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基于铂热电阻测温系统的设计 　　[摘要]铂热电阻信号调理器ADT70可以将因温度变化引起的铂热电阻的电阻变化转换成电压信号。采用ADT70设计了一个8通道测温系统。该系统由ADT70、单片机MSP430F149、存储器、显示、接口等组成，采用普通的薄膜式铂热电阻就可以测量-50℃～+200℃的温度范围。 　　[关键词]铂热电阻 ADT70 测温系统 单片机 　　中图分类号：TN7文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0620026－02 　　 　　在生产和科学实验中经常需要测量温度这个参数。采用铂热电阻进行温度测量，范围可达-200℃～+850℃，且精度高，所以应用比较广泛。采用铂热电阻测温的传统方法是通过测量电桥来进行的，这种方法容易引入。 　　 　　一、ADT70基本介绍 　　 　　ADT70是美国ADI公司推出的集成化铂热电阻信号调理器。适配Pt100或Pt1000型铂热电阻。采用普通的薄膜式铂热电阻就可以测量-50℃～+500℃的温度；若配上高性能的铂热电阻，测温上限就可以扩展到+1000℃。测温误差仅为±1℃。即使温度超出测量范围，ADT70所产生的附加误差也仅为±1℃，经过校准后可使该项误差降为0。ADT70可以采用+5V单电源或者±5V双电源供电，工作温度范围是-40℃～+125℃。ADT70的内部电路框图如图1所示. 　　ADT70内部有两个对称的电流源，可以分别给标准电阻和铂热电阻提供1mA的激励电流。内部2.5V的基准电压源的电压温度系数为±25×10-6/℃。内含的仪表放大器能将铂热电阻与标准电阻上的电压差放大成与摄氏温度成正比的标准电压信号。另外一个备用放大器则可以作为其他的用途。 　　图1中R1电阻值为1KΩ；R2为Pt1000铂热电阻，在0℃下的标称电阻值也为1KΩ。R3是仪表放大器的增益电阻，当其阻值为49.9KΩ时，仪表放大器的电压增益Kv=1.3。激励电流I0=1mA，当温度为0℃，R1= R2=1KΩ，仪表放大器的输入为0。当温度升高时，R1的电阻值基本不变，R2则增加到（R2+△R），此时仪表放大器的输入为I0（R2- R1），输出电压： 　　U0=KvI0(R2- R1） 　　Pt1000铂热电阻的电阻灵敏度为3.85Ω/℃，由此得到输出电压灵敏度K=5.0mV/℃。 　　 　　图1 ADT70的内部电路框图及其典型应用电路 　　 　　ADT70可以采用单电源供电，但必须加上正确的偏置，否则芯片无法正常的测量。当Pt1000的温度从-200℃上升到+800℃时，其电阻值从230Ω增加到4080Ω，输出ADT70的输出电压就从-1V变化到+4V，显然采用单电源无法做到。为了测量-200℃到+800℃的温度，可以给SGND端加上+1V的偏置电压，使U0可在0～+5V范围内变化。把备用放大器接成电压跟随器后可以作为偏置电压源，具体连接如图2所示： 　　 　　二、测温系统设计 　　 　　（一）系统原理框图 　　 　　图2 单电源供电 　　 　　本次设计的测温系统采用分布式设计，具有8个温度测试通道。另外系统还具有数据存储、显示、实时时钟、通讯接口等模块。为了使电源简单，铂热电阻信号调理器ADT70采用+5V单电源供电；单片机采用的是TI公司的超低功耗16位Flash型单片机。系统原理图如图3所示。下面分别介绍各个部分： 　　（二）MSP430F149简介 　　MSP430单片机是TI公司推出的一款16位Flash型单片机，供电电压范围1.8V～3.6V，具有集成度高、功能丰富、功耗低等技术特点。本系统选用的MSP430F149是MSP430系列中的应用最为广泛的一款单片机，具有60K的ROM、2K的RAM、硬件乘法器、16位定时器、看门狗、USART模块等。在系统中，MSP430F149是核心，要完成信号采集、数据存储、数据传输、外围器件初始化等控制功能。 　　 　　图3 系统框图 　　 　　MSP430F149集成有ADC12。ADC12具有8个模拟输入通道，具有通用的采样/保持电路，可以选择采样时序、转换时钟和工作模式，参考电平可外接也可以选用内置的参考电平。 　　（三）存储和显示模块 　　存储模块采用的芯片是MICROCHIP公司的串行EEPROM：24LC1025。存储空间为1024K，供电电压范围：2.5V～5.5V，具有写保护功能。 　　显示模块采用的是5个8段数码管。第一个数码管用于显示温度符号，当其不亮时，表示温度为正；温度为负时，显示“-”。最后一个数码管用来显示小数点后第一位数字。 　　（四）时钟与接口模块 　　时钟芯片采用MAXIM公司的DS12CR887。DS12CR887集成了时