結具有負的溫度系數(shù)特性。CPU承受LPC2138微掌握器，理LPC2138是小型化應用的抱負選擇。當溫度變化一度時，結電壓變化2mv溫度記錄端點的電壓，得出溫度電壓的擬合曲線。再將放大的電壓信號輸入LPC2138輸出。設計框圖：信號生成信號采信號生成信號采集信號放大信號處理顯示溫度四、溫度傳感器的工作原理PNIfPNVfPNаT，mv／℃。對于硅材料的結，經(jīng)計算得到：аT，對于硅二極管約為-2.1v／℃，即溫度每上升1℃，大約降低2.1mv-50～+150℃內與成正比，具有良好的線性度。五、信號采集信號采集電路圖：在信號采集電路中我們使用的是一個能產(chǎn)生0~~100度變化的溫度發(fā)生器，R9R1050ktct溫度上升其電阻值隨之上升，R11與tct之間就會產(chǎn)生一個電壓差且電壓差與溫度之間有線性關系。為能得好測量的信號，讓R11與tct的電阻形成一個對稱橋臂。R11的電阻100TCT100tct電阻值，先將R114.28mv。計算公式如下：x5x50000

4.28103x=42.8ΩR1142.8Ω。tct100℃時正好測010.04mv。六、運放處理運放電路圖：U1U2為兩共性〔OP07A，構成平衡對稱差動放大輸入級，U4構成雙輸入單端輸出的輸出級。其Kd為：Af為：依據(jù)LPC2138的AD3.3V故放大的最大電壓不能超過、R5的電壓值。R1、R2380k,R0、R310k，R5的電阻值為100k0℃是輸入電壓為4.28mv輸出電壓為3.2740v滿足設計要求。七、數(shù)據(jù)處理畫出圖標并求出溫度與電壓的擬合函數(shù)，電壓電壓〔V〕3.2743.1252.9742.8222.6692.5142.3572.1992.0391.877溫度溫度0510152025303540451.7141.7141.5491.3821.2141.0440.8730.70.5260.350.173505560657075808590950.0055100測出各個點的電壓值之后將每五組數(shù)據(jù)進展擬合，分析圖如下各表：八、微掌握器LPC2138八、微掌握器LPC2138LPC213816/32位ARM7TDMI-S的實時仿真和支持跟蹤CP512KBFlash存儲器微掌握器。32位在最大時鐘速率代碼執(zhí)行。對于16位Thumb30厘以小的性能損失。由于其小尺寸和低功耗微掌握器LPC2138的是小型化應用的抱負選擇，主要特點如訪問掌握和點銷售。隨著串行通信接口和片上SRAM的32kb的廣范圍，LPC2138的設備格外適合于通信網(wǎng)關，協(xié)議轉換器，軟調制解調器，語音識別，低端成像，同時供給較大的緩沖大小和高處理權力。多個32GPIO的9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳微掌握器LPC2138的線條使特別適合于工業(yè)掌握和醫(yī)療系統(tǒng)。功能框圖：九、程序分析九、程序分析CADAD轉換b值，最終顯示輸出。程序框圖：開頭讀取轉化結果計算出溫度顯示溫度完畢完畢程序：#include<LPC21xx.h>#include“l(fā)cd.h“#include<stdio.h>#defineFpclk11059200intmain{floatb,t;intd,f,T;charmystring[20];intADC_Data;InitGPIO;InitLCD;ADCR=(1<<3)|//SEL=8,3((Fpclk/1000000-1)<<8)|//CLKDIV=Fpclk/1000000-1,轉換時1MHz(0<<16)|//BURST=0,軟件掌握轉換操作(0<<17)|//CLKS=0,11clock轉換(1<<21)|//PDN=1,正常工作模式(0<<22)|//TEST1:0=00,正常工作模式(1<<24)|//START=1,ADC轉換(0<<27);//直接啟動ADC轉換時，此位無效delay(10);ADC_Data=ADDR; //讀取ADC結果，并去除DONE標志位while(1){ADCR=(1<<3) | //SEL=8,3((Fpclk/1000000-1)<<8)| //CLKDIV=Fpclk/1000000-1,轉換時鐘為1MHz(0<<16)|//BURST=0,軟件掌握轉換操作(0<<17)|//CLKS=0,11clock轉換(1<<21)|//PDN=1,正常工作模式(0<<22)|//TEST1:0=00,正常工作模式(1<<24)|//START=1,ADC轉換(0<<27);//直接啟動ADC轉換時，此位無效while((ADDR&0x80000000)==0); //等待AD轉換完畢ADC_Data=ADDR;d=(ADC_Data&(0x3ff<<6))>>6;b=d*3.3/1023;if(2.669<=b&&b<=3.300)t=-33.046*b+108.24;if(2.039<b&&b<=2.669)t=-31.745*b+104.78;if(1.382<b&&b<=2.039)t=-30.449*b+102.14;if(0.700<b&&b<=1.382)t=-29.325*b+100.57;if(0.000<=b&&b<=0.700)t=-28.701*b+100.07;T=(int)t*1000;f=t*1000-T;sprintf(mystring,“%d.%03d“,(int)t,f);PrintfLCD(0,mystring);delay(1000);}return0;}十、實例測試整體圖:實測數(shù)據(jù)：39組數(shù)據(jù)顯示溫度0.0411.9593.0256.97010.91412.93914.00514.96516.9900237111314151721.01422.03825.00725.90429.00132.99534.01934.91638.01339.9382122252629333435384043.93946.93649.92152.86454.93060.08265.00168.97470.99874.0254447505355606569717476.11779.94882.05685.08987.85290.04790.92195.08497.97299.978768082858890919598100十一、誤