温湿度计论文（精选12篇）
温湿度计论文 篇1
寒冬降临,温度和湿度都是我们比较关注的数据,恰巧手头上有一些一位的绿色数码管,绿色的数码管显示效果也不错,于是就想到了用绿色的数码管进行我的制作。经过一番功夫,制作了一个比较小巧有趣的数字温湿度计。
用两块经过切割后的较小长方形洞洞板前后固定,前面观看只有四个数码管,很是小巧,左边两个为红色数码管,右边两个是绿色数码管,数据显示分为两种不同的颜色,用于区分显示温度值和湿度值,主控芯片在后面的洞洞板上面焊接,前后固定起来,减少占据面积,而且可以方便摆放。题图中显示的是湿度的显示界面,H是湿度的英文头字母,数据值为百分比。湿度和温度能切换显示,切换时间大概为6s。在显示不同的数据时按下按键可以设置相应数据的最大值,当数值到达或者大于设定的最大值时,显示数字的两位数码管会以0.5s闪烁起来,从而引起提醒。
总体电路图如图1所示。
好了,介绍完毕之后就来到我们的制作过程了:
所需器件
STC11F02主控为20脚的单片机1块
DHT11温湿度传感器1个
一位红色数码管2个
一位绿色数码管2个
7cm×9cm的洞洞板1块
12MHz晶振1个
30pF贴片电容2个
9012三极管4个
4700贴片电阻8个
1 k贴片电阻2个
2k贴片电阻2个
4.7k贴片电阻1个
小型微动开关2个
20脚IC座1个
铜柱子2个
排线若干
制作过程
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制作过程不难但是要细心处理,首先把7cm×9cm的洞洞板用裁刀在长的一边切割为3部分,我们只需要左右两边,就是留有两个大孔的两边,用于焊接作品的前后部分,面积大概为5cm×3cm的大小,中间部分自己留着以后有需要的时候再用吧,这部分我们这里没有用上。
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先焊接数码管部分,如图所示摆放好数码管,左边两个为红色的数码管,右边为绿色,中间隔着有一定的距离,数码管放置在偏上的位置,这有利于后面其他元件的焊接。
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摆放好数码管后就可以焊接,这部分我们需要细心面对,因为数码管是一位的,管脚比较多,同时在程序中我们是用扫描的方式显示数码管的,因此在这里需要把四个数码管的相同显示段码的管脚连接起来,数码管的管脚图如图1电路图上面所示,我们先用较短的排线连接后,先连接左右两边两个数码管的段码管脚。
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测试左右两边两个数码管连接无误后就可以连接所有的数码管段码管脚了,连接的排线比较多,在这里我们第一要求的是连接无误,不要过多考虑线多外观不好看的问题,因为我们后面是把内部的连线藏在制作的内部的,外观看起来依旧很简洁,因此这里只需要你的细心连接。
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为了最终外观的简洁,我们要把尽量多的器件焊接在背面,因此我们把三极管也焊接在背面,如用剪钳把9012三极管减去较长的管脚,留下一部分长度,然后如图所示把三极管正面倒放在背面上,这样三极管的C极正好对应在数码管的共阳端,方便焊接起来。
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接下来是处理第二块洞洞板,在表面摆放好单片机IC座、晶振、按键和4脚的圆孔排针(用作DHT11的插座)的位置,注意分配好空间,IC座焊接在中央位置为宜。
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为了减少器件的占用空间,在这里焊接电阻和电容我们用上了贴片,贴片为0805的贴片,再小就很难焊接了,0805的电阻电容刚好能摆放在洞洞板的两个焊盘之间,如图所示,在单片机的相应IO口上面摆放好电阻后就可以焊接了,注意电阻电容要摆放整齐,不要越界!其他器件按照电路图的连接用焊锡连接起来。
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焊接好两块洞洞板,我们就可以用排线进行连接起来了,用一排8根和一排5根的排线,把控制数码管段码的8个IO口和控制公共端口的4个IO口还有电源正极引出来,先焊接好连接在单片机上面的一端,完成后如图所示。
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然后把连接在单片机上面的排线对应好关系连接在第一块洞洞板上面的数码管段码管脚上面,4个控制端口连接在三极管的基极(b极)上,正极的排线连接在三极管的发射极(e极)。
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最后,用两个铜柱子穿过两层洞洞板上面的大孔,用螺丝和螺丝母固定好,这样,繁杂的排线就集中在内部了,完成后如图就形成了最终形态,外观简洁并且小巧。在这里我们还要用排针把电源的正负极引出来。
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把下载好程序的单片机和DHT11探头插在相应的IC座上面就完成了!
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接入5V的电源,作品就可以正常工作了!温度和湿度就能切换显示了,如图所示是为显示温度的界面,图中显示的数值是17℃。红绿色数码管交替显示不同的数值,有趣吧?快点把这个迷你的数字温湿度计放在你的书桌上吧!
