智能温度测量仪论文.doc

智能温度测量仪的设计 姓名：何静峰 专业：电子信息工程 班级：2011级电子信息工程 学号：20114075158 时间：2014年4月28日.功能说明 1.温度传感器 温度传感器选用线性度较好的铂电阻PT100，将铂电阻接入电桥使用。铂电阻是将0.05～0.07ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。它的电阻Rt与温度t的关系为：Rt=Ro(1+At+Bt2)，式中： Ro系温度为0℃时的电阻值。A＝3.9684×10－3／℃，B＝－5.847×10－7／℃。热响应时间是在阶跃温度作用下，热电阻的输出变化值相当于阶跃变化的50％时,所需的时间，用τ0.5来表示。下表列出了PT100铂电阻的温度和阻值对应关系 温度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （℃） 电阻值（Ω） －20 92.04 91.64 91.24 90.84 90.44 90.04 89.64 89.24 88.84 88.44 －10 98.03 95.63 95.23 94.83 94.43 94.03 93.63 93.24 92.84 92.44 －0 100.00 99.60 99.21 98.81 98.41 98.01 97.62 97.22 96.82 96.42 0 100.00 100.40 100.79 101.19 101.59 101.98 102.38 102.78 103.17 103.57 10 103.96 104.36 104.75 105.15 105.54 105.94 106.33 106.73 107.12 107.52 20 107.91 108.31 108.70 109.10 109.49 109.88 110.28 110.67 111.07 111.46 30 111.85 112.25 112.64 113.03 113.43 113.82 114.21 114.60 115.00 115.39 40 115.78 116.17 116.57 116.96 117.35 117.74 118.13 118.52 118.91 119.31 50 119.70 120.09 120.48 120.87 121.26 121.65 122.04 122.43 122.82 123.21 表1 二.系统总体设计 1.设计方案论证 根据铂电阻PT100的温度特性，将铂电阻接入电桥电路，再把电桥电路输出的微弱的电压信号送到前置放大电路处理，由A/D转换器把模拟电压信号转换成数字信号，并送入单片机中。单片机接收到该测量数字信号后，调用存放在存储器中的程序对其进行各种智能化处理，如进行非线性补偿、平均滤波、各种进制的转换等，最后得出在允许误差范围内的测量温度值，并由4位LED显示器动态显示测得的温度值。 根据原理，前端电路可以设计成一级放大、二级放大和三级放大。三、二级放大设计的方法可以将每一级的放大倍数设计成个位数，但是系统随着放大器个数的增加而不稳定。一级放大器设计方法输出稳定，设计简单，但是放大倍数比较大，可能导致放大饱和。最终通过搭电路试验确定，采用一级放大系统比较稳定。 2.方案的总体设计框图 三.硬件电路设计 1.电源电路 根据芯片资料，稳压管7805输入输出与地之间应当接0.33微法和0.11皮法的电容，但由于器件的限制，实际电路中直接用9V电池的正极作为稳压管7805的输入，电池负极接地，实测输出电压为5.01V，符合要求。实际的电源电路如图1所示。 图1 2. 晶振电路 AT89C52等COMS型单片机内部有一个可控的反相器，引脚XTAL1,XTAL2为反相放大器的输入端和输出端，在XTAL1,XTAL2上外接晶振和电容便组成振荡器。设计时电容C1,C2选用27皮法。振荡器的频率主要取决于晶振的频率，设计选用的晶振频率为12MHz。晶振电路如图2所示。 3. 上电复位电路 在RST引脚上输入2个机器周期以上的高电平，机器便进入复位状态，此时ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3输出高电平，RST上输入返回低电平以后，便退出复位状态开始工作。上电复位电路如图3所示。 图3