摘要
本课题本系统采用PT100热电阻温度传感器和单片机组成可靠性高、功耗低的温度检测系统。以AT89C51单片机系统为核心，对单点的温度进行实时检测。采用模拟温度传感器PT100对温度进行检测；采用串型模数转换器ADC0809进行A/D转换把温度信号调解转换为电压信号与AT89C51单片机接口设置LED八段数码管实时显示温度值。本设计包括温度传感器、A/D转换模块、数据传输模块、温度显示模块四个部分。
关键词：单片机，PT100热电阻，ADC0809，温度检测
The design of Single Chip Microcomputer
Temperature Detection System
Based on the Resistive Thermal Detector of PT100
Abstract
This article AT89C51 monolithic integrated circuit which produces by ATMEL Corporation is the core, can inspect a single point of the temperature in real time. The adoption of the serial A/D for temperature signals into voltage signal mediation AT89C51 Single-Ship Compute interfaces with the eighth LED digital display of real-time temperature. The design includes four parts of the temperature sensor and the A / D converter module and the data transmission modules and the temperature display module. Each part functions and the process was described in the Paper in detail.
Key words：Single-Ship Computer; Resistive Thermal Detector of PT100; ADC0809; Measure-temperature
目录
摘要 ...................................................................................................................................... I Abstract .................................................................................................................................... II 1 绪论 (1)
1.1 课题背景 (1)
1.2 方案论证 (2)
1.2.1 单片机选型 (2)
1.2.2 模数转换器选型 (3)
1.2.3 显示方案确定 (3)
2 硬件设计 (4)
2.1 温度信号的获取与放大 (4)
2.1.1 元件介绍 (4)
2.1.2 放大电路设计 (4)
2.2 模数转换单元 (5)
2.2.1 8位串行A/D转换器ADC0809 (5)
2.2.2 模数转换单元电路的设计 (7)
2.3 键盘电路的设计 (8)
2.4 LED显示电路的设计 (8)
2.4.1 LED数码管原理 (9)
2.4.2 LED数码管编码方式 (9)
2.4.3 LED数码管显示方式和典型应用 (10)
2.4.4 LED数码管的原理图 (11)
2.5 声光报警电路 (12)
2.6 单片机接口电路 (13)
2.6.1单片机的时钟电路 (13)
2.6.2复位电路和复位状态 (13)
3 软件设计 (16)
3.1 程序设计语言的选用 (16)
3.2 软件程序的设计 (16)
3.2.1 程序流程 (16)
3.2.2 键盘管理 (17)
3.2.3 LED显示 (18)
3.2.4 模拟量的采集与处理 (18)
3.3源程序 (22)
4 抗干扰设计 (29)
4.1 用于单片机系统的干扰抑制元件 (29)
4.2 提高单片机系统抗干扰能力的主要手段 (29)
5 结论 (31)
致谢 (32)
参考文献 (33)
论文原创性声明 ................................................................................... 错误！未定义书签。
1 绪论
1.1 课题背景
在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎%80的工业部门都不得不考虑着温度的因素。
温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。传感器主要大体经过了三个发展阶段。
①模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。
②模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别。
③智能温度传感器。能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。
进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表。对于单点温测仪表，主要采用传统的模拟集成温度传感器，其中又以热电阻、热电偶等传感器的测量精度高，测量范围大，而得到了普遍的应用。此种产品测温范围大都在-200℃~800℃之间，分辨率12位，最小分辨温度在0.001~0.01之间。自带LED显示模块，显示4位到16位不等。有的仪表还具有存储功能，可存储几百到几千组数据。该类仪
表可很好的满足单个用户单点测量的需要。多点温度测量仪表，相对与单点的测量精度有一定的差距，虽然实现了多路温度的测控，但价格昂贵。
本课题以PT100热电阻为温度检测元件，设计了一个对单点温度实时检测的单片机温度检测系统。
1.2 方案论证
本方案以AT89C51单片机系统为核心，对单点的温度进行实时测量检测。并采用热电阻PT100作为温度传感器、LM741作为信号放大器ADC0809作为A/D转换部件，对于温度信号的采集具有大范围、高精度的特点。在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升，具有更高的性价比。
1.2.1 单片机选型
