硬件課程設(shè)計-基于pt100傳感器的溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計-文庫吧資料
2024-11-16 01:44本頁面
【正文】 ） ． CLKIN：時鐘信號輸入，當 T＝ 80ms 時， fcp＝ 125KHz，對 50HZ 工頻干擾有較大抑制能力，此時轉(zhuǎn)換速度為 3次 /ｓ，極限值 fcp＝ 1MHZ 時，轉(zhuǎn)換速度為 25 次 /ｓ； ． REFC+：外接參考電容正，典型值１ μF ； ． REFC：外接參考電容負； ． BUFFO：緩沖放大器輸出端，典型外接積分電阻； ． INTO：積分器輸出端，典型外接積分電容； ． AZIN：自校零端； ． LOW： 欠量程信號輸出端，當輸入信號小于量程范圍的 10％時，該端輸出高電平； ． HIGH：過量程信號輸出端，當輸入信號超過計數(shù)范圍（ 20201）時，該端輸出高電平； ． STOR：數(shù)據(jù)輸出選通信號（負脈沖），寬度為時鐘脈沖寬度的一半，每次 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，該端輸 出 5 個負脈沖，分別選通由高到低的 BCD碼數(shù)據(jù)（ 5 位），該端用于將轉(zhuǎn)換結(jié)果打到并行 I/O 接口； ． R/H：自動轉(zhuǎn)換 /停頓控制輸入，當輸入高電平時；每隔 40002 個時鐘脈沖自動啟動下一次轉(zhuǎn)換；當輸入為低電平時，轉(zhuǎn)換結(jié)束后需輸入一個大于 300ns 的正脈沖，才能啟動下一次轉(zhuǎn)換； ． POL：極性信號輸出，高電平表示極性為正； ． BUSY：忙信號輸出，高電平有效，正向積分開始時自動變高，反向積分結(jié)束時自動變低。 1CP11MR21Q031Q141Q251Q36GND72Q382Q292Q1102Q0112MR122CP13VCC14U474HC393+5ALECLK 圖 74HC393芯片及電路圖 ICL7135 引腳圖 ICL7135 為 DIP28 封裝，芯片引腳排列如圖 所示?；?pt100 傳感器的溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計 6 由于 ICL7135 芯片在時鐘脈沖為 125KHZ 時對 50HZ 工頻干擾有較大抑制能力，此時轉(zhuǎn)換速度為 3 次 /s，故將 ALE 端的時鐘脈沖經(jīng)過 74HC393 芯片 16 分頻后得到所需的125KHZ。 在平時， 單片機 ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書 5 V1REF2ANALOG COM3INT OUT4AZ IN5BUFF OUT6REF CAP7REF CAP+8IN LO9IN HI10V+11D512B113B214B415B816D417D318D219D120BUSY21CLOCK IN22POL23DIGIT AL IN24R/H25STROBE26OVERRANGE27UNDERRANGE28U6ICL7135R11100KR1527R13100KR14C17105C15105C16 105C14CBB 4745+5+5D11N4148R1210KD2LM7825+5CLKINT0 圖 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 圖 給出了 ICL7135 時序， 由圖可見，當 BUSY 變高時開始正向積分，反向積分到零時 BUSY 變低，所以 BUSY 可以用于控制計數(shù)器的啟動 /停止 。將計數(shù)的脈沖個數(shù)減 10000，即得到對應(yīng)的模擬量。其轉(zhuǎn)換速度與時鐘頻率相關(guān)，每個轉(zhuǎn)換周期均有：自校準（調(diào)零），正向積分（被測模擬電壓積分），反向積分（基準電壓積分）和過零檢測四個階段組成，其中自校準時間為 10001 個脈沖，正向積分時間為 10001 個脈沖，反向積分直至電壓到零為止（最大不超過 20201 個脈沖）。 20200 個數(shù)字量選通控 BCD 碼輸出，與單片機接口十分方便。 +5V3KR920KR10AD IN56478LM358 U2BVO100uF 圖 信號采集調(diào)理電路 根據(jù)運放的“虛短”、“虛斷”作用，有 R p tIUUU vo *????? ； 運放的 7引腳輸出端電壓 : U v oU out U*R10)(R9 ???? ； 結(jié)果將微小的電壓信號放大轉(zhuǎn)換為可以輸入 A/D轉(zhuǎn)換器的合適電壓值。 該測溫系統(tǒng)這部分電路的主要作用是用熱電阻 Pt100 配合電流源采集當前的溫度并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，調(diào)理電路將這個微小的電壓信號轉(zhuǎn)換為可以輸入基于 pt100 傳感器的溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計 4 A/D 轉(zhuǎn)換器的合適電壓值。調(diào)理就是放大，緩沖或定標模擬信號等，使其適合于模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)的輸入。 信號采集調(diào)理電路 信號采集調(diào)理電路， 就是信號處理電路，把模擬信號變換為用于數(shù)據(jù)采集、控制過程、執(zhí)行計算顯示讀出或其他目的的數(shù)字信號。 PT100 溫度傳感器測量范圍廣： 200℃ ～ +650℃，偏差小，響應(yīng)時間短，還具有抗振動、穩(wěn)定性好、準確度高、耐高壓等優(yōu)點，其得到了廣泛的應(yīng)用，本設(shè)計采用PT100 作為溫度傳感器。 PT100 是電阻式溫度傳感器，測溫的本質(zhì)其實是測量傳感器的電阻，通常是將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流等模擬信號，然后再將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再由處理器換算出相應(yīng)溫度。 PT100 溫度感測器是一種以白金 (Pt)作成的電阻式溫度檢測器 ,屬于正電阻系數(shù) ,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 為攝氏溫度。 電阻式溫度檢測器 (RTD,Resistance Temperature Detector)是一種物質(zhì)材料作成的電阻 ,它會隨溫度的上升而改 變電阻值 ,如果它隨溫度的上升而電阻值也跟著上升就稱為正電阻系數(shù) ,如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱為負電阻系數(shù)。 PT100 溫度傳感器是一種高精準的測溫儀器，在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用，本文介紹 PT100 溫度傳感器原理及其產(chǎn)品特信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書 3 征。 PT100 傳感器特性和測溫原理 PT100 溫度傳感器，是一種以鉑 (Pt)作成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù)。復(fù)合三極管：又叫達林頓管，將β系數(shù)放大，即β =β 1*β 2=β 2，使達林頓管集電極和發(fā)射極電流相等，即 Ic=β Ib? (1+β )Ib=Ie=I。根據(jù)虛斷原理 ，流過 R2 的電流將幾乎全部流入復(fù)合管而不流入運放的 2腳。 1kR6LM385B121KR510KR88550100uF+5V+5104C1104C210KR7100PT1VOLM358U2A23481Iout圖 1mA恒流源 當恒流源工作時，由于 LM385B12 穩(wěn)壓管 ()的穩(wěn)壓作用，其兩端的電壓U=U1U2=。 恒流源部分 恒流源的作用是提供 1mA 的恒定電流供后續(xù)電路使用。 基于 pt100 傳感器的溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計 2 第 2 章 硬 件設(shè)計及相關(guān)介紹 本系統(tǒng)的電路主要由線性電源模塊、信號采集與調(diào)理模塊、 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、單片機最小系統(tǒng)模塊組成。文
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