熱敏電阻總結(jié)

熱敏電阻測(cè)溫度系統(tǒng)功能：利用熱敏電阻作為媒介元件，測(cè)環(huán)境溫度性能指標(biāo)：本系統(tǒng)是一款體積小，供電電壓只需5V，測(cè)量溫度范圍0~65攝氏度。具有操作簡(jiǎn)單，使用靈活的特點(diǎn)，熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。本電路采用的是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC），當(dāng)溫度越高時(shí)電阻值越低，并且由于其存在非線性特性，使得最終測(cè)得的溫度值的誤差會(huì)隨著溫度的升高越來越大。在50°C以上的較高溫度范圍內(nèi)，熱敏電阻的讀數(shù)精度降低，溫度越高，精度越低。操作步驟：本系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，只需接通5v電源，便可測(cè)其環(huán)境中得溫度。方案論證：方案一：測(cè)量熱敏電阻的阻值變化可用C8051F330的比較器（Comparator_A）和定時(shí)器（Timer_A）。測(cè)量電路只需要一個(gè)參考電阻和一個(gè)電容再加熱敏電阻就能實(shí)現(xiàn)，如圖所示。GNI)將Comparator_A的CA0端接外部信號(hào)，CA1端接內(nèi)部參考電壓0.25Vcc。Timer_A工作在捕獲模式，下降沿捕獲，通過CCI1B捕獲CAOUT。先使P1.2端口輸出高電平，通過Rref給電容C充電。充電完畢時(shí)，CA0端電壓高于CA1端電壓，CAOUT輸出1。讀Timer_A的計(jì)數(shù)值t0。然后再使P1.1端口輸出低電平，電容C通過Rref放電，當(dāng)CA0端電壓降至0.25Vcc時(shí)，Comparator_A輸出翻轉(zhuǎn)，CAOUT輸出0,Timer_A通過捕獲到下降沿，觸發(fā)定時(shí)器中斷，讀出捕獲值tl。C6通過Rref放電到0.25Vcc的時(shí)間time_ref=t1-t0。再對(duì)熱敏電阻Rsens充電和放電，同樣測(cè)出C6通過Rsens放電到0.25Vcc的時(shí)間time_sens。由下面的公式可以計(jì)算出熱敏電阻（Rsens）的阻值。Rsens=Rref*time-睥氣.,J /time-ref方案二：利用8951單片機(jī)GND其工作原理為：先將P1.0、P1.1都設(shè)為低電平輸出，使兩個(gè)電容放電至放完。將P0.0、P0.1設(shè)置為輸入狀態(tài)，P1.0設(shè)為高電平輸出，通過R0電阻對(duì)C充電，延遲一段時(shí)間后（延遲時(shí)間可長(zhǎng)一點(diǎn)，使電容保證充滿電）當(dāng)使電容充滿電后，此時(shí)使P1.0為低電平，同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，檢測(cè)P0.0口狀態(tài)，當(dāng)P0.0口檢測(cè)為低電平時(shí)，停止計(jì)時(shí)，單片機(jī)計(jì)時(shí)器記錄下從開始放電到P0.0口轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r(shí)間T0。同理可求出通過熱敏電阻對(duì)C充電的時(shí)間T1從電容的電壓公式：%=論（1-e-*rc）可以得到：T0/R0=T1/Rse，即Rse=T1xR0/T0方案三：利用555定時(shí)器YCCYCC其放電時(shí)間t2=其放電時(shí)間t2=RtCln"-2Vcc/3).；(0-Vcc/3)=07RtCGNI)如圖所示為用555定時(shí)器和溫度傳感器構(gòu)成的多諧振蕩器的電路。接通電源的瞬間，電容器C上得電壓為0，引腳2和引腳6的電位均小于VCC/3.由555定時(shí)器的原理可知，輸出V0=1，定時(shí)器內(nèi)部放電管截止。此后，電源VCC通過熱敏電阻Rt對(duì)C充電，引腳2和引腳6的電位逐漸升高，當(dāng)升高到2Vcc/3時(shí)，輸出端跳變?yōu)榈碗娖?，這時(shí)定時(shí)器內(nèi)部放電管導(dǎo)通，C通過RT和放電管放電，引腳2和引腳6的電位逐漸降低，當(dāng)降低到Vcc/3時(shí)，輸出端又跳變?yōu)楦唠娖?，定時(shí)器內(nèi)部放電管截止。從而形成矩形脈沖信號(hào)。其充電時(shí)間t1=RtClnVcc-Vcc/3)/(Vcc-2/3Vcc)=07RtC多諧振蕩器的周期t為t=t1+t2=1.4RtC,由于Rt隨溫度的變化而改變，因此只要求出振蕩周期就可以得到Rt，進(jìn)而求出溫度值。

