基于PN温度测量系统设计论文(C语言)--189876772
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智能仪器设计基础
课 程 设 计 报 告
论文题目： 基于1N4007温度测量电路设计
学院(系)： 电子信息与自动化学院
班 级：
学生姓名：
指导教师：
基于PN结的温度测量系统设计
摘要：
本文给出了一个基础PN结的温度测量系统方案。PN测量环境温度的温度特性。本文详细介绍了恒流源、放大电路、AD采样电路、LCD液晶设计方法、硬件连接电路和软件编写思路，其中详细介绍了线性插值的数据处理方法。
关键字：二极管 温度 非线性校正
正文：
一、原则与总体方案
1.1、二极管(PN结)特性：
晶体二极管是由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，界面两侧的相互抑制使载流子的扩散电流增加，导致正电流，并与电压成指数有关。
1.1.电流-电压特性：
理想PN结的正电流IF和正向压降VF关系如下：IF= Is*exp【-e*Vf/(k*T)】式中,-e为电子电量;k玻耳兹曼常数；T绝对温度；Is和PN与结构材料的禁带宽度和温度有关.在此基础上得出结论PN结的正电压Vf与热力学温度T的关系，从而证明半导体PN在一定的温度范围内是一种性能优异的温度传感器。
1.1.2温度特性：
半导体二极管的温度特性曲线温度对二极管的性能有很大的影响。当温度升高时，反向电流将增加指数规律，如硅二极管温度每增加8℃，反向电流将增加约两倍；锗二极管温度每增加12℃，反向电流大约翻了一番。此外，当温度升高时，二极管的正向压降会减小，每增加1
半导体二极管的温度特性曲线
据资料介绍：恒流
模式下，If=If0,1n=If/If0=0,有:S=(Vg0-Vf0)/T0-(kB/q)*(1 1nT/T0).因1nT/T0是T的缓变函数， S在不宽的温度范围内，S近似常数。
1.主电路方案分析：
1.2.1恒流源：
为确保整个温度测量范围内的整个温度测量范围PN结的正向电流恒定，PN结的正偏置由恒流源驱动。采用三极管的特性和特殊电路，使二极管的电流始终为100uA左右。
1.2.2电桥设置：
放大器通过电桥连接放大传感器变化电压的差异。电桥由两个电阻和二极管并联组成，将电压输入放大器的正负两端。通过理论分析和模拟实验选择合适的电桥电路参数。
1.2.设置放大电路：
PN结电压的变化是一个微弱的信号，当温度每变化1度时，结电压的变化约为2mv左右，后续电路处理前需要放大。采用三运放高共模抑制比放大电路，放大电桥两端的差模信号。放大电路或仪器放大器可以由三个独立的放大器组成AD根据电路的实际情况设置620。(AD620供电范围为正负2.3V到正负18V，功耗低，精度高)。
1.2.4滤波电路：
一阶无源RC低通滤波器的截止频率为50HZ。
1.2.5AD转换：
采用8位的AD转换元件AD0809可用于8位数据线和CPU并口通信AD0809对于这个设计，精度已经达到了，所以没有使用SPI通信的12位AD7841等多位的AD转换器件。
1.2.6处理器：
采用单片机STC89C52(32个IO口，8KB的Flash等等。AD的ARM处理器，因为它会有大量的硬件资源，不熟悉它的操作会增加程序设计的难度。因此，综合考虑，对于本设计，一般单片机的成本性能较高。
1.2.7显示部分：
采用液晶LCD1602，可设置8位数据端口，2行显示，5*7点阵等。
1.3 DS18B20介绍：
DS18B20是单总线测温器件，具有线路简单、体积小的特点。由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议是在一条数据线中实现数据的双向传输STC89C对于51单片机，硬件上不支持单总线协议。因此，必须使用软件来模拟单总线的协议顺序DS18B访问20芯片。 DS18B20有严格的通信协议，确保数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几个信号的时序：初始化时序、读时序和写时序。所有时间序列都以主机为主设备，单总线设备为从设备。每个命令和数据的传输始于主机主动启动写作时间序列。如果要求单总线设备返回数据，主机需要在写作命令后启动读取时间序列来完成数据接收。数据和命令的传输处于低位。
1.4实验原理：
整体设计思路：当PN结(以后用二极管表示)电流恒定后，二极管两端的电压变化主要与之相关