程序讲解
1.DHT11
本制作的主要温湿度传感器是采用了国产的DHT11,是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,关于它的详细资料可以参考DHT11的数据手册,在这里着重提一下它的时序,它的时序读取跟DS18B20温度芯片有点相似,都是单线传送数据的,即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte (40Bit)组成。一次通讯时间最大3ms,数据分小数部分和整数部分,DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,操作流程如下:一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和
校验和数据为前四个字节相加。
传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据(湿度、温度、整数、小数)之间应该分开处理。如果,某次从传感器中读取见表1中的5Byte数据。
由以上数据就可得到湿度和温度的值,计算方法:
humi (湿度)=byte4.byte3=45.0(%RH)
temp (温度)=byte2.byte1=28.0(℃)
jiaoyan(校验)=byte4+byte3+byte2+byte1=73
DHT11读取湿度和温度程序如下。
一般我们是采用CPU延时的方法达到时序所要求的时间,因为我们这里用的单片机是STC11F02,是1T的单片机,延时自然跟平常的单片机有所不同,要得到正确的延时可以运用某些软件帮组计算,在这里介绍一款比较常用的计算延时的软件:单片机小精灵。这款软件可以快速帮助我们计算出不同时钟周期的不同延时。下面两个是针对这款单片机用软件帮助计算出来的两个重要延时函数。
当然,你也可以运用设置定时器的方法得到更加准确的延时,这些都由个人习惯进行编写吧。还要注意的是我们在读取DHT11返回数据的时候,不能直接用while (!data)这些类似的用while语句等待DHT11返回信号,即似你正确的编写了时序,某些时候由于电源的不稳定等等问题,会导致错过了DHT11芯片的返回信号的时间,得不到返回信号的话,单片机就会一直运行在while语句上面,从而导致了CPU的死机,当我们要等待返回信号时,最好是在while语句里面与上一个可以返回0值的变量,一般的操作为:while((!data)&&count++);其中count为unsigned char类型,这样当从机没有返回信号的时候,当count的值加到了255之后就会返回到0值,这样就可以退出while语句了,这样就可以进行下一次的读取,从而不会导致CPU运行处于死机状态。具体的程序编写可以参照电子制作网站程序。
2.状态机思想
一般我们都是运用CPU延时的方法处理按键和数码管的扫描,但这样做不利于单片机的实时处理,在这里我用了一个状态机的思想,比如一个按键命令解析程序就可以看作是一个状态机的简单例子:本来在A状态下,触发一个按键后切换到了B状态;再触发另一个按键后切换到C状态,或者返回到A状态。参照这种思想,在程序中我运用了定时器设置为5ms一个中断,然后每隔5ms去查看按键的状态,当检测到确定按下时再进行按键的内容,这样做就可以节省了CPU的运行,提高了实时性。同样,对于数码管的扫描我们同样运用了这个思想,把显示不同的数码管当作一个状态,同样每隔5ms显示一个数码管,当显示完了全部数码管之后返回显示第一个数码管,这样仅使用了一个定时器就可以处理了按键和数码管的扫描,当然一个定时器能做的事情还远远大于这些,只要我们认真考虑就可以提高了单片机的性能了。
3.按键
这个制作有两个按键,一个是启动设置最大值的按键,一个是调节最大值的按键。在显示不同的数据的时候按下启动设置按键就可以设置相应的最大值,在显示不同的数据的时候我们设置不同的标志就可以做到这点了,由于DHT11传感器的湿度误差在5%左右,因此在设置湿度最大值时,调节键是以步进5的数值递增的,湿度可以调节的最大值是为90,再递增就返回20了,因为参照数据手册,湿度的测量返回是20%～90%RH。温度的步进值是2,范围是0°～50°,这些都是参照数据手册而设定的。设置湿度的显示界面为“一—80”,绿色数码管显示的数字就是要设置的最大值。设置温度的显示界面为:“40——”,红色数码管为要设置的温度最大值。当测得的数据达到或者大于设定的值是,显示数字的两个数码管就会以大概隔0.5s的速度闪烁起来,从而引起注意,如湿度设置最大值为40时,当测得的湿度为36时,显示界面为“H—36”,这时,“36”就会闪烁起来。对已如何在扫描数码管的同时设置闪烁,总体思想还是运用了定时器,用定时器积累计算,当计算到0.5s时就设置一个标志,然后对显示段码进行屏敝,0.5s过后就恢复原来显示,这样就可以了,还是那句话,定时器合理运用可大大提高单片机的实时性!
具体的程序可以在电子制作官网www.ele169.com那里下载作参考。
温湿度计论文 篇2
一、教学内容
《温度和温度计》是教科版三年级下册《温度与水的变化》这一单元的第一课。本节课分成四个部分：一是比较水的冷热，引出温度的概念；二是观察温度计，观察其温度计的构造以及上面的刻度、标记和数字；三是摄氏度的读写;四是读出温度计指示的温度。
二、教学目标
知识与技能：
1、让学生掌握温度是表示物体的冷热程度，物体的温度可以用温度计测量。
2、让学生学会正确读、写摄氏温度。过程与方法：
1、观察常用液体温度计的主要构造。
2、识读温度计刻度上的数字。情感、态度、价值观：
1、让学生养成遵守测量工具使用规定的习惯。
2、培养了学生乐于提出观察中产生的问题，尝试对问题提出自己的看法。
3、培养了学生合作交流的能力。
三、教学重点
温度计的结构、摄氏温度的读与写、识读零下温度
四、教学难点
识读零下温度
五、教学方法
讲授法、观察法、练习法
六、教学资源
为每组学生准备温度计1支、小烧杯4个、热水、冷水。教师准备PPT。
七、课时安排
一课时
八、教学过程：
(一)比较水的冷热
1、引入：同学们，在生活中用手触摸过冷水和热水吗？有什么感觉？
2、出示冷热不同的两杯水，请学生用手触摸感知哪一杯温度高，哪一杯温度低，回答后指导：温度是感知物体的冷热程度的。讲述：温度的单位通常用摄氏度（℃）来表示，我们可以通过皮肤等触觉器官感知、比较物体的冷热情况。
3、师：我们再来感知一下，每个小组的桌上有四杯水（1号杯内装的是凉水，2号、3号杯内装的是温水，4号杯内装的是热水）。大家一起来完成下列活动：先把左手手指、右手手指同时分别插入1号杯和4号杯，比较它们的冷热，然后马上将左手手指、右手手指同时分别插入2号杯和3号杯，比较它们的冷热。
4、汇报。
5、师：我们再来一次，这次的要求是先把左手手指、右手手指同时分别插入2号杯和3号杯，比较它们的冷热，然后马上将左手手指、右手手指同时分别插入1号杯和4号杯，比较他们的冷热。
