【導讀】它以C8051F350單片機為控制核心，支持工業(yè)上常用的熱電阻與熱電。測量信號經(jīng)單片機內(nèi)部的24位A/D轉(zhuǎn)換模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過運。同時，本設計有兼容的RS-232通訊接口模塊，可與上位機軟件通訊來完成。在設計過程中使用了數(shù)字校準和數(shù)字濾波等技術，使其達到了高。精度、高可靠性、低功耗、低成本的設計要求。

　　

【正文】 認值 以上參數(shù)的 存儲方式 都 為整形 1C101C24： 以浮點方式依次存放 5檔電阻校準的基準電阻參數(shù) ,每檔校準分低量程和高量程兩個步驟 1C251C38： 以浮點方式依次存放校準的 5 檔電阻校準的基準電壓參數(shù) 1C391C40： 環(huán)境溫度校準參數(shù) ,為溫度芯片采樣值 1C4A1C4B： 為校準的零點時 ,0mV 校準輸入對應的 AD 轉(zhuǎn)換結果 1C4C1C4D： 為校準的 16 倍時 ,30mV 校準輸入對應的 AD 轉(zhuǎn)換結果 從 1C4E 開始，以浮點的方式存儲迭代溫度的系數(shù)，每個型號的參數(shù)都需要 44個字節(jié)的空間。 xxx 4 測試與分析 以下是以 PT100 為例，進行測試的結果 ， 將系統(tǒng)設置為 PT100 傳感器。 PT100 用實驗室直流電阻器 ZX25a 來模擬 ，結果如表 41。 表 41 溫度變送器誤差測試 溫度值 （℃） 理論輸出電流 (mA) 測得電流值 （ mA） 絕對誤差 （ mA） 相對誤差 （ %） 200 100 0 0 0 0 0 100 0 0 200 300 400 0 0 500 600 由測試數(shù)據(jù)可得，精度達到設計要求 的 % 。誤差的引入有諸多因素，如溫度引起的溫漂， PWM 式 D/A 經(jīng)二級低通濾波還是有細小的紋波，以及軟件上計算精度上的限制。溫漂的控制可以選用溫度系數(shù)小的精密電阻，選用巴特沃斯有源濾波電路可以達到更好的濾波效果。 xxxi 5 總結 本設計以 C8051F350 單片機為控制核心， 支持工業(yè)上常用的熱電阻與熱電偶傳感器。測量信號經(jīng)單片機內(nèi)部的 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 經(jīng)過運算處理后，轉(zhuǎn)換為實際溫度，再經(jīng)過單片機制作 PWM 式的高精度 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出，并通過數(shù) 字校準、數(shù)字濾波等技術， 達到了高精度、高可靠性、低功耗、低成本的設計要求 ，具有良好的參考、應用價值和廣闊的市場，本設計在設計過程中出現(xiàn)很多問題，在處理過程中同樣存在很多不足之處還有待改進與提高，限于本人水平，文中錯漏在所難免，不對之處還望包容，敬請批評指正 。 xxxii 參考文獻 [1] 沙占友主編 .智能化集成溫度傳感器原理與應用 [M].北京 ： 機械工業(yè)出版社 ， [2] 沙占友 、王彥朋、孟志永等編著 .單片機外圍電路設計 [M].北京：電子工業(yè)出版社， [3] 徐愛鈞編著 .智能化測量控制儀表原理與設計 [M].北京 :北京航空航 天大學出版 , [4] 楊欣榮主編 .智能儀器原理、設計與發(fā)展 [M].長沙 :中南大學出版社 , [5] 王念春 .具有 Modbus協(xié)議的多路高精度測溫儀的研制 [M].儀器與儀表 ， [6] 宗殿瑞 .計算機系統(tǒng)熱電偶測量溫度的求根計算法 [J]．化工自動化及儀表， [7] 梁偉 . 高性價比兩線制隔離智能溫度變送模塊的設計 [J]．化工自動化及儀表， [8] 楊文 .智能型溫度變送器 [J]．儀表技術， [9] 方安平 、 劉俊 、 黃志宏 .采用 Small RTOS51的智能溫度巡檢儀設計 [J].電子科技 , [10] 孫海 .S系列智能溫度變送器的設計與實現(xiàn) [J]．化工自動化及儀表， [11] MAXIM． PT100鉑電阻溫度變送器 [J]．世界電子元器件， [12] 粱偉 . 智能型兩線制溫度變送器 [J]．電子測量技術， [13] MAXIM． MAX639 DATA SHEET， REV 3． [14] 李欣 .用 PIC16F877構成的兩線制溫度變送器 [J]．應用天地， [15] 潘琢金 .C8051Fxxx 高速 SOC 單片機原理及應用 [M].北京：北京航空航天大學出版社， [16] 王大鵬、張海 .C8051F040的兩線制低功耗儀表 [J]. 