基于msp430的热敏电阻高精度测温设计

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1、万方数据2009燕第3期仪表技术与传感器InstrumentTechniqueandSensor2009No．3基于MSP430的热敏电阻高精度测温设计倪秀辉，张琳琳，任国兴(山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东青岛266001)摘要：针对快速响应高精度测温的要求，提出了一种基于MSP430F2013单片机的热敏电阻高精度测温方案。利用单片机片上加ppm(1ppm=10。6)电压基准和16位A／D，辅助以非平衡电桥和过采样的方式，能实现高灵敏度的热敏电阻信号激励和数字化；通过多项式拟合的方法矫正非线性能使系统获得测温高精度。所完成的测温系统具有集成度高、测温精度高、功耗低、对分立

2、器件要求低的特点。关键词：热敏电阻；高精度；温度测量；MSP430中图分类号：TP212．6文献标识码：B文章编号：1002—1841(2009)03—0100—02DesignofHighPrecisionThermistorTemperatureMeasurementBasedonMSP1430I屹013NIXiu—hui，ZHANGLin-lin，RENGuo-xing(InstitutionofOceanographicInstrumentation，ShandongAcademyofSciences，Qingdao266001，China)Abstract：Aiming

3、attherequirementoffast-responsehigh-precisiontemperaturemeasurement．thispaperpresented8ther-mislnrtemperaturemeasurementschemebasedontheMSP430microcontrolhrMSP430F2013．ThermistorsignalWasexcitedanddigitizedwiththeon—chip20ppmvoltagereferenceand16bitADC．Usingratiometricoperation，over-samplingm

4、ethodand3-orderpolynomialfittingcalculation，thesystemrealizedhi}sh—resolution，highaccuratetemperaturemeasurement．Thisdesignhasthefea-tureofsimplestructure，lowcostimplementationandlowpowerconsumption．Keywords：thermistor；highprecision；temperaturemeasurement；MSP430O引言测温电路通常需要恒压或恒流源、A／D转换器和高精度运放。

5、当测量精度要求较高时，复杂的调理电路和高位数的A／D转化器使成本和功耗上升。随着电子技术的发展，出现很多低功耗大规模集成电路，其片上带有多种外设模块可以形成集成解决方案，为设计低功耗高精度测温系统提供了硬件基础⋯。利用MSP430F2013的片上16位A／D和18ppm(1ppm=10“)电压基准，辅助以非平衡电桥和过采样的方式，能实现高精度的热敏电阻信号激励和数字化。所完成的测温系统具有集成度高、精度高、功耗低、对分立器件要求低的特点。1热敏电阻和其测温硬件电路设计高精度温度测量通常可以使用RTD和高精度热敏电阻实现。RTD(尤其是铂电阻)具有卓越的重复性和稳定特性；热敏电阻互

6、换性不好，阻值随温度变化的线性度也很差，但其灵敏度很高，响应速度很快，尤其是珠状玻封热敏电阻，这种特性在一些特殊应用中是有价值的(如海水温度剖面测量)。在温度采集应用中，需要高分辨率A／D变换器把测量电路所含热敏电阻产生的信号进行数字化。MSP430是16位单片机，其F20XX系列具有超低功耗和最高16MIPS的运行速度，MSP430砣013(文中简称['2013)内部有功能强大的SDl6一A(增强16位的乏．△ADC)模块，集成程控增益放大器(PGA)和温漂18ppm的1．2V参考电压口J，适合做低功耗智能传感器信号收稿日期：2008一01—15收修改稿日期：2009—01—1

7、2采集和处理MCU．系统利用MSP430F2013进行智能数据采集，从前端传感器采集来的数据经过程控增益放大器进行放大，随后进入模数转换器进行模数转换，转换完成后进行滤波和校正计算最终获得温度结果。图1是系统电路图。F2013片上1．2V电压基准的特点是低温漂18ppm，配置内部缓冲后其1mA的输出电流能力也足够用于激励热敏电阻电桥。该电压基准既为AVD变换器产生基准，同时用于激励热敏电阻电桥，以形成比值测量系统，因为比值工作，所以消除测量系统中的漂移误差，该方法是完全比值，电压