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1、第29卷第4期西安工业大学学报Vol.29No.42009年08月JournalofXi.anTechnologicalUniversityAug.2009文章编号:1673-9965(2009)04-361-04*基于ARM的热敏电阻测温模块设计郭宝亿,谭宝成,张峰(西安工业大学工业中心,西安710032)摘要:热敏电阻是测温系统中应用较多的一种温度传感器,传统的热敏电阻测温系统大多基于单片机、AD器件以及查表的软件方法进行设计,电路较复杂,且测温精度较低.为解决这一问题,提出了以ARM处理器为处理核心,采用对测温方程分段线性化的热敏电阻温度测量模块的设计.该测温模块采用RC充放电
2、方式实现热敏电阻阻值的获取,避免了AD器件的使用;数据处理基于对热敏电阻测温曲线的分段线性化及加窗平滑滤波进行,提高了处理精度.所设计的测温模块对-10~+80e范围内的温度进行了实测,效果良好.关键词:温度测量;热敏电阻;ARM;RC充放电;分段线性化中图号:TP274.2文献标志码:A温度是工业控制中主要的被控参数之一,对温阻的阻值变化.常见的处理方式是通过外加电源,度的采集与控制是测控系统中经常遇到的问题.温把阻值变化转换为电压或电流变化,再通过A/D度传感器种类很多,热敏电阻器是其中应用较多的器件进行转换.这种方式硬件电路及软件处理相对一种,具有灵敏度高、稳定性好、热惯性小、
3、体积小、麻烦,成本较高,并且所获取的热敏电阻阻值精度阻值大及价格便宜等特点,广泛应用于温度测控领受电源稳定性和A/D器件的位数限制,一般比较[1]域.目前,热敏电阻测温电路在硬件上大多采用低.为解决这一问题,引入RC充放电采样方式,将单片机(如MCS-51系列)加A/D器件进行,分立阻值转换为电容器的充放电时间进行检测,原理如元件多、功耗大;软件上常使用查表的阻值-温度转图1所示.换方法,编程复杂并且效率较低.由于热敏电阻的非线性以及A/D器件的精度限制,这种方法的测温精度一般都较低,难以应用到高精度的测温应用[2]中.通过引入RC充放电电路和ARM处理器,以及对热敏电阻测温曲线的分
4、段线性化处理,解决上述问题,实现了一种避免使用A/D器件、软硬件简单、成本低、测温精度高的热敏电阻测温模块设计.经实际测量实验,这种设计方案在整个测温范围内能够达到较高测温精度,且模块通用性强,成图1热敏电阻阻值检测原理本低,可应用于各种需要进行温度检测的场合.Fig.1Themeasurementmethodofthermalresistor.sresistance1测温模块电路设计原理上图中,P1.0,P1.1和P1.2是处理器的3个通用I/O口,RK为精密电阻;RT为热敏电阻;RD为0.11.1热敏电阻阻值检测的实现k普通电阻;C1为0.1LF普通电容.实现热敏电阻热敏电阻用于
5、温度检测,就是精确获取热敏电*收稿日期:2009-04-21作者简介:郭宝亿(1979-),男,西安工业大学助教,主要研究方向为计算机控制.E-mail:guobaoyi@xatu.edu.cn.362西安工业大学学报第29卷阻值检测的步骤及原理如下.3)2个通用定时器,其中每个都可以配置为1)先将P1.0,P1.1,P1.2都设为低电平输一个32位定时器或2个16位定时器;出,使电容C1完全放电.4)具有同步串行接口SSI;还配备有UART2)将P1.1,P1.2置为输入状态,P1.0设为高串行接口,具有很强的信号传输功能;电平输出,通过电阻RK对C1充电,处理器内部计5)2~18
6、个GPIO端口,可编程灵活配置时器清零并开始计时,检测P1.2口状态,为高电除此之外,该款处理器由于采用CortexTM-平时,即C1上的电压达到处理器I/O口高电平输M3内核,支持单周期乘法运算,这在测温数据处入的门嵌电压时,计时器停止计数,记录下从开始理时会有较高的处理速度与效率.同时,该处理器充电到P1.2口转变为高电平的时间T1.价格非常便宜,与普通单片机相当.3)将P1.0,P1.1,P1.2再设为低电平输出.由于采用RC充放电的方式进行热敏电阻阻4)再将P1.0,P1.2设置为输入状态,P1.1设值的获取,因此所需外围元件很少,比较重要的就为高电平输出,通过RK电阻对C1
7、充电,再进行第是参考电阻RK和热敏电阻RT.为保证测温精度,2步相同的过程,记录下时间T2.RT选用标称值为10k(或100k),B值为3950,由RC充放电电路中,C1两端的电压公式:1%精度热敏电阻,RK选用10k(或100k),1%精-t[4]Vc1=V0(1-eRC1)(1)度的金属膜电阻.经简单推导即可得到热敏电阻的阻值:2数据处理及软件设计T2RT=RK(2)T12.1热敏电阻测温曲线的线性化处理1.2影响热敏电阻阻值获取精度的主要因素热敏电阻