應用天地， [17]Adolph,U. Highprecision Temperature Drift Compensated T/RModule For Satellite Based SAR Applications. Microwave Conference, 2020 EuropeanVolume 2, Issue , 46 Oct. 2020 Page(s): 4 pp. [18] Burke, Lawrence et al.,”Transmitter Technology for Advanced Wireless Instrumentation Applications”, Presentation for 2020 ITEA conference [19]Osgood,Karina et al.,”Transmitter Chip Set for Wireless Telemetry Applications”,2020 ITC proceedings. xxxiii 附錄 1 原理圖 AIN1AIN2AIN3AIN4AIN5AIN6AIN7AIN8AGND9AV+10P/C2D11/RST/C2CK12P13P14P/XTAL115P/XTAL216P17P18P19P20VDD21DGND22P23P24P25P26P27P28P/IDA029P/IDA130VREF+31VREF32socC8051F350D01N4148ADJ1VOUT2VIN3LM317L360*R0200R151KR21MR3Q1NPNQ0 PNPD12.46V10uFC00.1uFC1DC24V電源模塊5V+ Q2AMCP6002VREF++ Q4BMCP6002Q5 NPN175R8RVI2KR5*R11RLR13RLR12RLRTAIN0.0AIN0.1AIN0.2A/D采樣輸入Vcc5EV+VVCCP0.0A B CEVRD2 1N40073KR4*ABt熱電偶Vo1 2 XTALC6 C7XTAL1XTAL2Q6 9014Q7 9015100KR16100KR17100KR1810KR19TXDRXDD4 1N4148GNDPCRXDPCTXDQ3100KR6100KR7474C2474C3+ Q4AMCP6002D/A轉(zhuǎn)換電路PWM100KR9*120KR10*0.1uFC4VRP0.1Vo1 2 3 4JP1C2C2CK/RSTC2DGND1KR141KR15VCC250R20*D3 1N4148D5 1N4148Q8 9014Q9 901510KR20VCCVCC510KR21 104C8VDDDIGNDCLKSMS048VCCPP xxxiv 附錄 2 R 和 REFV 的校準程序 void jiaozhun() /*R,VREF 校準函數(shù) */ { data float vac1,vab1,vac2,vab2,v,r,vref。 if(m_flag==1) /*每收到一次命令處理一次 */ { m_flag=0。 /*首先清除通訊標志 */ switch() /*根據(jù)發(fā)來的命令具體操 作 */ { case 0: /*校準小量程 ,然后必須校準大量程 !!!*/ vac1=ad_pro(1)。 /*R1=100。校準電阻 =100 歐 */ v=ad_pro(1)。 vac1=(vac1+v)/2。 /*求兩次采樣平均值 */ vab1=ad_pro(2)。 /*導線壓降 */ v=ad_pro(2)。 vab1=(vab1+v)/2。 rl=vab1*R1/(vac12*vab1)。 break。 case 1: /*校準大量程 ,之前必須基準小量程 !!!*/ vac2=ad_pro(1)。 /*R2=200。校準電阻 =200 歐 */ v=ad_pro(1)。 vac2=(vac2+v)/2。 vab2=ad_pro(2)。 v=ad_pro(2)。 vab2=(vab2+v)/2。 r=(vab1*(R2+2*rl)*(R1+2*rl)rl*vac2*(R2+2*rl))/(rl*vac2vab1*(R2+2*rl))。 vref=vac1*(r+R1+2*rl)/(R1+2*rl)。 eeprom(r,vref)。 /*寫入 EEPROM*/ break。 default: break。 } xxxv 附錄 3 A/D 轉(zhuǎn)換調(diào)試程序 include include include sfr16 ADC0DEC = 0x9a。 sfr16 TMR2RL = 0xca。 // Timer2 reload value sfr16 TMR2 = 0xcc。 // Timer2 counter long xdata sample_array[128]。 long ADC_OutputVal=0。 long cyz。 void SYSCLK_Init (void) { unsigned char i。 OSCICN = 0x80。 //內(nèi)部振蕩器， SYSCLK 為內(nèi)部頻振蕩器 8 分頻 CLKSEL = 0x00。 //時鐘選擇寄存器 ,選擇內(nèi)部振蕩器為系統(tǒng)時鐘源 RSTSRC = 0x04。 } // I/O 口初始化 void PORT_Init (void) { XBR0 |= 0x01。 //使能 UART0 XBR1 |= 0x40。 //交叉開關使能 P0MDOUT |= 0xD0。 //TX0 推挽輸出， 、 } // ADC0 初始化 void ADC0_Init (void) { unsigned int ADC0_decimation。 REF0CN |= 0x01。 // 內(nèi)部基準偏壓被使能 ADC0CN = 0x00。 // ADC0 工作在單極性方式 ADC0CF = 0x00。 // SINC3 濾波器 ADC0CLK = (SYSCLK/MDCLK)1。 // MDCLK = MHz ADC0DEC =200。 ADC0BUF = 0x00。 // 打開輸入緩沖 ADC0MUX = 0x23。 // 差分輸入