6、师：同样的四杯水，由于实验顺序不同，手指获得的感觉是不同的，那有什么办法可以准确地知道物体的冷热程度呢？（板书：温度计）
(二)观察温度计
1、出示温度计，我们要正确使用温度计，首先必须要认识这个温度计，了解它有哪几个部分组成？
2、分发温度计，提示：先想一想你准备怎么观察温度计，然后仔细观察。观察时注意温度计要小心拿放，谨防破裂。如果温度计的管子劈裂，请立即告诉老师。
3、学生观察温度计，教师巡视,汇报交流。
学生观察交流：在观察中，你们看到了哪些部分？（有的组发现了温度计上的数字，有的组发现了温度计上的刻度，有的组发现温度计上有温度的单位摄氏度（℃），还有的组发现了温度计上有最高温度和最低温度。）
师：PPT上出示了一张图片，我们一起来看一看温度计的组成部分。(温度计的构造:玻璃管、刻度、红色液泡)师：大家观察的都不错，老师这里有两个个问题，看看你们都解决了吗？如果没有，再速度地观察一下。课件中出示问题：
1、你观察的温度计上的每一小格表示多少？ 每一小格表示1℃
2、当你用手捂住温度计的玻璃泡时，温度计会发生什么变化？ 生：红色液柱升高了！
师：这说明了什么？（温度升高了）如果把温度计放在一个冷的环境里会怎样？（红色液柱会下降）。
常用的液体温度计是利用玻璃管内的液注随温度变化而上升和下降来测量温度的
（三）摄氏温度的读和写
1、PPT上出示图片，教师介绍怎样读温度计的温度和℃的读法。
2、在PPT上出示温度计的模型练习读数。
3、介绍温度的读法
以0为准，0上往上数，0下往下数
4、介绍温度的写法
1、“摄氏度”单用℃表示。
2、读数写在前，单位在后，零摄氏度以下的温度在数前面“-”号表示
5、学生练习读写温度。
12℃读作：十二摄氏度-4℃读作：零下4摄氏度 9摄氏度写作：9℃
零下8摄氏度写作：-8℃
5、教师强调：零上温度自0℃往上，数字越大，表示温度越高。零下温度自0℃往下，数字越大，表示温度越低。(四）读出温度计指示的温度
师：从不同的角度看温度计的液面，可以读出几个不同的温度，那我们应该选择哪个角度观察温度计上的读数作为所测得的温度呢？
课件出示应该怎么正确读数的
师：接下来我们来看看自己手心的温度温度到底是多少？ 课件出示 ：
1、一只手拿温度计的上端，被测量的手握住温度计下端的液泡。
2、在液柱不再上升或下降时读数。
3、读数时视线与温度计液面持平。（平视）
4、师：测得快的小组可以多测几位同学的手，如果有小朋友操作不对，要及时提醒他。
5、学生实验，交流汇报 总结
师：学到这里，你觉得自己在这节课中知道了些什么呢？有什么要注意的？（学生谈收获）
九、板书设计
温度和温度计
一、比较水的冷热
温度是感知物体的冷热程度的。单位：℃
二、观察温度计
温度计的构造:玻璃管、刻度、红色液泡
三、摄氏度的读写
读作：十二摄氏度，写作：12℃ 读作：零下4摄氏度，写作：—4℃ 读作：9摄氏度，写作：9℃
读作：零下8摄氏度，写作：-8℃
自制温度计 篇3
工具百宝箱
1一个汽水瓶
2一支透明吸管
3一支笔
4一把尺子
5水
6橡皮泥
7红色颜料
8一台冰箱
游戏中的科学
汽水瓶里的空气会受热膨胀，降水压进吸管，吃水柱就会上升。外界温度越高，水柱上升的高度越高。而外界温度降低时，瓶子里的空气遇冷收缩，吸管中的水柱就会下降。因而，我们看到自制温度计能够随着环境温度的变化而调整水位。
游戏DIY
1在汽水瓶中注入一大半的水，并放入一些红色颜料。
2用直尺在吸管上记下记号，每隔一厘米画一个符号。
把吸管插入汽水瓶，然后用橡皮泥把瓶口密封好，不要漏气。这樣，自制温度计就做好了。
4然后把温度计分别放在太阳下面、暖气片旁或冰箱里，记下吸管中的水位。
知识链接
趣谈密度计 篇4
一、密度计的构造和原理
多数密度计的构造如图1所示。它是用密封的玻璃管制成的。AB段的外径均匀, 是用来标刻度线的部分, BC段做成内径较大的玻璃泡, CD段的玻璃管做得又细又长, 最下端的玻璃泡内装有密度很大的许多小弹丸 (如铅丸) 等。
密度计是物体漂浮条件的一个应用, 它测量液体密度的原理是根据阿基米德原理和物体浮在液面上的条件设计制成的。设密度计的质量为m, 待测液体的密度为ρ, 当密度计浮在液面上时, 由物体浮在液面上的条件可知:密度计受到液体的浮力等于它所受的重力, 即F浮=mg。
根据阿基米德原理, 密度计所受的浮力等于它排开的液体所受的重力, 有F浮=ρgV排。
由上面两式可得ρgV排=mg, 即 排 (以下简称为①式) 。
从①式可看出, 待测液体的密度与密度计排开液体的体积成反比。液体的密度越大, 密度计排开液体的体积就越小, 不同密度的液体在如图1所示的密度计的玻璃管AB段的液面位置是不同的。若根据①式计算, 预先在玻璃管AB段标上刻度线及对应的数值, 就很容易测量未知液体的密度了。
为什么密度计要做成如图1所示的形状而不做成截面上下均匀的形状 (如图2) 呢?下面我们分析制作成如图1所示形状的密度计的好处。AB段截面均匀是为了便于标度 (批量生产时刻度线印制在纸上, 固定在AB段玻璃管内) ;下端DE段的玻璃泡内装有密度很大的弹丸是为了让密度计的重心尽量下移;BC段的玻璃泡做得较大是为了让密度计浮在液面上时其“浮心” (浮力的作用点, 即密度计浸在液体中液面以下部分的几何中心) 尽量上移;而CD段的玻璃管做得细而长为了增大重心和“浮心”间的距离。这样, 当密度计浮在液面上时, 在重力和浮力的作用下, 密度计能很快停止左右摇摆而竖直站立在液体中。若制成如图2所示的形状, 当测量密度较大的液体时, “浮心”下移, 与重心靠近, 密度计容易倾斜在液面上, 甚至横浮漂浮在液面上, 这样密度计读数就不准确, 或者根本无法读数。
二、密度计的刻度线间距为什么是不均匀的
密度计的刻度线间距是不均匀的, 也就是说相差相同数值 (密度的标定值) 的刻度线间距并不相等。无论是比重计还是比轻计的刻度线都是上疏下密。有人认为密度计刻度线之所以不均匀是由于它的截面上下不均匀造成的。这种说法是错误的。为了研究问题方便, 我们以图2所示的形状密度计为例, 设管的截面积为S, 装入弹丸后质量为m, 将它放入密度为ρ的液体中 (假设能竖直站立) , 浸入液面下的深度为h, 由①式可得 (以下简称为②式) 。
②式表明深度h与液体密度ρ成反比, 其函数关系图象如图3所示。从图3可以看出, 当液体的密度ρ等值增加时, 对应的深度h并不等值减小, 说明密度计的刻度是不均匀的。
对图1所示的密度计, 使用时截面不均匀的部分全部在液面以下, 有刻度的部分截面是均匀的, 对图3图象的分析仍适用于图1所示的密度计, 只是深度h不一定从点E算起。事实上完全可以把如图1、图2所示的密度计做成体积相同, 图1中的AB段与图2的截面积相同, 装入弹丸后二者的质量也相同, 放入同种液体中液面以下部分两者的体积相同, 两密度计的标度就完全相同了。由此可见, 密度计的刻度不均匀是由②式中h与ρ成反比例关系决定的, 与密度计的形状无关。
三、比重计和比轻计
实验室使用的密度计分为比重计和比轻计, 为什么不制造一支密度计既能测量密度大于水的液体, 又能测量密度小于水的液体呢?
