基于pt10測溫系統(tǒng)設計——畢業(yè)設計-在線瀏覽
2025-05-01 10:18本頁面
【正文】 作于 12 位或 8 位； ② 轉換后的數(shù)據(jù)有 12 位一次讀出，８位、４位兩次讀出兩種讀出方式； ③ 具有可控三態(tài)輸出緩沖器 ,TTL 電平。 1LSB,AD574AK 為177。雙極性輸入時 ,范圍為 0V～177。 10V,從不同引腳輸入。 2 硬件電路的設計 5 信號測量電路 根據(jù)設計要求，首先需將溫度傳感器由溫度信號轉換為的電信號進 行處理，使之能夠穩(wěn)定的映射到 A/D 轉換器的功能。之所以選擇串聯(lián)恒流源的方式，主要是考慮到這樣來，輸出電壓和 PT100 的電阻值直接成正比關系，有很好的線性，而若采用電橋輸出的話，輸出電壓和 PT100 的電阻值的關系是非線性的，對于測量精度來講不太合適，而 51 單片機處理除法的計算能力較差，這樣做會降低系統(tǒng)的反應速度。 下面對該電路中使用的 LM324 以及 TL431 芯片進行一些簡單的介紹。它的內部包含四組形式完全相同的運算放大器 ,除電源共用外 ,四組運放相互獨立。兩個信號輸入端中 ,Vi（ ）為反相輸入端 ,表示運放輸出端 Vo的信號與該輸入端的位相反 。 由于 LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬 ,靜態(tài)功耗小 ,可單電 源使用 ,價格低廉等優(yōu)點 ,因此被廣泛應用在各種電路中 。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從 Vref（ ）到 36V范圍內的任何值。 ％ ； ③ 典型值 25℃（ TL431B）； ④ 低動態(tài)輸出阻抗，典型 ； ⑤ 負載電流能力 to 100mA； ⑥ 等效全范圍溫度系數(shù) 50 ppm/℃典型； ⑦ 溫度補償操作全額定工作溫度范圍 ； ⑧ 低輸出噪聲電。 首級放大電路 根據(jù)計算公式 Vin=*Rpt100/2k ，式中 Rpt100 表示的是 PT100 在特定溫度下的電阻值，由于需要測量的溫度 范圍為 200～ 500℃，查表可知，其電阻值的大小為 ， 這樣以來可知用恒流源通過 PT100 的輸出的電壓很小，大概為 ～ 之間，不方便直接作為輸入，故需要進行信號放大。由于 OP07 具有非常低的輸入失調電壓，所以 OP07 在很多應用場合不需要額外的調零措施。 此電路的設計，充分考慮到了對 OP07C 供電電源的濾波，以及運放輸入電阻平衡的要求，結合運放的特點，經過簡單的分析便可知，該放大電路為反相放大器，具體放大倍數(shù)為 10 倍。為實現(xiàn)這個目的，可以先對 U1N 進行偏置得 0～ ，然后 對這個范圍的電壓進行 倍的信號放大。 圖 偏置放大電路 該電路的設計原理介紹如下： 9 在本設計的實際應用中，運放的同相端設置了兩個輸入電壓，一個為首級放大電路的輸出電壓 U1N，另一個是利用滑動變阻器分壓而得的一個電壓值 ，然后令 Ra=Rb=2k， Rf=，使運放的輸入電阻滿足 Ra//Rb//R’=R1// Rf， 這樣就達到了偏置和放大的要求，在誤差允許的范圍之類，完全可以滿足所需要求。 A01A12A23A34A45A56A67A78A89GND10A911A 1012R13R+14/C S15DO16DI17C L O K18E O C19V C C20T L C 25 43 圖 24 TLC2543 的引腳 AIN0～ AIN10：模擬輸入端，由內部多路器選擇。 CS：片選端 。 CS 由低到高的變化 時， 將在一個設置時間內禁止 DATA INPUT 和 I/O CLOCK。 DATA OUT： A/D 轉換結果三態(tài)輸出端，在 CS 為高時，該引腳處于高阻狀態(tài)；當 CS 為低時，該引腳由前一次轉換結果的 MSB 值置成相應的邏輯電平 。在最后的 I/O CLOCK 下降沿之后， EOC 由高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值睫D換完成及數(shù)據(jù)準備傳輸 。 10 REF＋、 REF－：正、負基準電壓端。最大輸入電壓范圍取決于兩端電壓差 。 TLC2543 每次轉換和數(shù)據(jù)傳送使用 16 個時鐘周期，且在每次傳送周期之間插入 CS 的時序。當 CS 為高時， I/O CLOCK 和 DATA INPUT 被禁止， DATA OUT 為高阻態(tài)。 圖 A/D 轉換電路 單片機電路及顯示電路 11 圖 單片機電路及顯示電路 本設計使用 51 單片機為核心器件， 其中 P1 口 （ ~） 為 A/D 轉換器 的通信接口， P2 口接數(shù)碼管的段碼， P3 口（ ~）接數(shù)碼管的片選端，即負責確定位碼。 3 軟件設計 進行微機測量控制系統(tǒng)設計時，除了系統(tǒng)硬件設計外，大量的工 作就是如何根據(jù)每個測量對象的實際需要設計應用程序。對于本系統(tǒng) 而言，軟件設計主要包括信號采集程序、信號處理程序、顯示程序及主程序三大部分。開始時，片選 CS 為高，IO_ CLOCK、 DATA_INPUT 被禁止， DATA_OUT 呈高阻狀態(tài)， EOC 為高。 12 個時鐘信號從 IO _CLOCK 端依次加入，隨著時鐘信號的加入，控制字從DATA_INPUT 一位一位地在時鐘信號的上升沿時被送入 TLC2543(高位先送入 )同時上一周期轉換的 A/D 數(shù)據(jù)，即輸出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)從 DATA_OUT 一位一位地移出。在第 12 個時鐘下降沿， EOC 變低，開始對本次采樣的模擬量進行 A/D 轉換，轉換時間約需 10 微秒，轉換完成后 EOC 變高，轉換的數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個工作周期輸出。 程序流程圖 圖 信號采集控制程序流程圖 程序代碼為 sbit CS=P1^2。 // 2543 IO CLOCK sbit DATA_IN=Pl^1。 // 2543 DATA OUT unsigned int ad_data。 sbit bit7 = B^7。 ad_data=0。 // 端口高 4 位與低 4 位交換 B = port 。 CS=1。 DATA_OUT = 0。 delay( )。 i=12。 IO_CLOCK = 1。 IO_CL0CK=0。 d
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