【正文】 出，而 ADI 公司的 AD7416 的數(shù)字接口則為近年也比較流行的 I2C 總線，這些本身都帶數(shù)字接口的溫度傳感器芯 片給用戶帶來了極大的方便，但這類器件的最大缺點(diǎn)是測(cè)溫的范圍 太窄，一般只有 55～ +125℃，而基于 Pt100_熱電阻的簡易溫度測(cè)量系統(tǒng) 7 且溫度的測(cè)量精度都不高，好的才177。常用的熱電偶材料有鉑銠 鉑、銥銠 銥、鎳鐵 鎳銅、銅 康銅等，各種不同材料的熱電偶使用在不同的測(cè)溫范圍場合。 由于本設(shè)計(jì)的任務(wù)是要求測(cè)量的范圍為 0℃～ 100℃，測(cè)量的分辨率為177。 基于 Pt100_熱電阻的簡易溫度測(cè)量系統(tǒng) 8 方案一：采用模擬分立元件 如電容、電感或晶體管等非線形元件，該方案設(shè)計(jì)電路簡單易懂，操作簡單，且價(jià)格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成數(shù)字化，而且測(cè)量誤差大。該方案采用熱電阻 PT100 做為溫度傳感器、 AD620 作為信號(hào)放大器， TLC2543 作為 A/D轉(zhuǎn)換部件，對(duì)于溫度信號(hào)的采集具有大范圍、高精度的特點(diǎn)。 基于 Pt100_熱電阻的簡易溫度測(cè)量系統(tǒng) 9 系統(tǒng)框圖 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包括溫度信號(hào)采集單元，單片機(jī)數(shù)據(jù)處理單元，時(shí)間、溫度顯示單元。 PT100 溫度傳感器是一種以鉑 (Pt)做成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù) ,其電阻 阻值與溫度的關(guān)系可以近似用下式表示： 信號(hào) 放大調(diào)理電路 PT100 溫度傳感器 A/D轉(zhuǎn)換電路 復(fù)位電路 按鍵控制電路 STC89C52RC單片機(jī) 液晶 顯示電路 基于 Pt100_熱電阻的簡易溫度測(cè)量系統(tǒng) 10 在 0～ 650℃范圍內(nèi)： Rt =R0 (1+At+Bt2) （公式 1） 在 200～ 0℃范圍內(nèi)： Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t100)t3) （公式 2） 式中 A、 B、 C 為常數(shù)， A= 103； B= 107； C= 1012； 由于它的電阻 — 溫度關(guān)系的線性度非常好，因此在測(cè)量較小范圍內(nèi)其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下： R=Ro(1+α T) ， 其中α =, Ro 為 100Ω (在 0℃的電阻值 ),T 為華氏溫度，因此鉑做成的電阻式溫度傳感器，又稱為 PT100。 基于 Pt100_熱電阻的簡易溫度測(cè)量系統(tǒng) 11 方案二：采用惠斯頓電橋，電橋的四個(gè)電阻中三個(gè)是恒定的，另一個(gè)用 Pt100 熱電阻，當(dāng) Pt100 電阻值變化時(shí)，測(cè)試端產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差，由此電勢(shì)差換算出溫度。 圖 21 硬件框圖 恒流源模塊測(cè)溫模塊設(shè)計(jì)方案 本電路是基于熱敏電阻 Pt100 的溫度檢測(cè)電路， Pt100 的電阻值會(huì)隨著溫度的變化而變化，故電源模塊可設(shè)計(jì)一個(gè)橫流源電路使得通過 Pt100 的電流恒定不變，這時(shí)當(dāng)溫度變化時(shí) Pt100 的阻值發(fā)生變化，電壓也就能發(fā)生相應(yīng)的線性變化。當(dāng) TL431 的參考極和地端之間接上一個(gè)電阻時(shí)該之路的電流就是一個(gè)恒定的電流，這時(shí)再如圖中所示接上一個(gè)處于放大區(qū)的三級(jí)管使其發(fā)射極和集極的電流近乎相等，這時(shí)通過連接在集極 的 Pt100 熱敏電阻的電流就是恒定值。隨 著微電子技術(shù)的發(fā)展，市場上出現(xiàn)了專用的高性能的儀用放大器，它的內(nèi)部核 心結(jié)構(gòu) 還是三運(yùn)放，但是，采用微電子來解決剛才的參數(shù)匹配問題已不是什么 復(fù)雜的問題。 