本测量系统通过电桥电路和温度传感器将温度转变为相应的电信号， 指针型仪器读出，简单，方便，直观，能保证一定的精度，使人们能够在日常生 活中知道自己所处环境的温度。在文章后面，又给出了该测量电路与
器、单片机以及数码管的结合实现，使该测量系统成为数字温度测量系统。
A/D转换 并通过
二、电路图
R li3
■ 6
\"lOOflp
RJ 10k
\\c
2
I~' loop
RZ Q
MF51
KPi
5000
三、电路工作原理
热敏电阻RT和R1、R2、R3及RPI组成一个测温电桥。在温度为20E时.选 择R1和R9并调节RP、使电桥平衡。当温度升高时，热敏电阻的阻值变小，电 桥处于不平衡状态.电桥输出的不平衡电压，由运算放大器放大，放大后的不平
衡电压引起接在运算放大器反馈电路中的微安表的相应偏转，从而显示相应温 度。热敏电阻选用的阻值在500— 50000范围之内。
四、电路分析
1、电桥的基本知识及上述电路电桥分析 电桥的基本电路如图1所示
I1
Ui R1+R2
R3 + R4 12
⑴电桥输出电压：
U
o
— ab — ad I iRi 一 12R2
&只3 - R? R4 U
(RI+R2)(R3+R4)
i
UU
(2)电桥的平衡条件
R R3 = 2 4
RR
(3)电桥的灵敏度 如电桥开始处于平衡状态
,当各桥臂电阻发生微小变化时电桥失去平衡，其输出
Uo
=(尺+忖(& + °&)卡2+恨)(艮+°艮)比 (Ri + ARi+ R2 +讣2畑 +AR3+ 艮 + 恨)
一般心R很小，即iRvvR,又电桥开始时平衡，即
R1 R3 = R2R4
所以
RR2 严R AR2丄也R3也R4
2()Ui
(R + R2) R1 R2 R3 R4
实际使用中，为了简化桥路设计，同时也为了得到电桥的最大灵敏度， 往往取桥 臂电阻相等，即
R2
若：…
半桥单臂接法：
Ro
\"R0
Ro
Ui
'
电桥电路的灵敏度为
4R0
SB
AR0/R0
U0
故图
1所示电路的灵敏度为 S=Uo/4
因此，适当增加图1所示电路的工作电压，可以提高电路的灵敏度。
五、图1所示电路转变成数字温度测量电路
1、电路结构图
只要将图1所示电路运算放大器的输出端 6的输出电压通过采集电路连接 到A/D 0804
的电压输入端，再将 A/D转换器的输出端连接到单片机 AT89C51 的P1端口，而数码管接在单片机的 Po端口，接受单片机输出的温度数字信号, 即可实现数字温度测量系统。电路结构图如下图所示
2、硬件实现
(1) A/D转换电路
/ le :: / 17 /16 /—15 Q12O1 *5V 心20 O
(3 ~U Z 5 1 /~rr /~[2 / 百 7E3 C3
】
9
lOK
150T
P2 J t 2
CS 莎 咏 VETF 3 P2 3
IHTR S
AGHD 8 To^
----- 1
PO ADOB04
图4 A/D转换电路
A/D转换器的采集转换速度远大于实际温度的变化速度，因此在这里省去(2) A/D转换器与AT89C51的连接
因为 了采集电路。
图5 A/D转换器与AT89C51的连接
(3)显示电路
LI
电 LJ
巧 --3 - .4 _.5 1 Li
毎 A- T：
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I-LII ] .
2 3
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图6 显示电路
六、心得体会
通过课程的学习和本次测量系统的设计，使我了解到了传感器的原理和应 用，让我对传感器有了更深刻的认识。传感器是现代测量技术中所不可缺少的, 是实现各种自动控制所不可或缺的桥梁。 传感器技术是每个本科生所必须了解并 掌握的技术。在本次测量系统的的设计中，我查阅了很多传感器和精密测量系统
的书籍，让我学到了很多知识，也熟悉了一些电路仿真软件的应用， 对以后的学 习和工作大有裨益。
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