文档介绍：
引言
随着“信息时代”的到来,作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进
步,其应用领域越来越广泛,对其要求越来越高,需求越来越迫切。传感器技术已成为
衡量一个的重要标志之一。因此,了解并掌握各类传感器的基本
结构、工作原理及特性是非常重要的。
由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号,使得人们可以
利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制,但是它们都不同程度地存在温漂和非
线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。
因此,不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适
当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求,而且只有通过对传感器应
用实例的原理和智能传感器实例的分析了解,才能将传感器和信息通信和信息处理结合
起来,适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面,传感器的被测信号来自于各
个应用领域,每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效,各自都在开发研制适合应
用的传感器,于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重
要的一类传感器。其发展速度之快,以及其应用之广,并且还有很大潜力。
为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用
途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而
开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合,详细地讲述
了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程,以及实现热电转换的原理过程。
本设计应用性比较强,设计系统可以作为生物培养液温度监控系统,如果稍微改装
可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度
检测,利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方
便,控制灵活等优点。
本设计系统包括温度传感器,A/D 转换模块,输出控制模块,数据传输模块,温度
显示模块和温度调节驱动电路六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。
整个系统的核心是进行温度监控,完成了课题所有要求。

1 设计要求
控制要求
(1)生物繁殖培养液的温度要保证在适于细胞繁殖的温度内,这主要在控制程序
设计中考虑。温度控制范围为 15 ~25,升温、度,
保温阶段温度控制精度为度。
图温度控制曲线
(2)微机自动调节正常情况下,系统投入自动。
(3)模拟手动操作当系统发生异常,投入手动操作。
(4)微机监控功能显示当前被控量的设定值、实际值,控制量的输出。
受控对象的数学模型
生物繁殖的培养液主要用于生物的繁殖研究,而温度是影响生物繁殖的重要因素。
本系统要求长时间监视培养液的温度,并对当前的温度进行控制。本控制对象为生物繁
殖用培养液,采用继电器进行控制。
2 系统的硬件配置
单片机和系统总线
单片机:PIC16F877A(PIC16F877A 为美国 MICORCHIP 公司生产的带 A/D 转换的 8 位单
片机)。
显示系统:商用计算机。
用户内存:256M RAM。
系统总线:RS-232-C 接口(又称 EIA RS-232-C)RS232 C 有 25 条线,,分为5 个功能
组,包括 4 条数据线,11 条控制线,3 条定时线,7 条备用线和未定义线。
操作系统:Windows 2000。

硬件介绍
计算机工作的外围电路设备
(1)温度传感器
温度传感器采用补偿型 NTC 热敏电阻其主要性能如下:
①补偿型 NTC 热敏电阻 B 值误差范围小,对于阻值误差范围在 5%的产品,其一致
性、互换性良好。适合于一般精度的温度测量和计量设备。
②外型结构和尺寸:
图温度传感器结构尺寸图
③主要技术参数:
时间常数≤30S
测量功率≤
使用温度范围-55~+125℃
耗散系数≥6mW/℃
额定功率
④降功耗曲线:
图温度传感器功耗曲线图
(2)核心处理单元 MicroChip PIC16F877A 单片机
MicroChip PCI16F877A 单片机主要性能:

具有高性能 RISC CPU
仅有 35 条单字指令。
除程序指令为两个周期外,其余的均为单周期指令。
运行速度:DC-20M 时钟输入。
DC-20