中心議題：

• 熱電阻測溫電路硬件設計
• 測溫係統的軟件設計

解決方案：

• 利用EL-700鉑熱電阻溫度傳感器監測溫度
• 軟件編程來實現溫度的顯示及控製功能

在(zai)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)和(he)日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)中(zhong)，溫(wen)度(du)是(shi)需(xu)要(yao)測(ce)量(liang)和(he)控(kong)製(zhi)的(de)重(zhong)要(yao)參(can)數(shu)之(zhi)一(yi)，物(wu)體(ti)的(de)許(xu)多(duo)物(wu)理(li)現(xian)象(xiang)和(he)化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)都(dou)與(yu)溫(wen)度(du)有(you)關(guan)，許(xu)多(duo)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)都(dou)是(shi)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)進(jin)行(xing)的(de)，需(xu)要(yao)測(ce)量(liang)和(he)控(kong)製(zhi)溫(wen)度(du)，因(yin)此(ci)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)的(de)場(chang)合(he)極(ji)其(qi)廣(guang)泛(fan)。熱(re)電(dian)阻(zu)是(shi)工(gong)程(cheng)上(shang)應(ying)用(yong)廣(guang)泛(fan)的(de)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)，使(shi)用(yong)最(zui)多(duo)的(de)鉑(bo)熱(re)電(dian)阻(zu)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)零(ling)攝(she)氏(shi)度(du)標(biao)稱(cheng)中(zhong)阻(zu)值(zhi)為(wei)100Ω和10Ω
，電阻變化係數為0．003851。鉑熱電阻溫度傳感器精度高
、穩(wen)定(ding)性(xing)好(hao)

，應(ying)用(yong)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)廣(guang)
，是(shi)中(zhong)低(di)溫(wen)區(qu)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)一(yi)種(zhong)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)，不(bu)僅(jin)廣(guang)泛(fan)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)測(ce)溫(wen)
，而(er)且(qie)被(bei)製(zhi)成(cheng)各(ge)種(zhong)標(biao)準(zhun)溫(wen)度(du)計(ji)供(gong)計(ji)量(liang)和(he)校(xiao)準(zhun)使(shi)用(yong)。

該裝置結合單片機和傳感器技術，采用AD517及ADSlllO芯片和EL-700鉑熱電阻設計了一種具有無線發射與接收模塊的高精度測溫裝置。該裝置既可以單機工作，利用單片機來實現信號檢測、處理及顯示。又可以利用無線收發模塊實現係統與計算機的無線通信，利用計算機實現數據的分析
、處理及打印。該測溫係統設計簡單，具有較高測溫分辨率及友好的人機界麵，試驗數據表明，係統具有較高的測量精度。

1硬件設計

1．1熱電阻的測溫電路

熱電阻的測溫電路如圖1所示，該電路由毫安級恒流源產生電路
、差分運算電路和AD517芯片組成。該電路采用兩個完全相同的毫安級恒流源分別給熱電阻RT和標準參考電阻Rf供電。在恒流源電路中，VD1和VD2為帶溫度補償的穩壓二極管
，四個PNP型的三極管T1、T2
、T3和T4組成了兩個PNP型複合管，其目的是為了提高放大器的增益，減小誤差，以便提高恒流源的穩定度。恒流源與RT和Rf(Rf取為Rf=100Ω)與yu地di組zu成cheng的de電dian路lu產chan生sheng的de電dian壓ya作zuo為wei差cha分fen運yun算suan電dian路lu的de輸shu入ru信xin號hao，根gen據ju電dian路lu的de組zu成cheng

，可ke以yi得de到dao差cha分fen運yun算suan電dian路lu的de輸shu出chu電dian壓ya是shi與yu熱re電dian阻zu的de阻zu值zhi成cheng正zheng比bi的de
，通tong過guo選xuan擇ze合he適shi的de元yuan器qi件jian參can數shu把ba該gai裝zhuang置zhi的de測ce溫wen範fan圍wei設she置zhi為wei0～120℃。

該測溫電路的AD517芯片為高精度、低溫漂的單片集成運算放大器，ADSlllO是業界最小封裝的6位△一∑型及輸入電壓範圍為0～2．048V的模數轉換芯片。測溫電路中AD517的作用是將差分運算電路的輸出電壓調整到一個合適的範圍，以方便後麵的ADSlll0進行模數轉換。圖中R9：和R10為比例放大電阻，RP為集成運放AD517的調零電阻
，典型值為20kΩ。經過放大電路調整後的輸出電壓典型值為Uo，即可作為ADSlll0輸入電壓，經過A／D轉換成數字信號之後送入單片機中進行處理。


1．2總體設計

此基於EL-700boredianzuchuanganqidegaojingducewenzhuangzhijikeyidanjigongzuo，youkeyitongguowuxianshoufamokuaishixianyujisuanjizhijiandewuxianshujuchuanshu，bacaijidaodewenduxinhaosongdaojisuanjizhongjinxingfenxi、處理及打印，從而實現數據的遠距離傳輸與處理。測溫裝置主要由溫度信號的檢測與采集電路、LED顯示、按鍵控製、電源

、報警及複位、無線發射與接收等功能模塊組成
，每一個電路模塊完成一定的功能，測溫裝置的硬件總體組成框圖如圖2所示。

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電源模塊為整個裝置提供電源，在單機工作模式下，利用EL-700鉑熱電阻溫度傳感器來檢測被測物體的溫度信息
，傳感器的輸出信號由測溫電路模塊進行處理及放大之後經模數轉換器ADSlll0轉換為數字信號送入單片機中，由軟件編程來實現溫度的顯示及控製功能
；LED數碼管顯示模塊用來顯示相應的溫度數值及溫標信息