如果要制作这样一种密度计, 为了读数准确, 当待测液体的密度较小时, 则图1中的AB段必须做得很长;当待测液体的密度较大时, 密度计容易倾斜, 达不到准确测量的目的。在这种情况下, 若要密度计竖直站立, 必须把CD段做得很长, 这样的一支密度计整体上比较长, 使用起来很不方便, 何况盛液体的容器本身具有确定的深度, 一般的量筒和透明盛液筒很难达到要求。所以实验室使用的密度计分为比重计和比轻计两种。比重计的1.0刻度线在AB段的最上面, 越向下刻度值越大。而比轻计的1.0刻度线在AB段的最下面, 越向上刻度值越小。
设一支实用的密度计的质量为m, AB段的截面积为S, 代入②式后, 即可得到该密度计的h-ρ函数关系, 根据这个函数关系可作出其h-ρ图象。
温度计教学反思 篇5
下面说说教学反思。
活用素材，调动课堂气氛
在课题导入部分，我考虑到这一节是整章书的开头，必须要有一个总领性的导入;而且学生第一次上全区公开课，有点紧张，必须要设计一个能让他们放松的开头。碰巧，当日是“20xx年广东国际旅游文化节”的开幕式。于是我先貌似随便的问了一句：“明天星期六了，大家有什么好的活动安排?”学生在这种环境下一开始自然不敢放肆，于是我让学生读了《广州日报》11月15日刊登的旅游文化节的活动安排。学生听到“美食节不设门票”，果然有所放松。然后我及时提问：“如果开幕式下雨怎么办?”有学生接口：“打伞去!”我又读了《广州日报》11月22日的一则新闻，引入“人工降雨”这一话题，完成了总领性的导入。然后追问：“水、雾、雨、雪、霜的本质都是水，是什么因素导致它们有不同的形态?”，这样就引出了“温度”。全过程耗时少，过渡自然，课堂气氛也得到放松。
在课堂中部，为了说明℃的读法，我引用了“新闻日日睇”当中一段，本土新闻人气节目、本土语言，也起到了调动课堂气氛、达成目标的作用。
重编教材，节省课时
教材安排了“自制温度计”的演示实验来说明常用的温度计是根据液体的热胀冷缩的规律制成的。我考虑到学生在小学自然已经学过了这一内容，而且自制温度计如果太小后排学生看不清楚，如果太大精确度难以保证，于是就取消了这一演示实验，转而布置为课后动手作业，从而节省了时间。今天收到学生作业，大多数都能完成，有几个精度还不错。
控制实验器材，集中学生注意力
以前做光学实验时，实验桌上实验器材太多，学生注意力易分散，课堂纪律很难保证。这次我吸取了教训，实验室温度计、体温计一样一样的发，同时鼓励学生观察，培养学生的观察能力，也有效的预防了学生走神。
事前预告，减少器材损耗
在“温度计的使用”环节，我根据教材编排目的，直接讨论出正确操作方法，节省了课时。同时贴出了错误的操作(实验室温度计拿出来读数、用体温计测沸水导致体温计损坏、在测量时温度计不竖直放置)，起到警示作用。后来实验时，学生操作普遍正确，也减少了器材损耗。
摄氏温标定标教学草率
本节课已经准备了冰块、沸水、未定标温度计。在设计教学过程时，没有考虑到“物尽其用”，对于摄氏温标定标这一内容处理草率，直接“灌”给了学生，没有动手操作。这也导致了后来学生交上来的“自制温度计”普遍没有准确刻度。
语言不够精炼
在引导学生观察过程中，语言不够精炼，指示不够明确，以致学生观察太过发散，对于重要细节(体温计“缩口”)反而没有注意到。在学生做出正确观察(量程、分度值)没有及时板书。在谈及体温计的特点时，语言条理性也有待提高，也没有相应板书。
实验操作设计有待完善
温度计的制作原理 篇6
所suǒ有yǒu的de物wù体tǐ都dōu具jù有yǒu热rè胀zhànɡ冷lěnɡ缩suō的de性xìnɡ质zhì，即jí受shòu热rè后hòu体tǐ积jī会huì发fā生shēnɡ一yí定dìnɡ程chénɡ度dù的de膨pénɡ胀zhànɡ，而ér失shī去qù热rè量liànɡ后hòu又yòu会huì缩suō小xiǎo。温wēn度dù计jì便biàn是shì利lì用yònɡ这zhè个ɡè原yuán理lǐ制zhì成chénɡ的de。
在zài相xiānɡ同tónɡ条tiáo件jiàn下xià，液yè体tǐ的de热rè膨pénɡ胀zhànɡ程chénɡ度dù要yào比bǐ固ɡù体tǐ大dà，所suǒ以yǐ当dānɡ温wēn度dù变biàn化huà时shí，温wēn度dù计jì玻bō璃lí管ɡuǎn中zhōnɡ的de液yè面miàn便biàn随suí之zhī上shànɡ升shēnɡ或huò下xià降jiànɡ。又yòu因yīn为wèi温wēn度dù计jì玻bō璃lí管ɡuǎn内nèi径jìnɡ很hěn细xì，液yè体tǐ体tǐ积jī在zài细xì管ɡuǎn中zhōnɡ呈chénɡ现xiàn出chū较jiào明mínɡ显xiǎn的de高ɡāo度dù变biàn化huà，所suǒ以yǐ我wǒ们men能nénɡ从cónɡ玻bō璃lí管ɡuǎn上shɑnɡ的de刻kè度dù看kàn出chū温wēn度dù变biàn化huà的de数shù值zhí。常chánɡ用yònɡ的de温wēn度dù计jì是shì水shuǐ银yín温wēn度dù计jì和hé酒jiǔ精jīnɡ温wēn度dù计jì。
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温度计带来的困惑 篇7
课上,我先让学生通过阅读明确了活动的任务,随后我把温度计发给学生,同桌合作完成测量和表格中的数据记录。令我惊讶的是,当我把温度计发给学生的时候,学生开始千方百计地让温度计显示的温度上升,以便于进行测量:有的在用嘴对着哈热气,有的用手摩擦,还有的把它拿到阳光下晒。