由于我們的溫度測(cè)量范圍是 0～ 100℃，而此時(shí)的溫度傳感器的電阻值根據(jù)分度表為 100歐姆～ ，由于我們?cè)O(shè)計(jì)的恒流源為 5/3毫安，因此 AD620的輸入端為 毫伏，假設(shè)考慮我們的 TLC2543 的最大輸入為 ，我們?cè)O(shè)計(jì)的放大器的增益在盡量保證分辨率的條件 下，則為 20 倍，假設(shè)我們只用一個(gè) AD620，則 AD620 的輸出為 2V～ 5V(TLC 只能轉(zhuǎn)換 5V)，這樣 12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率則大于題目的要求 ℃，因此，我們必須將 100 歐姆以下的值通過偏置的方法將其減掉，然后通過增加放大倍數(shù) 來盡量提高分辨率，這里我們?cè)O(shè)計(jì)的偏置電路同樣見下圖 5 所示。片內(nèi)的 14 通道多路器可以選擇 11 個(gè)輸入中 的任何一個(gè)或 3 個(gè)內(nèi)部自測(cè)試電壓中的一個(gè)，采樣－保持是自動(dòng)的，轉(zhuǎn)換結(jié)束， EOC 輸出變高。 A01A12A23A34A45A56A67A78A89GND10A911A 1012R13R+14/C S15DO16DI17C L O K18E O C19V C C20T L C 2543 圖 25 TLC2543的引腳 AIN0～ AIN10：模擬輸入端，由內(nèi)部多路器選擇。 基于 Pt100_熱電阻的簡易溫度測(cè)量系統(tǒng) 17 DATA INPUT：串行數(shù)據(jù)輸入端，串行數(shù)據(jù)以 MSB 為前導(dǎo)并在 I/O CLOCK的前 4 個(gè)上升沿移入 4 位地址，用來選擇下一個(gè)要轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào)或測(cè)試電壓，之后 I/O CLOCK 將余下的幾位依次輸入。 VCC、 GND：電源正端、地。 I/O CLOCK：時(shí)鐘輸入 /輸出端。 TLC2543 與單片機(jī)的連接如圖所示。其連線圖如下： 圖 28 液晶顯示 第三章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總流程的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)先進(jìn)行初始化，然后 PT100進(jìn)行溫度采集，然后經(jīng)過放大， A/D采集后由單片機(jī)處理讀到的數(shù)據(jù)，然后通過液晶顯示溫度及溫度曲線。并顯示溫度及溫度曲線。將 100Ω電阻拆下?lián)Q上 Pt100 熱敏電阻進(jìn)行實(shí)際測(cè)量 ,測(cè)得電壓為 ，測(cè)得的溫度為 21℃，而這時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)的溫度傳感器測(cè)得的溫度也為 21℃，在用 Pt100 測(cè)體溫，測(cè)得，為 36℃，誤差很小，電路設(shè)計(jì)成功。在設(shè)計(jì)一個(gè)電路時(shí)可以先查閱相關(guān)資料，然后先確定電路中各個(gè)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能以及基本指標(biāo)，再確定對(duì)各個(gè)模塊中的器件的型號(hào)和常數(shù)，最后將各個(gè)模塊聯(lián)系起來再進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整。本電路可以檢測(cè) TL431 參考極的電壓是否正確，發(fā)現(xiàn)不正 確可先將芯片（尤其是做隔離網(wǎng)絡(luò)模塊的芯片）取出后檢測(cè)參考極的電壓是否正常，如果發(fā)現(xiàn)正常，說明很可能是芯片燒壞了，如果發(fā)現(xiàn)電壓還是不正確，那很可能是 TL431 燒壞了，更換器件后再次檢查電源部分是否正確，如果發(fā)現(xiàn)不正確再排查其他可能性。 uchar code dis_buf2[] = {當(dāng)前水 溫： }。 uchar code dis_buf6[] = {PT100 測(cè)溫系統(tǒng) }。 lcd_pos(0,2)。 lcd_pos(2,0)。 } void temp_dis() { lcd_init()。 