其充電時(shí)間t1=綜上所述：采用方案二制作，因?yàn)榉桨付?，不僅電路成本小，而且電路簡(jiǎn)單,便于與超聲波測(cè)距模塊相結(jié)合，作為超聲波測(cè)距的溫度補(bǔ)償。系統(tǒng)框圖:Lcd1602熱敏電阻與電容單片機(jī)電阻與電容Lcd1602熱敏電阻與電容單片機(jī)電阻與電容遇到的問題和解決的辦法：首先要先進(jìn)行方案的論證，當(dāng)選定方案之后，要進(jìn)行硬件上的驗(yàn)證，當(dāng)選擇方案二時(shí)，由于在之前不了解單片機(jī)端口的特性，因此單單套用如下圖所示的原理圖，是無法完成溫度的測(cè)量的。012■■012■■,-^1H|>01PA01.n」I54JM圖2檢測(cè)裝置的硬件電路上面電路的原理假設(shè)P1.1和P1.2為輸入狀態(tài)，通過使P1.0為輸出高電平給電容充電，直至為電容充滿，此時(shí)使P1.0為低電平，同時(shí)打開定時(shí)器且一直對(duì)P1.2腳進(jìn)行檢測(cè)，判斷P1.2腳是否為低電平，當(dāng)檢測(cè)到低電平時(shí)，停止計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)的時(shí)間為Tt。按同樣的道理設(shè)置P1.1進(jìn)行計(jì)時(shí)，同樣計(jì)時(shí)的時(shí)間記為T1。根據(jù)公式可得熱敏電阻的阻止為Rt據(jù)公式可得熱敏電阻的阻止為Rt=R1XT./Ti(R1為精密電阻，選擇為10K。)。但是由于我們所使用的單片機(jī)是STC系列的。分析發(fā)現(xiàn)會(huì)覺得其端口的P1，P2,P3的I/O口無法實(shí)現(xiàn)上述的原理是因?yàn)?1單片機(jī)的I/O口內(nèi)部除了P0口之外，

都接有上拉電阻，因此必然會(huì)對(duì)于電容的充放電會(huì)有所影響的。其影響過程是例如假設(shè)電容已經(jīng)充飽電，此時(shí)當(dāng)使P1.0為低電平時(shí)，電容通過電阻R1放電，此時(shí)用定時(shí)器檢測(cè)電容放電的時(shí)間，由于在電容放電的過程中因?yàn)镻1.1為高電平，并且P1.2內(nèi)部還有上拉電阻，所以當(dāng)電容通過P1.0放電的同時(shí)，又會(huì)造成P1.1和P1.2對(duì)電容充電，因此用單片機(jī)的I/O口無法完成電容的放電時(shí)間的檢測(cè)。在51單片機(jī)中，P1，P2,P3口都接有上拉電阻，因此必定會(huì)對(duì)電容的放電有所影響。不過對(duì)于P0口（其端口電路如下圖所示），當(dāng)P0端口作為數(shù)據(jù)/地址總線使用時(shí)（用于外部RAM的訪問），此時(shí)其電路輸出驅(qū)動(dòng)的形式是推挽輸出。。地址/數(shù)據(jù)控制Vcc讀禎存器MUX讀禎存器MUX讀引腳而當(dāng)將P0口作為輸入輸出端口使用時(shí)，由于T1管是截止的，因此其輸出是漏極開路輸出的形式，當(dāng)將其作為輸入口使用時(shí)，只需要設(shè)置為T2為截止，即向鎖存器寫1，這時(shí)P0.X相當(dāng)于懸空，可以實(shí)現(xiàn)不影響電容的放電，這樣檢測(cè)電路的部分就可以完成了。為了檢測(cè)電容的放電時(shí)間必須要用到P0口，對(duì)于電容的充放電就采用P1口，此時(shí)肯定是不可能用到P0口的，因?yàn)榇藭r(shí)的P0口是漏極開路的形式，根本就無法提供電流給電容進(jìn)行充電。同時(shí)又為了能讓精密電阻對(duì)電容的充放電和通過溫敏電阻對(duì)電容充放電互不干擾，還需要將其分開成兩個(gè)部分。所以就將上圖的電路原理圖修改成方案二圖所示的電路原理圖。誤差分析：在本程序中通過office中的excel采用公式擬合的方法求得電阻和溫度之間的函數(shù)關(guān)系y=1E-10x"6-5E-08x"5+8E-06x"4-0.0008x"3+0.0446x"2-1.6593x+32.774（其中E是表示以10為底的幕函數(shù)）由于熱敏電阻的非線性嚴(yán)重、互換性差，因此當(dāng)溫度升高時(shí)其所對(duì)應(yīng)的溫度誤差會(huì)越來越大，因此為了消除誤差，在每隔溫度間隔之后，調(diào)整所對(duì)應(yīng)的溫度值，其調(diào)整的數(shù)值的大小是通過用微軟公司的MicrosoftVisualC++6.0軟件

來進(jìn)行校對(duì)正確度的，調(diào)整過程是讓自變量X不斷遞增，此時(shí)便能夠輸出上述函數(shù)關(guān)系對(duì)應(yīng)的y值，此y值即為對(duì)應(yīng)的熱敏電阻的阻值（見”5.芯片手冊(cè)”文件夾中“公式擬合測(cè)試”）。將函數(shù)關(guān)系所得到的溫度值與表格（放在文件夾5.芯片手冊(cè)的10K3950熱敏電阻.doc）中的中間值（Rcen）進(jìn)行相比較，每隔一段溫度值之后，就進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。此即為溫度誤差的調(diào)整過程。（注意：由于公式擬合之后，這是一個(gè)多項(xiàng)式的函數(shù)，當(dāng)x不斷增加時(shí)，會(huì)使得所對(duì)應(yīng)的y值為負(fù)值，即電阻出現(xiàn)負(fù)值，很顯然這是個(gè)錯(cuò)誤的。又由于所形成的擬合公式的數(shù)據(jù)是從0°C開始進(jìn)行擬合的，因此利用本程序來作為測(cè)量環(huán)境中的溫度時(shí)，必須限定在一定的溫度范圍之內(nèi)（0—70C），如果要測(cè)量環(huán)境中低于0C時(shí)，必須要修改擬合公式。）程序流程圖:'+■+-'+■經(jīng)過熱敏放電的時(shí)++++-++---d 卜--- .：iMjsensiiivtlimeii+---ii--T ::誤關(guān)調(diào)整:—-dF—■ii1111T、111: 1: 1■4—+—iiiii__5卜---JHli : 1 1 :+ +: P11+-+++'【5次作為平一tL，如果小J^+11JIII+1—JII—+l^^rl+II