我惊讶地看着学生们热火朝天地忙碌着,终于忍不住喊停了学生的操作:“这个问题的关键在什么地方?”“老师,我知道,用手搓可以使它的温度升高!”“老师,可以用太阳晒!”所有学生思考的角度都集中在“怎样升温”,而没有一个学生意识到这里的温度并不需要实际达到,它可以转化为温度计上的刻度。我哭笑不得地说:“我们为什么一定要让温度升高呢?可不可以直接进行测量?”反应快的学生恍然大悟,原来只要找到温度计上的10℃刻度线就可以进行测量,而不必等中间的红线上升到10℃。很快,学生们都顺利地完成了实验。
电子湿度计的设计 篇8
温度的冷热变化或空气干湿程度的变化均会使人的口腔不适, 甚至诱发咽喉炎等多种疾病。如果能设计出一款便捷精准的仪器来监测或控制周围的空间环境, 将会使人们的生活更加舒适, 对工业生产也将十分有利。在众多湿度计设计产品中, 电子湿度计尤为灵敏可靠, 包括电阻式相对湿度计、电容式相对湿度计。这两种湿度计的基本原理都是利用一层膜, 湿度的变化会引起膜上离子导电性发生变化, 从而造成电阻值或者电容量有差异, 再通过电极即可测出湿度数值。其中, 电容式湿度计更灵敏精准, 对环境温度的适应范围也较宽, 即使在高温环境下进行测量也不失其灵敏可靠的特点。本文将为大家提供一款方便快捷的HS1101电容式电子湿度计的设计方案。
2 主要性能及指标
(1) 该电子湿度计的主控芯片为美国微芯公司的PIC16F877A单片机。 (2) 电子湿度计的精度:相对湿度值为±5%。 (3) 在相对湿度值小于10%或大于50%时, 电子湿度计能够进行系统报警。 (4) 使用数码管实时显示湿度值等相关信息。
3 总体设计方案
3.1 硬件设计方案
该电子湿度计具有以下功能:能够实时监测环境湿度, 当实际环境的湿度值不在预设范围内时, 在显示湿度值的同时LED灯亮起, 语音芯片报警。
总体器件组成: (1) 主机部分核心器件选用了PIC17 f877A单片机, 该单片机内含Flash存储器, 除了具备可直接驱动LED的优点外, 还具备兼容8051系列软硬件等特点。 (2) 利用HS1101湿敏电容作为电子湿度计的信号采集器件。当输入信号经振荡电路变换为脉冲频率信号后, 经滤波电路、整形电路加以处理, 最后送入单片机的16位定时/计数器T1。T1工作于方式1, 定时记录脉冲数后将数据存入内存缓冲区。 (3) 显示部分利用数码管显示湿度的实测值、标志位和报警值等。LED灯作为报警指示灯使用。 (4) 语音芯片是报警电路的一部分, 用于发出报警提示。
3.2 传感器外围电路设计
在传感器外围电路的设计中, 采用HS1101将电容值的变化转换成电压频率信号, 该频率信号可直接被单片机采集, 具有设计简洁、价格低廉等优点。电路原理如图1所示。
在本设计中, 对电容器HS1101的充电回路由NE555芯片所外接的电阻R3、R5与HS1101共同组成。放电回路由555芯片的7脚通过NE555内部的晶体管对地短路来实现。多谐波振荡器由NE555芯片第2脚、第6脚相连并引入到片内比较器构成。R3是保护电阻, 主要用于防止短路。
需要注意的是, 555定时芯片的供电电压必须在6V或6V以上。尽管555数据手册中叙述供电电压为5V时就能产生高于2.5V的电压, 能认作TTL的高电平, 但本次设计实际使用中无法达到这个标准。故本次设计555定时芯片的供电电压为6V。
充放电时间计算公式为:
占空比的计算公式:
输出频率计算公式:
由此可以看出, 空气相对湿度与555芯片输出频率存在一定线性关系。
3.3 显示部分
由于数码管具有显示清晰、成本低廉、使用方便、不受光线影响等特点, 故湿度值以及报警值主要由数码管完成。其工作过程主要是将单片机给出的数据送至口线, 通过74LS47共阳的译码器直接推动数码管进行数值显示。
3.4 语音控制和播放部分
声音报警电路部分采用时长为8s的语音芯片ISD1810, 该芯片具有操作简单、使用方便等特点。供电范围3-5V, 与单片机不存在电源不匹配的问题。在使用语音芯片之前把语音事先录好即可省去控制录音部分的接口。
4 总结
样机经过使用, 证明总体方案可行。制作价格也不贵, 且具有响应速度快、线性好、重复性好、测量范围宽、尺寸小等优点。
摘要：本文提供了一款便捷精准的电容式电子湿度计的设计方案。其中, 硬件电路主要由PIC16F877A单片机、HS1101电容式湿度传感器、NE555定时器电路、数码管显示部分以及语音报警部分构成, 该设计具有响应速度快、线性好、重复性好、测量范围宽、尺寸小等优点。
数字温度计的设计 篇9
随着生产的发展和技术的进步,精度、灵敏度、稳定度等各个参数的要求越来越高,数字式开始问世,数字式温度传感器输出的是数字信号,可直接与单片机连接,具有克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点[1]。该设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用。
由文献[2,3]可知,测量温度的方式有很多,常用的温度计多为管式温度计,不仅读数很不方便,还容易损坏。为此在DS18B20数字温度传感器技术的基础上制作了数字温度计,数码管直接显示温度,读数方便快易,而且电路简单、安全可靠。
1 系统方案设计
1.1 温度测量系统的总体设计
该温度测量系统主要通过传感器数字采集电路对周边环境进行温度测量及运算处理,并将处理的数据通过接口电路传送给单片机,单片机根据用户要求即设计人员设计开发的软件程序对数据进行运算,储存等,最后通过显示电路进行显示。整体设计框图如图1所示。
