发布时间 : 星期二 文章基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计更新完毕开始阅读832c5581d4d8d15abe234e2a
基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计
板上之后不用．拿下来而直接往里面烧写程序)ISP Flash系列，也就是AT89S系列，这类单片机除了用常规的并行方法编程外，还可以在系统用下载线进行编程，省去价格较贵的编程器，而且可以在目标板上直接修改程序。
又考虑到单片机的存储空间与价格，以及我对单片机的熟悉程度，课本学习的是AT89C51单片机，因此，此次设计我选用了AT89C51单片机来完成此次设计。
1.2.2 模数转换器选型
A/D转换的好与坏直接关系到整个系统的精确度。由于本系统测量的是温度信号，响应时间长，滞后大，不要求快速转换，因此选用8位串型A/D转换器ADC0809。 能达到设计的基本要求。为进一步提高精度，可以直接采用12位A/D转换器，也可以采用过采样和求均值技术来提高测量分辨率。本系统采用了求平均值来提高分辨率。因为8位ADC0809其性价比更高，更重要的是我对ADC0809更加了解（课本上学的就是ADC0809），所以本次设计我选用了ADC0809作为模数转换器。
1.2.3 显示方案确定
该设计的温度测量系统只要求温度的显示，所以显示系统在该设计中是必不可少的。当前常用的有液晶显示和数码管显示两种显示方法。液晶显示功能强大，不但可以显示数字字符、德文、法文、点阵显示，还可以显示全部国标汉字，但是也存在与单片机连接时接口电路驱动复杂；显示亮度低，不利于观察；编程困难；成本高等缺点，本系统只显示数字，而且需要考虑到能耗尽量少等问题，数码管内部元件比较简单，耗能相对较低，所以选择了数码管显示。不但硬件电路简单，造价低廉，而且数码管亮度高，利于我们的观察读数。
2 硬件设计
2.1 温度信号的获取与放大
本系统以PT100为温度传感器获取温度信号，以放大器LM741为信号放大器件。
2.1.1 元件介绍
PT100温度传感器为正温度系数热电阻传感器，主要技术参数如下： ① 测量范围：-200℃～+850℃；
② 允许偏差值?℃： A级 ??0.15?0.002t?， B级 ??0.30?0.005t?； ③ 响应时间＜30s；
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④ 最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm； ⑤ 允通电流≤5mA。
另外，PT100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。 鉑热电阻的线性较好，在0～100摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于0.5摄氏度。鉑热电阻阻值与温度关系为：
231?At?Bt?Ct*?t?100??① -200℃＜t＜0℃时，RRt?100????；
② 0℃≤t≤850℃时，RRt?100??1?At?Bt2?；
式中，A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0.0000000000042735。可见PT100在常温0～100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：
RRt?100??1?At?，当温度变化1℃，PT100阻值近似变化0.39?。
2.1.2 放大电路设计
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。通常将其放在电桥的桥臂上，温度变化时，热电阻两端的电压信号被送到仪器放大器LM741的输入端，经过仪器放大器放大后的电压输出送给A/D转换芯片，从而把热电阻的阻值转换成数字量。电路原理图如图2-1所示。
图2-1信号采集与放大电路
对信号放大，我们使用了低价格、高精度的仪器放大器LM741，它运用方便，可以通过外接电阻方便的进行各种增益（1-1000）的调整。其增益计算公式为：
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(1)
温度值计算过程：
由于A/D检测到的模拟电压值
(2)
计算可到的值，然后利用如下公式求出温度值：
(3)
其中，。
2.2 模数转换单元
2.2.1 8位串行A/D转换器ADC0809
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。它是美国国家半导体公司的产品，是目前国内最广泛的8 位通用的A/D转换的芯片。
① ADC0809的内部逻辑结构如图2-2所示。
图2-2 ADC0809内部逻辑结构
由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
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② 引脚结构如图2-3 所示。
图2-3 引脚结构
IN0－IN7：8条模拟量输入通道
ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4条
ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量送入转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如表2-4。
表2-4通道选择
C 0 0 0 0 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 A 0 1 0 1 0 1 0 选择的通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 6