str_dis(dis_buf1)。 //lcd_pos(0,4)。 float_dis(temp,1)。 } } } } void curve_dis() { uchar i,j。 /*********建立坐標(biāo)系 *********/ Lcd12864_drawline_x(0, 127, 63, 1)。 Lcd12864_draw_dots(2,2,1)。 Lcd12864_draw_dots(125,61,1)。 i++) { voltage = read2543(1)。 delay_1ms(1000)。 } } } } void main() { uchar key_value。break。 } } } } typedef unsigned char uchar。 sbit TLC2543_DOUT = P2^2。 uint ad_value[M] = {0}。 for(j=0。 TLC2543_DOUT = 1。 i12。 if(TLC2543_DOUT) ad_value[j] |= 0x01。 TLC2543_CLK = 0。 port = 1。 port = temp。 } ad = ad/M。 typedef unsigned int uint。 //使能端 uchar code dis_buf[]={0123456789. }。 LCDEN = 1。 } void write_cmd(uchar cmd) //液晶寫命令函數(shù) { read_busy()。 lcd_data = cmd。 } void write_data(uchar dat) //液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù) { read_busy()。 lcd_data = dat。 } void lcd_init() { write_cmd(0x30)。 write_cmd(0x01)。 write_cmd(0x0c)。 } uchar ReadByte(void) //讀數(shù)據(jù) { uchar a。 RW = 1。 LCDEN = 0。 i32。 j16。 i32。 j16。 uchar Read_H,Read_L。 //x/16 xlabel_bit = xamp。 //下半屏 xlabel += 8。 //須先讀一個(gè)字節(jié) Read_H = ReadByte()。 if(xlabel_bit 8) //修改高位 { switch(color) { case 0:Read_H amp。 break。 } write_data(Read_H)。 break。 break。 } write_cmd(0x30)。 x1 = temp。 } void Lcd12864_drawline_y(uchar x, uchar y0, uchar y1, uchar color) { uchar temp。 } for(。 /*根據(jù)屏幕大小改變變量類型 (如改為 int 型 )*/ int x = 0, y = 0, delta_x, delta_y。 if(delta_x 0) { incx = 1。 } if(delta_y 0) { incy = 1 。 } delta_x = abs(delta_x)。 } Lcd12864_draw_dots(StartX, StartY, Color)。 x += delta_x。 } if(y distance) { y = distance。 write_cmd(0x34)。 //設(shè)置垂直地址 write_cmd(0x80)。 } } } void lcd_pos(uchar x,uchar y) //液晶操作位置定位 { switch(x) { case 0: write_cmd(0x80+y)。 case 2: write_cmd(0x88+y)。 default: break。 long num。 } num=(long)(number)。 num = num/10。 else break。amp。 i++。 typedef unsigned int uint。 delay1us) for (j=20。 for(i=z。 j)。 uchar key_check(void) //按鍵檢測(cè)函數(shù)，有鍵按下時(shí)置返回 1，無鍵按下返回 0 { uchar flag。 if(Keybord != 0xf0) { delay_1ms(15)。 return flag。 j++) { Keybord = Buffer[j]。 i++) { if(!(Keybord amp。 bre