该系统的核心是集成温度传感器DS18B20,其核心技术就是可以直接输出数字信号[3]。由于温度传感器DS18B20是单线通信,所以软件设计部分必须考虑它的时序问题,以便更好地读数据和写数据。
在DS18B20间的任何通信都需要以初始化序列开始,如图2所示。一个复位脉冲跟着一个存在脉冲表明DS18B20已经准备好发送和接收数据。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时,总线上必须有强的上拉,上拉开启时间最大为10 μs。由于单线制只有一根线,因此发送接口必须是三态的。外电源供电的好处是I/O线上不需要加强上拉,而且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。
1.2 系统设计的电路图
系统工作时先由使用者设定温度值的上下限值,温度值输入后,这时LED显示器显示设定温度,以便操作人员核对设定温度,然后温度检测电路将测点的温度输入单片机,经软件滤波后作为实测温度,此后显示器将一直显示实测温度。本系统硬件主要包括单片机的最小系统、温度采集电路、键盘接口、显示电路、报警电路、驱动电路及串口通信等。数字温度计的电路图分为3部分:第1部分是温度传感器DS18B20与单片机之间的连接,该部分只有3根线,一根接地,一根接电源,还有一根接到单片机的P3.7只读端,该温度传感器是一块集成的芯片,所以温度处理以后直接由单片机读取即可;第2部分是温度的设置,选择矩阵式键盘,用8个I/O控制了16个按钮开关。由P00～P03循环输出低电平,然后检测P04～P07的状态,且都加上上拉电阻;第3部分就是电路的显示部分,温度上下限设置好了以后,传感器将温度值送到单片机进行处理,处理结果与设定值进行比较,然后在数码管上显示处理的结果。数码管的显示除了数字的显示外,还有处理结果的显示,即在进行软件设计的时候要进行代码处理。
文献[4]介绍了DS18B20可以采用2种方式供电,一种是采用寄生电源供电方式;另一种是外接电源供电方式。根据实际应用中的需要,选择寄生电源供电方式,可在无本地电源的情况下进行远距离测温。文献[5]介绍了传感器和单片机的接口技术,基于本文采用的温度传感器的单线通信,所以只需要在单片机中找一个通信口分配给它即可。综合以上信息,参考文献[6,7,8]完成了上述电路图。
2 软件设计
进行温度程序的设计应考虑如下几个问题:
(1) 实时采集温度;
(2) 温度显示:采用4位LED显示当前温度;
(3) 按键处理;
(4) 越限报警和处理:将采集到的温度值与预先设置值进行比较,若当前温度值越限,则产生报警信号。
软件设计主要有:主程序、键盘设定子程序、LED显示子程序、温度读取子程序等。初值设定子程序完成对温度上下限的设定及数据保存;温度读取子程序完成对温度传感器数据的读取,并通过LED显示子程序显示温度值。
参考文献[9]分别对温度的采集和处理进行了编程,并采取了文献中按键设计的一种,在其已有的程序上进行相关处理和改进,便得到的整个设计的软件设计部分。主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量温度值,其程序流程图如图3所示。
3 结 语
DS18B20集温度测量、A/D转换于一体,具有体积小、动态范围宽、测量精度高、单总线结构等特点。设计简单,控制方便,测量准确,测温范围宽,完全可以取代水银温度计和热敏电阻测量。利用单总线具有很强的扩展性,还可以组建多点的温度检测网络。
本文用8051单片机作为核心处理器对数字进行处理和控制,不但可以利用10进制实时显示温度值,还可根据需要设置控制温度的上下限,当温度超过设定值时,系统自动产生报警指示。由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送,因此,在对DS18B20进行程序编写时,必须严格保证读写时序,否则将无法读取测量结果。
参考文献
[1]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[2]孙传友.感测技术基础[M].北京:电子工业出版社,2001.
[3]孙传友.现代检测技术及仪表[M].北京:高等教育出版社,2007.
[4]沙占友.智能化集成温度传感器原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2002.
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[6]康华光.电子技术基础(模拟部分)[M].北京:高等教育出版社,1999.
[7]何宏.单片机原理与接口技术[M].北京:国防工业出版社,2006.
[8]周立功.单片机实验与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
“不准确温度计”题型解析 篇10
例1 小华做实验时发现一只温度计不准确, 把它和标准温度计一同插入水中, 发现当实际温度为2℃时它的示数为4℃, 当实际温度为82℃时它的示数为80℃。仔细观察, 发现它的刻度是均匀的。
(1) 请用x表示任意温度时这只温度计的示数, 用y表示这时的实际温度, 导出用x表示y的公式;
(2) 这只温度计的示数是26℃时, 实际温度是多少?
(3) 在什么温度时, 这只温度计的示数等于实际温度?
