采用铂电阻设计数显温度测量仪

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1、采用铂电阻设计数显温度测量仪温度的测量在气象行业和工业应用中有着广泛的应用。随着时代的发展，数字化让人们的生活更加的便利，数字化产品越来越普遍，数字温度计就是一个例子。其中铂电阻作为一种温度采集传感器使用也非常普遍，它具有测量的温度范围宽，精度高的优点。因此本系统选用铂电阻PT100来介绍一种温度测量系统。1系统结构和工作原理1.1系统结构该系统以STC89C58为核心，由两路通道切换电路，信号采集和处电路，AD转换电路，报警电路，显示电路等部分组成，具体系统方框图如图1所示。图1系统结构框图1.2工作原理系

2、统刚启动时会有两个选项，其中一个是设定报警值，另一个是读取单片机内的报警值。然后默认选择一个通道进行温度测量，铂电阻采用四线制。信号采集由一个运放组成的恒流源和铂电阻串联获得，铂电阻两端的电压信号经过仪表放大器AD620放大，调整成AD。2系统硬件设计2.1主控电路STC89C58是一种新型的51内核的单片机，它包含有32K的FLASH，1.2K的RAM，是一种低功耗和高性能的8位单片机，与传统的51单片机相比具有超强的抗干扰能力。本次设计选用这个单片机为主控芯片。此系统中的单片机主要负责处理AD转换器输出的

3、数字信号，并且得到对应的温度值，显示在LCD显示屏上，当超过设定的，警戒值时会进行报警。2.1双通道切换电路本系统可以进行两路通道的温度测量，因为铂电阻是四线制，采用四个继电器同时选择一个铂电阻传感器的一条线的方式来选择其中一个传感器，具体电路如图2所示。继电器由ULN2003控制，它是高耐压、大电流复合晶体管阵列由七个硅NPN复合晶体管组成，能够在关态时承受50V的电压。通过单片机控制UNL2003的一个脚就能控制继电器，ULN2003的1脚与单片机的P2.3脚相连。图2双通道切换电路2.2信号采集电路此次

4、设计采用铂电阻温度传感器PT100进行温度的采集，具体的电路如图3所示。铂电阻温度传感PT100器精度高，稳定性好，应用范围广，是中低温测量最常用的一种温度检测器，其电阻变化率为0.3851Ω/℃。因为铂电阻的电阻阻值随温度基本是线性变化，可以通过一个恒流源，如图3所示（其中RL为铂电阻），这种电流源设计简单而且精度很高，设计中恒流源电流为1MA。当1MA的电流流过铂电阻，把温度信号转换为电压信号。因为测量的温度范围设定为-50℃到转换器的电压范围。之后输出的模拟量经过高速AD转换器AD0804转换为数字信号

5、，送入单片机，经过单片机运算处理，将温度显示在LCD显示屏上。如果超过报警值，则会发出报警（红灯亮）。150℃，根据Rt＝100*（1＋3．9083*10－3*t），得到电阻范围117.787Ω到148.853Ω，电压范围为0.117V到0.148V。图3信号采集电路2.4信号调理电路AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，只需要一个外部电阻就可以设置增益,此外，AD620具有功耗低、高精度、低失调电压和低失调漂移的优点，是各种传感器接口进行精密数据采集的理想之选,具体实现电路如图4，只要改变1脚和8脚之间

6、的电阻，就能实现不同的增益，其增益计算公式为：G＝49．4KΩ＋1，本次设计根据实际需要放大25倍。图4信号调理电路2.5其他硬件电路AD转换电路采用AD0804芯片，ADC0804是一种连续渐进式的A/D转换器，这种转换器不仅转换速度快而且价格便宜。AD0804把从信号调理电路输出的电压转换为数字信号。其中基准电压芯片选用的是MC1403,低压基准芯片，基准电压恒定为2.5V。AD0804的负极输入端的电压由MC1403产生的基准电压分压所得到，实际中负极输入端的输入端电压为2.06V。LCD显示电路采用L

7、CD1602，工业字符型液晶，能够同时显示32个字符。该设计中LCD的8位数据口与单片机的P0口相连，LCD的RS、R/W、EN脚分别与P2.4、P2.5、P2.6相连。2软件设计软件设计包括数据存储，键盘扫描，LCD显示等部分。其流程图如图5所示。图5流程图2.1数据存储部分在STC单片机中内置了EEPROM，节省了片外资源，使用起来非常方便。STC89C58内部共五十八个扇区，每扇区512字节，起始地址为0x8000，在使用时只要使用第一个扇区的一个字节存储报警值每次存储报警值时就删除该扇区的数据,重新写

8、入。2.2LCD显示部分单片机接收AD转化器的数字信号，该设计中AD0804的参考电压为1.7V，负极输入电压为2.06，正极输入电压为Rt*0.025，AD输出的数字量D与t之前的关系如下：D＝Rt*256，因此可以建立一个AD输出的数字信号和温度的对应表。单片机通过查表得到温度值并在LCD1602上显示。2.3键盘扫描部分使用矩阵键盘，采用实时扫描的方式。设定“*”键切换通道，“A”键表示输入报