；通過按鍵控製模塊及相應的程序可以實現裝置的工作模式選擇
、攝氏溫度與華氏溫度顯示選擇等功能。

2係統的軟件設計

軟(ruan)件(jian)是(shi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)靈(ling)魂(hun)
，它(ta)是(shi)係(xi)統(tong)算(suan)法(fa)和(he)功(gong)能(neng)實(shi)現(xian)的(de)關(guan)鍵(jian)
，整(zheng)個(ge)測(ce)溫(wen)係(xi)統(tong)是(shi)在(zai)程(cheng)序(xu)控(kong)製(zhi)下(xia)進(jin)行(xing)工(gong)作(zuo)的(de)，本(ben)係(xi)統(tong)的(de)軟(ruan)件(jian)設(she)計(ji)中(zhong)我(wo)們(men)選(xuan)擇(ze)以(yi)單(dan)片(pian)機(ji)C51語yu言yan為wei主zhu，以yi彙hui編bian語yu言yan為wei輔fu，采cai用yong模mo塊kuai化hua的de設she計ji思si想xiang，將jiang該gai部bu分fen設she計ji劃hua分fen為wei相xiang應ying的de程cheng序xu模mo塊kuai，增zeng強qiang了le程cheng序xu的de可ke移yi植zhi性xing。整zheng個ge軟ruan件jian係xi統tong主zhu要yao有you單dan片pian機ji主zhu程cheng序xu、鍵盤控製子程序、開機自檢子程序、溫度檢測及顯示子程序、中斷子程序等。單片機主程序流程圖如圖3所示。


係(xi)統(tong)上(shang)電(dian)後(hou)單(dan)片(pian)機(ji)首(shou)先(xian)進(jin)行(xing)係(xi)統(tong)初(chu)始(shi)化(hua)，之(zhi)後(hou)程(cheng)序(xu)執(zhi)行(xing)相(xiang)應(ying)的(de)自(zi)檢(jian)子(zi)程(cheng)序(xu)，檢(jian)測(ce)測(ce)溫(wen)係(xi)統(tong)是(shi)否(fou)有(you)故(gu)障(zhang)。係(xi)統(tong)默(mo)認(ren)進(jin)入(ru)的(de)單(dan)機(ji)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)，在(zai)單(dan)機(ji)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)下(xia)
，可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)功(gong)能(neng)按(an)鍵(jian)選(xuan)擇(ze)不(bu)同(tong)的(de)功(gong)能(neng)，通(tong)過(guo)係(xi)統(tong)調(tiao)用(yong)相(xiang)應(ying)的(de)功(gong)能(neng)按(an)鍵(jian)處(chu)理(li)子(zi)程(cheng)序(xu)來(lai)完(wan)成(cheng)應(ying)的(de)功(gong)能(neng)
，並(bing)在(zai)LED數碼管上顯示相應的溫度信息

，具有非常好的人性化特點
；在zai無wu線xian工gong作zuo模mo式shi下xia
，此ci時shi係xi統tong作zuo為wei一yi個ge下xia位wei機ji
，可ke以yi和he遠yuan程cheng計ji算suan機ji進jin行xing無wu線xian通tong信xin，實shi現xian數shu據ju的de遠yuan距ju離li傳chuan輸shu
，利li用yong計ji算suan機ji強qiang大da的de信xin息xi處chu理li功gong能neng，把ba下xia位wei機ji傳chuan送song過guo來lai的de數shu據ju進jin行xing分fen析xi和he處chu理li。

3試驗結果及分析

試shi驗yan數shu據ju通tong過guo對dui普pu通tong熱re水shui器qi加jia熱re中zhong的de水shui溫wen進jin行xing測ce量liang取qu得de，測ce量liang中zhong采cai用yong實shi驗yan用yong高gao精jing密mi數shu字zi測ce溫wen儀yi的de示shi值zhi溫wen度du作zuo為wei被bei測ce物wu體ti溫wen度du檢jian測ce點dian的de溫wen度du真zhen實shi值zhi，本ben測ce溫wen裝zhuang置zhi測ce得de的de溫wen度du信xin息xi經jing過guo電dian路lu的de轉zhuan換huan及ji單dan片pian機ji的de處chu理li後hou
，測ce得de的de溫wen度du信xin息xi在zaiLED數碼管上的顯示值如表l所示。從表中的數據可以看出，本係統LED顯示值和真實值很接近；試驗過程中
，由於測量環境及其它因素的影響，使得係統的測量值在真實值上下波動
，但溫度的實際相對誤差始終保持在1％以內，從而證明了本測溫裝置完全能夠滿足實際的測量要求。


文中以單片機為測溫裝置的控製及數據處理核心，設計了基於鉑熱電阻的高精度測溫裝置，具有兩種工作模式；采用兩個完全相同的毫安級恒流源分別給熱電阻和參考電阻供電，利用高精度的模數轉換芯片ADS1110完成溫度信息的采集及A／D轉換，從提高了裝置的測量精度
；通tong過guo單dan片pian機ji的de軟ruan件jian編bian程cheng完wan成cheng線xian性xing化hua算suan法fa及ji進jin行xing數shu據ju處chu理li運yun算suan，並bing結jie合he功gong能neng按an鍵jian來lai實shi現xian係xi統tong的de不bu同tong功gong能neng。試shi驗yan數shu據ju的de結jie果guo表biao明ming，此ci測ce溫wen裝zhuang置zhi具ju有you較jiao高gao的de測ce量liang精jing度du，具ju有you非fei常chang廣guang泛fan的de實shi際ji用yong途tu。