分析:由于这只不准温度计的刻度是均匀的, 所以温度增加相同的示数时, 实际温度的增加也是相同的。根据这一点, 我们可以试探性地写出:y=kx (k为一常量) 。但根据题中所述的实际情况, 当 x=0℃时, y不太可能为0℃。若设这时 y=b, 于是 y和 x的关系形式上应为:y=kx+b。
解: (1) 由题意可设:y=kx+b, 分别将 x=4℃时, y=2℃;x=80℃时, y=82℃代入 y=kx+b得:
undefined
解之, 得:k=1.05, b=-2.21℃
即:y= (1.05x-2.21) ℃
(2) 把 x=26℃代入 y= (1.05x-2.21) ℃
解得:y=25℃。
因此, 这只温度计示数为26℃时, 实际温度为25℃。
(3) 在 y= (1.05x-2.21) ℃中令 x=y即有:
x=1.05x-2.21, 解得:x=44℃。
所以在44℃时这只不准确温度计的示数与实际温度相同。
例2 有一支刻度不准, 但刻度均匀的温度计, 将它放入冰水混合物中时, 其示数为-2℃, 将它放入标准大气压下的沸水中, 其示数为102℃, 将它放入某液体中, 其示数为80℃, 则该液体的实际温度为多少?
分析:冰水混合物的温度为0℃, 标准大气压下沸水温度为100℃, 正常情况下它的每一小格表示1℃;而不准温度计实际温度为0℃时, 它是-2℃, 实际温度为100℃时, 它是102℃。因为它的刻度均匀, 每一小格表示的示数应为:[102℃- (-2℃) ]/100=1.04℃, 示数为80℃时显示的格数为:[80℃- (-2℃) ] ÷1.04℃约为78.85格, 所以80℃时的实际温度为:78.85×1℃=78.85℃。
解:由题意有:
[80℃- (-2℃) ] ÷ {[102℃- (-2℃) ]÷100} ×1℃=78.85℃
故示数为80℃, 则该液体的实际温度为78.85℃
小结:从上面这两道题, 我们可以看出解决不准确温度计的题目的方法比较多。例1是采取数学方法, 设出一次函数, 代入值求出一次函数表达式, 再进一步求解。例2也可用例1的方法来解, 请读者自己完成。例2是通过求出不准确温度计每一小格所表示的温度值, 进而求出所求温度在不准确温度计上所显示的格数, 再求出实际温度。你能用解例2的方法来解例1吗?
温度计的作用及使用 篇11
1.晶体、非晶体熔化和凝固实验（图1），利用温度计测量不同时间的温度，得出晶体、非晶体熔化和凝固的特点，也可以测出晶体的熔点和凝固点.
2.水沸腾实验（图2），利用温度计测量出水沸腾前和沸腾后的温度，得出沸腾的特点，也可以测出不同液体的沸点.
3.液化实验（图3），利用温度计测量出液体液化过程中的温度，得出液化的特点.
4.探究物质的比热容实验（图4），利用温度计测量出沙子和水的初温和末温，得出不同物质吸热升温快慢的本领.
5.探究不同燃料燃烧放出热量的实验（图5），利用温度计测量出水的初温和末温，来比较质量相同的不同燃料在充分燃烧时放出热量的多少.
6.探究影响电流热效应的因素实验（图6），利用温度计测量出瓶中液体的初温和末温，通过液体温度的变化来反映电流通过导体产生的热量的多少.
二、使用常用温度计
1.准备
（1）明确测量对象，初步估测待测对象的温度.
（2）根据估测值，选用合适量程的温度计，避免损坏温度计.
（3）认清温度计的分度值和零刻度线，以便准确读数.
2.操作
（1）温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中（即与待测物体充分接触），不要碰到容器底或容器壁.
测量液体温度时，下列做法哪个正确？（ ）.
（2）温度计玻璃泡浸入被测液体中稍候一会儿，待温度计的示数稳定后再读数.
温度计中的液柱在上升的过程中，它的温度比待测温度 ，假如经过18℃时，表示此时为 （液柱的温度/被测物体的温度）.温度计中的液柱稳定时，它的温度与待测温度 .
（3）读数时温度计的玻璃泡要继续留在被测液体中，视线与温度计中液柱的上表面相平.
如图8所示，甲、乙两图比较，正确的是 ，丙图中正确的是 ，俯视读数时，读数偏 ，仰视读数时，读数偏 （大/小）.
有两个温度计，它们的玻璃泡里装有同样多的水银，但是它们的玻璃管内径粗细不同，当把它们同时放在同一杯热水中时，则（ ）.
A.两水银柱上升的高度相等，温度计的示数相同
B.两水银柱上升的高度相等，温度计的示数不同
C.两水银柱上升的高度不相等，温度计的示数相同
D.两水银柱上升的高度不相等，温度计的示数也不同
三、改进常用温度计
1.将一刻度均匀但所标读数与实际温度不等的温度计，通过实验我们可以给它重新刻度，达到废物利用，节约资源的目的.
（1）假设用这支温度计测冰水混合物的温度时原刻度读数为4℃，相对于0℃，中间有4个刻度；
（2）用它测标准大气压下沸水的温度时读数为96℃，相对于0℃，中间有96个刻度；
（3）再用它测某液体的温度时，它的读数为27℃，相对于4℃，中间有23个刻度；
（4）通过计算分析可以得出此液体的实际温度.
分析过程 温度计的示数从4℃升高到96℃，中间原刻度相隔了96格-4格
=92格，实际上测量温度升高了100℃，所以每格的实际温度为
（100℃-0℃）/92格=25/23（℃/格）.
测量某液体的温度时，它的示数比插入冰水混合物中的示数升高了23℃，即27格-4格=23格，所以实际温度为
t=25/23（℃/格）×23格=25℃.
