【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 23 頁 共 40 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊該器件的典型動態(tài)阻抗為 ，在很多應(yīng)用中用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運放電路，可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等。圖 電源系統(tǒng)管理示意圖 恒壓源模塊恒壓源驅(qū)動電路負(fù)責(zé)驅(qū)動不平衡電橋，將 Pt1000 感知的隨溫度變化的電阻信號轉(zhuǎn)換成可測量的電壓信號。各個模塊之間的關(guān)系見測溫探頭見總體設(shè)計款圖的軟件部分。6).RS232 通訊電路：本系統(tǒng)通過 RS232 串口線實現(xiàn)上位機(jī)與底層單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，通過底層單片機(jī)對溫度信號的處理之后，送到上位機(jī)進(jìn)行顯示和記錄。 2).電源模塊：為各個電路模塊提供電源，本系統(tǒng)采用的電源芯片為TL43LM29LM7812。而且傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為 50 英尺，實際上也只能用在 15 米左右。上位機(jī)軟件系統(tǒng)、測溫探頭之間的通過 RS232 總線進(jìn)行通訊，圖 為系統(tǒng)的設(shè)計框圖。當(dāng)點擊“停止顯示”后，溫度波形將不再顯示。中間位置主要是顯示窗口，左邊則是顯示溫度的波形的。圖 （a） Visual Basic 操作界面圖 (b) 溫度測量監(jiān)控界面為了滿足系統(tǒng)設(shè)計的需求，此上位機(jī)具備了多項功能。 基于 Visual Basic 的上位機(jī)系統(tǒng)Visual Basic 是一種由微軟公司開發(fā)的包含協(xié)助開發(fā)環(huán)境的事件驅(qū)動編程語言。5 、提供了強(qiáng)大的查錯功能。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 16 頁 共 40 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊圖 Protel DXP 2022 操作界面Protel DXP 2022 的有如下特點：1 、通過設(shè)計檔包的方式，將原理圖編輯、電路仿真、 PCB 設(shè)計及打印這些功能有機(jī)地結(jié)合在一起，提供了一個集成開發(fā)環(huán)境。 Protel DXP 2022已不是單純的 PCB（印制電路板）設(shè)計工具，而是由多個模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是 SCH（原理圖）設(shè)計、SCH（原理圖）仿真、PCB（印制電路板）設(shè)計、Auto Router（自動布線器）和 FPGA 設(shè)計等，覆蓋了以 PCB 為核心的整個物理設(shè)計。該集成環(huán)境是一個多線程應(yīng)用，能在內(nèi)存中保存狀態(tài)信息、符號變和對象代碼，從而提高操作速度；能夠跟蹤代碼變化，進(jìn)行自動編譯和連接。CodeWarrior 分為 3 個版本：特別版、標(biāo)準(zhǔn)版和專業(yè)版，其中特別版是免費的。此外，在使用一些特殊的傳感器來實現(xiàn)特殊功能時，還要采用其他的濾波算法。而采樣VN*21/速率是指完成一次 A/D 采樣所花費的時間。而逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率高，常用于 MPU 中。 模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換模塊 A/D 轉(zhuǎn)換模塊（Analog To Digital Convert Module）即模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，其功能是將外部的電信號轉(zhuǎn)換相應(yīng)的數(shù)字信號。編程時，程序員并不直接與“ 發(fā)送移位寄存器 ”和“接收移位寄存器”打交道，只與數(shù)據(jù)寄存器打交道，所以 MCU 中并沒有設(shè)置“ 發(fā)送移位寄存器”和“接收移位寄存器” 的映像地址。為了能夠設(shè)置通信格式、是否校驗、是否允許中斷等，SCI 應(yīng)具有相應(yīng)的控制寄存器。中斷機(jī)制是現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)施之一，它在系統(tǒng)中起著通信網(wǎng)絡(luò)作用，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)對各種外部事件的響應(yīng)和處理。MCU 在進(jìn)行實時控制、故障自動處理、計算機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送時往往采用中斷系統(tǒng)。具體設(shè)置過程可以參考 MC9S12XS128 數(shù)據(jù)手冊。由于 MCU 的支撐電路一般需要外部時鐘源向 MCU 提供時鐘信號，由于過高頻率的外部時鐘容易受到干擾，則一般外部時鐘選擇一般不能使用太高的頻率。MC9S12XS128就是S12X系列中的一個成員。HC12核心是16位高速CPU12核，總線速度8MHZ；HCS12系列單片機(jī)以速度更快的CPU12內(nèi)核為核心，簡稱S12系列，典型的S12總線速度可以達(dá)到25MHZ。通常使用的鉑電阻溫度傳感器有 Pt100，Pt1000 ，按 IEC751 國際標(biāo)準(zhǔn)，溫度系數(shù)TCR=，Pt100 （R 0=100Ω）、Pt1000 （R 0=1000Ω）為統(tǒng)一設(shè)計型鉑電阻。 熱電阻 Pt1000 介紹 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 11 頁 共 40 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊0 5 0 1 0 01 0 0 0 . 0 01 3 8 5 . 0 61 1 9 3 . 9 7R （ Ω ）T ( ℃ )圖 Pt1000 溫度特性曲線鉑電阻傳感器是利用金屬鉑（Pt）的電阻值隨溫度變化而變化的物理特性而制成的溫度傳感器。三線制要求引出的三根導(dǎo)線截面積和長度均相同，測量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋，鉑電阻作為電橋的一個橋臂電阻，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，當(dāng)橋路平衡時，通過計算可知： (21)131t22Rr= +其中 r 為導(dǎo)線等效電阻，當(dāng) R1=R2 時，導(dǎo)線電阻的變化對測量結(jié)果沒有任何影響，這樣就消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差，但是必須為全等臂電橋，否則不可能完全消除導(dǎo)線電阻的影響，但分析可見，采用三線制會大大減小導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差，工業(yè)上一般都采用三線制接法。