熱敏電阻總結(jié)

熱敏電阻測溫度系統(tǒng)功能：利用熱敏電阻作為媒介元件，測環(huán)境溫度性能指標：本系統(tǒng)是一款體積小，供電電壓只需5V，測量溫度范圍0~65攝氏度。具有操作簡單，使用靈活的特點，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）和負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。本電路采用的是負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC），當溫度越高時電阻值越低，并且由于其存在非線性特性，使得最終測得的溫度值的誤差會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)操作簡單，只需接通5v電源，便可測其環(huán)境中得溫度。方案論證：方案一：測量熱敏電阻的阻值變化可用C8051F330的比較器（Comparator_A）和定時器（Timer_A）。測量電路只需要一個參考電阻和一個電容再加熱敏電阻就能實現(xiàn)，如圖所示。GNI)將Comparator_A的CA0端接外部信號，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，CA0端電壓高于CA1端電壓，CAOUT輸出1。讀Timer_A的計數(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CA0端電壓降至0.25Vcc時，Comparator_A輸出翻轉(zhuǎn)，CAOUT輸出0,Timer_A通過捕獲到下降沿，觸發(fā)定時器中斷，讀出捕獲值tl。C6通過Rref放電到0.25Vcc的時間time_ref=t1-t0。再對熱敏電阻Rsens充電和放電，同樣測出C6通過Rsens放電到0.25Vcc的時間time_sens。由下面的公式可以計算出熱敏電阻（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C充電，延遲一段時間后（延遲時間可長一點，使電容保證充滿電）當使電容充滿電后，此時使P1.0為低電平，同時啟動單片機內(nèi)部計時器開始計時，檢測P0.0口狀態(tài)，當P0.0口檢測為低電平時，停止計時，單片機計時器記錄下從開始放電到P0.0口轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r間T0。同理可求出通過熱敏電阻對C充電的時間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定時器YCCYCC其放電時間t2=其放電時間t2=RtCln"-2Vcc/3).；(0-Vcc/3)=07RtCGNI)如圖所示為用555定時器和溫度傳感器構(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定時器的原理可知，輸出V0=1，定時器內(nèi)部放電管截止。此后，電源VCC通過熱敏電阻Rt對C充電，引腳2和引腳6的電位逐漸升高，當升高到2Vcc/3時，輸出端跳變?yōu)榈碗娖剑@時定時器內(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，當降低到Vcc/3時，輸出端又跳變?yōu)楦唠娖?，定時器內(nèi)部放電管截止。從而形成矩形脈沖信號。其充電時間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，進而求出溫度值。

其充電時間t1=綜上所述：采用方案二制作，因為方案二，不僅電路成本小，而且電路簡單,便于與超聲波測距模塊相結(jié)合，作為超聲波測距的溫度補償。系統(tǒng)框圖:Lcd1602熱敏電阻與電容單片機電阻與電容Lcd1602熱敏電阻與電容單片機電阻與電容遇到的問題和解決的辦法：首先要先進行方案的論證，當選定方案之后，要進行硬件上的驗證，當選擇方案二時，由于在之前不了解單片機端口的特性，因此單單套用如下圖所示的原理圖，是無法完成溫度的測量的。012■■012■■,-^1H|>01PA01.n」I54JM圖2檢測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，此時使P1.0為低電平，同時打開定時器且一直對P1.2腳進行檢測，判斷P1.2腳是否為低電平，當檢測到低電平時，停止計時，設(shè)計時的時間為Tt。按同樣的道理設(shè)置P1.1進行計時，同樣計時的時間記為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是STC系列的。分析發(fā)現(xiàn)會覺得其端口的P1，P2,P3的I/O口無法實現(xiàn)上述的原理是因為51單片機的I/O口內(nèi)部除了P0口之外，

都接有上拉電阻，因此必然會對于電容的充放電會有所影響的。其影響過程是例如假設(shè)電容已經(jīng)充飽電，此時當使P1.0為低電平時，電容通過電阻R1放電，此時用定時器檢測電容放電的時間，由于在電容放電的過程中因為P1.1為高電平，并且P1.2內(nèi)部還有上拉電阻，所以當電容通過P1.0放電的同時，又會造成P1.1和P1.2對電容充電，因此用單片機的I/O口無法完成電容的放電時間的檢測。在51單片機中，P1，P2,P3口都接有上拉電阻，因此必定會對電容的放電有所影響。不過對于P0口（其端口電路如下圖所示），當P0端口作為數(shù)據(jù)/地址總線使用時（用于外部RAM的訪問），此時其電路輸出驅(qū)動的形式是推挽輸出。。地址/數(shù)據(jù)控制Vcc讀禎存器MUX讀禎存器MUX讀引腳而當將P0口作為輸入輸出端口使用時，由于T1管是截止的，因此其輸出是漏極開路輸出的形式，當將其作為輸入口使用時，只需要設(shè)置為T2為截止，即向鎖存器寫1，這時P0.X相當于懸空，可以實現(xiàn)不影響電容的放電，這樣檢測電路的部分就可以完成了。為了檢測電容的放電時間必須要用到P0口，對于電容的充放電就采用P1口，此時肯定是不可能用到P0口的，因為此時的P0口是漏極開路的形式，根本就無法提供電流給電容進行充電。同時又為了能讓精密電阻對電容的充放電和通過溫敏電阻對電容充放電互不干擾，還需要將其分開成兩個部分。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重、互換性差，因此當溫度升高時其所對應(yīng)的溫度誤差會越來越大，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

來進行校對正確度的，調(diào)整過程是讓自變量X不斷遞增，此時便能夠輸出上述函數(shù)關(guān)系對應(yīng)的y值，此y值即為對應(yīng)的熱敏電阻的阻值（見”5.芯片手冊”文件夾中“公式擬合測試”）。將函數(shù)關(guān)系所得到的溫度值與表格（放在文件夾5.芯片手冊的10K3950熱敏電阻.doc）中的中間值（Rcen）進行相比較，每隔一段溫度值之后，就進行相應(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，這是一個多項式的函數(shù)，當x不斷增加時，會使得所對應(yīng)的y值為負值，即電阻出現(xiàn)負值，很顯然這是個錯誤的。又由于所形成的擬合公式的數(shù)據(jù)是從0°C開始進行擬合的，因此利用本程序來作為測量環(huán)境中的溫度時，必須限定在一定的溫度范圍之內(nèi)（0—70C），如果要測量環(huán)境中低于0C時，必須要修改擬合公式。）程序流程圖:'+■+-'+■經(jīng)過熱敏放電的時++++-++---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