2.利用常用的玻璃管水银温度计可以改装成简易的温控开关
温湿度智能监测调节系统 篇12
温湿度智能监测调节系统采用STC89C52型号的单片机,配合(DHT)此系列智能化湿度/温度传感与GSM模块结合。此系统拥有设置上下限阀值自动调节温湿度功能。当系统在自动调节温湿度无效时,并且超过设置的温湿度安全值系统会自动发送报警信息到预先设定好的GSM模块上,将警报信息呈现到指定手机屏幕,使得接收人迅速了解实时情况。例如高压部门,为了防止空气湿度过大造成危害,就会用控制器跟加热器一起,给空气除湿;一些蔬菜大棚,机房等等运用此系统会大大降低人工成本来监测温度并且可以实现自动调节温湿度。由于其体积较小、功能多、并且价格低廉,所以其仍有很大发展空间,能够在很多领域得到应用。
1 设计的实现的两大功能
1.1 温湿度的测量与控制
DHT11采用电阻式感湿元件+NTC测温元件并且有专用温湿度传感技术和数字模块采集技术,这两种技术对使用的稳定性和可靠性就会有很好的保障,拥有体积小、响应时间短、处理速度快、价格低和抗干扰能力强等优点。系统运用DHT11数字传感器对周围环境进行温度与湿度数据的收集,实现对温湿度的智能监测调节。温湿度传感器对采集到的数据进行处理,通过单片机对外围电路的控制并且可通过按键设定温度及湿度的正常范围。当超出温度上限或湿度上限要求系统自动打开降温除湿装置;如果温度或湿度低于设定上限的阀值,要求系统能够自动打开加热、加湿设备从而达到对周围温湿度的控制。
1.2 GSM远程报警
此系统采用华为的GSM模块GTM900。单片机将实现设定好的短信通过AT指令讲短信传递给指定手机号码上。
2 系统电路的设计
2.1 最小系统电路
最小系统电路是整个系统的控制中心,有着极其重要的地位,可以保持整个系统的正常运行。单片机最小系统电路主要有STC89C52单片机、复位电路以及晶振电路组成。复位电路分为通电复位与按键复位。当系统运行中出现程序跑飞或发生死循环,此时复位电路起到的作用相当于系统重启。通电复位就是通电时,电容两端相当于短路,因此RST引脚为高电,当电源通电对电容充电,RST端电压逐渐降低,当降低到某个值时达到低电平。此时单片机正常工作。按键复位为当按下复位按钮时,电容开始放电,RST引脚变成高电平从而达到“系统重启”作用。晶振的选择为11.0592M,其目的是为了方便单片机周期的计算。
2.2 信号采集
湿度传感器是采用DHT11单总线数字型传感器,是一种智能的新型温湿度传感器。该传感器将温度、湿度传感器;信号调理;数字变换;数字校准全部集成到体积极小的芯片当中,利用它可以同时测量目标对象的温度和湿度,并实现数字式输出。内部结构主要包括了相对湿度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器、状态寄存器、单总线接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。该传感器的测量原理是首先利用温湿度传感器分别产生相对湿度或温度的信号,然后经过放大,分别送至A/D转换器进行模/数转换、校准和纠错,最后通过单总线接口将相对湿度或温度的数据送至微控器。
3 执行系统的设计
3.1 人机接口键盘输入电路设计
对于温湿度智能监测调节系统其温度控制范围可通过按键设置。首先设定K1为进入温湿度调整界面;设定K2为切换温湿度选项键;K3为增加需要数值功能功能;K4为减少需要数值功能。按下K1键系统将进入湿度控制范围调整界面,此时通过按键K3和K4进行相应的加减调整。当温湿度的范围设定好以后,按下K1键恢复到主屏幕并用LCD1602液晶屏显示当前温度与湿度的范围。
3.2 系统报警部分电路设计
当温湿度智能监测调节系统失控时测量温度超过预设范围,并且超过在单片机内部设置的安全值时,蜂鸣器会启动报警功能。有绿色电路板的是无源蜂鸣器,没有电路板而用黑胶封闭的是有源蜂鸣器,此系统运用的是有源蜂鸣器,是一种一体化结构的电子讯响器。因为里面多个震荡电路,所以有源蜂鸣器往往比无源的贵,但是因为程序控制方便决定了其市场地位。在电路中利用一个三极管来进行电流的放大来驱动单片机的I/O使得蜂鸣器正常工作。软件的设计方法:I/O口的电平实现翻转一次,当蜂鸣器不需要工作的时候,将I/O口的电平变为低电平。蜂鸣器不工作时将I/O口的输出电平设置为低电平是为了防止漏电。
3.3 加热及降温除湿电路设计
当外界环境的温度或者湿度超过预设的需要范围时,单片机会相应的启动加热/降温、加湿/除湿的功能。此系统通过单片机控制四个LED灯的开关来模拟这几种动作。
3.4 GSM部分实现
通讯模块采用华为GTM900,功能说明:<-106dBm正常工作温度:-20°C～+70°C。电源电压:3.3V～4.8V(推荐值3.8V)。协议兼容GSM/GPRS Phase2/2+支持华为GT800协议。可以提供两种格式,使用较为简单的TEXT格式,其优点可以不用编码。因为其模块原始格式为PDU,所以要把模块转换为TEXT的工作状态:AT+CMGF=1;如果想再切换到PDU模式,使用:AT+CMGF=0,用简单的AT命令即可完成操作。当达到单片机内部设定的安全阀值时,温湿度智能监测调节系统会自动将预设在单片机内部的报警短信发送到设定的号码上,使得接收人迅速了解情况。
4 结语
此系统设计与我们的生活息息相关,经过对环境的测试,在正常温度范围内,系统显示正常的示数,当环境温湿度超过一定值时会自动启动相应设备,在超过某个值时,系统的蜂鸣器发出报警声,实现温湿度监控与自动控制。本设计采用数字式温湿度传感器DHT11构建环境参数采集系统,使测试系统具有更好的可靠性和精度。而且在硬件电路设计上更加简洁,不需要太多的外围电路,降低了电路设计要求,使得系统有较高的稳定性与合理性。
参考文献
[1]徐恕宏.传感器原理及其设计基础.北京:机械工业出版社,1988.30-45.
[2]李广第.单片机基础.北京:北京航空航天大学出版社,1995,33-64.
[3]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术.北京:电子工业出版社,1 999,21-46.
[4]栾桂冬,张金铎,金欢阳.传感器及其应用.西安:西安电子科技大学出版社,2002,56-70.