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結(jié)果會有較大的影響。 工作原理熱電阻的測溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度的變化而變化的特性。金屬熱電阻常用的感溫材料種類較多，最常用的是鉑絲。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 9 頁 共 40 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第二章 傳感器、單片機(jī)及開發(fā)工具 熱電阻熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。對于自熱效應(yīng)，根據(jù)元件發(fā)熱公式 P=I2R，必須使流過元件的電流足夠小才能使其發(fā)熱量小，傳感器才能檢測出正確的溫度。高精度的溫度測量能夠提高生產(chǎn)的安全性和產(chǎn)品質(zhì)量。 如超過 ℃ 就意味著出現(xiàn)事故 , 人員可能就要撤離。還有一種測量鋼水溫度的消耗型光纖溫度傳感器,也是基于以上原理,由普通石英光纖實現(xiàn)測溫,因其價格低、準(zhǔn)確度高的特點可以取代消耗型貴金屬熱電偶。(4)從點測量發(fā)展到二維面測量。2)輻射測溫技術(shù)隨著光電和紅外探測器的發(fā)展,出現(xiàn)了多種多樣的紅外測溫儀,紅外測溫技術(shù)得到了更多的應(yīng)用。傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻測溫方法以其技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點,在未來溫度測量領(lǐng)域中,依然能夠廣泛使用。在溫度測量方面各國均取得了很多成果,其中前蘇聯(lián)的壓電石英頻率溫度計分辨能力可達(dá) ℃,理論上可達(dá) ℃,而且在40℃~230℃范圍內(nèi)具有溫度與頻率的線性特性。只有對黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測溫度才是真實溫度。這種儀表可用來測量運動物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。在一定的測溫范圍內(nèi)，溫度計也可測量物體內(nèi)部的溫度分布。 常用溫度傳感器的分類溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。 隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及人們對生活環(huán)境要求的提高,人 們 也 迫 切 需 要 檢 測與 控 制溫度: 如大氣及空調(diào)房中溫度的高低,直接影響著人們的身體健康；在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線上,環(huán)境溫度不適當(dāng),會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量；恒溫育苗室內(nèi)溫度的控制對育苗的質(zhì)量影響也很大。從 17 世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測量。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要前提。系統(tǒng)通過單片機(jī)的片內(nèi) A/D 模塊，把測溫電橋的輸出信號采集到單片機(jī)內(nèi)部，再設(shè)定和調(diào)試相關(guān)參數(shù)，把溫度數(shù)據(jù)通過 RS232 串口線上傳給上位機(jī)，再由上位機(jī)進(jìn)行控制及相關(guān)參數(shù)的實時顯示和記錄。 摘 要溫度的精密控制對現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的影響越來越深，而高精度的溫度測量技術(shù)是決定溫度控制精度的前提。通過多次試驗，該測溫系統(tǒng)能夠可靠的工作。溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN 結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。溫度傳感器作為在各種控制場合經(jīng)常使用的傳感器，它的性能好壞會直接影響到系統(tǒng)性能。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類:接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。但對于運動體、小目標(biāo)或熱容量很小的對象則會產(chǎn)生較大的測量誤 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 6 頁 共 40 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。最常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測溫儀表。如欲測定物體的真實溫度，則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。日本利用所謂石英溫度頻率轉(zhuǎn)換器80℃~200℃的溫度范圍,最大分辨率達(dá) ℃。隨著新材料、新工藝以及一些新技術(shù)的發(fā)展,其應(yīng)用范圍更加拓展。具體表現(xiàn)在:(1)測溫范圍從高溫、中溫向中、低溫部分拓展。(5)紅外測溫儀具有小型化和智能化的特點。 基于 Pt1000 的高精度溫度采集系統(tǒng) 研究意義在工業(yè)和醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域，高精度的溫度測量都有著很廣泛的應(yīng)用。因此水溫差測量是煉鐵過程中的一項重要工作, 水溫差測量的精度要求也很高 [6]。 待解決的問題精密化學(xué)、生物醫(yī)藥、精細(xì)化工、精密儀器等領(lǐng)域?qū)囟瓤刂凭鹊囊髽O高，而溫度控制的核心正是溫度測量。但是過小的電流又會使信噪比下降，精度更是難以保證。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。工業(yè)測量用金屬熱電阻材料除鉑絲外，還有銅、鎳、鐵、鐵—鎳、鎢、銀等。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。目前熱電阻的引線主要有三種方式：二線制、三線制、四線制，如下圖所示：BAR t圖 (a) 兩線制CBAR t圖 (b) 三線制DBAR tC圖 (c) 四線制 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 1