美国Atmel公司是国际上著名的半导体公司，该公司的技术优势在于Flash 存储器技术。随着业务的发展，在20世纪90年代初，ATMEL公司一跃成为全球最大的EEPROM供应商。1994年，为了介入单片机市场，Atmel公司以EEPROM 技术和Intel公司的80C31单片机核心技术进行交换，从而取得了80C31核的使用权。ATMEL公司把自身的先进Flash存储器技术和80C31核相结合，推出了F1ash AT89系列单片机。这是一种内部含Flash存储器的特殊单片机。由于它内部含有大容量的Flash存储器，所以，在产品开发及生产便携式商品、手提式仪器等方面有着十分广泛的应用，也是目前取代传统的MCS-51系列单片机的主流单片机之一。AT89系列单片机对于一般用户来说，有下列明显的优点：①内部含有Flash存储器，在系统开发过程中很容易修改程序，可以大大缩短了系统的开发时间。②与MCS-51系列单片机引脚兼容，可以直接进行代换。③AT89系列并不对80C31的简单继承，功能进一步增强。
在我国这种单片机受到广泛青睐，很多以前使用80C51、80C52的用户都转而使用AT89系列。对于有丰富编程经验的用户而言，不需要仿真器，可以直接将程序烧入芯片，放在目标板上加电直接运行，观察运行结果，出现问题时再进行修改，然后重新烧写程序，再进行试验，直至成功。
AT89系列包括两大类第一类是常规的，就是AT89C系列，这类单片机要用常规的并行方法编程，必需使用编程器编程；第二类是在系统可编程(即芯片安装到电路板上之后不用．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 ()0.150.002t ±+， B 级 ()0.300.005t ±+； ③ 响应时间＜30s ；
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：
① -200℃＜t ＜0℃时，()231001*100Rt R At Bt Ct t ??=*+++-??；
② 0℃≤t ≤850℃时，()21001Rt R At Bt =*++；
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：()1001Rt R At =*+，当温度变化1℃，PT100阻值近似变化0.39Ω。
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：
(2-1)
温度值计算过程：
由于A/D检测到的模拟电压值
(2-2)
计算可到的值，然后利用如下公式求出温度值：
(2-3)
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。
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 B A 选择的通道
0 0 0 IN0
0 0 1 IN1
0 1 0 IN2
0 1 1 IN3
1 0 0 IN4
1 0 1 IN5
1 1 0 IN6
1 1 1 IN7
数字量输出及控制线：11条
ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ。
VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。
ADC0809应用注意事项：① ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。②初始化时，使ST和OE信号全为低电平。③送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。④在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。⑤是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。⑥当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。
2.2.2 模数转换单元电路的设计
电路原理图如图2-5。
图2-5 A/D转换电路原理图
由图2-5可以看出A、B、C都接地（都为0），故信号输入口选IN0，其空间地址为7FF8H。
2.3 键盘电路的设计
本设计采用1*3独立按键。其原理图如图2-6。
图2-6 键盘电路原理图
2.4 LED显示电路的设计
在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED 数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片机接口简单易行。
2.4.1 LED数码管原理
LED数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。图2-7a为0.5英尺LED数码管的外形和引脚图，其中七只发光二极管分别对应a～g笔段构成“”字形另一只发光二极管dp作为小数点。因此这种LED显示器称为七段数码管或八段数码管。
图2-7 LED数码管
LED数码管按电路中的连接方式可以分为共阴极和共阳极两大类，如图2-7 b、c所示。共阳型是将各段发光二极管的正极连在一起，作为公共端COM，公共端COM接高电平，a～g、dp各笔段通过限流电阻接控制端。某笔段控制端低电平时，该笔段发光，高电平时不发光。控制这几段笔段发光，就能显示出某个数码或字符。共阴型是将各数码发光二极管的负极连在一起，作为公共端COM接地，某笔段通过限流电阻接高电平时发光。
LED数码管按其外形尺寸有多种形式，使用较多的是0.5英寸和0.8英寸；按显示颜色也有多种形式，主要有红色和绿色；按亮度强弱可分为高亮和普亮，指通过同样的电流显示亮度不一样，这是因发光二极管的材料不一样而引起的。
LED数码管的使用与发光二极管相同，根据其材料不同正向压降一般为1.5～2V额定电流为10mA，最大电流为40mA。静态显示时取10mA为宜，动态扫描显示可加大，加大脉冲电流，但一般不超过40mA。
2.4.2 LED数码管编码方式
当LED数码管与单片机相连时，一般将LED数码管的各笔段引脚a、b、…、g、dp按某一顺序接到MCS－51型单片机某一个并行I/O口D0、D1、…、D7，当该I/O口输出某一特定数据时，就能使LED数码管显示出某个字符。例如要使共阳极LED数码管显示“0”，则a、b、c、d、e、f各笔段引脚为低电平，g和dp
为高电平，如表2-8。
表2-8 共阳极LED数码管显示数字“0”时各管段编码
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字段码显示数dp g f e d c b a
1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0
C0H称为共阳极LED数码管显示“0”的字段码，不计小数点的字段码称为
七段码，包括小数点的字段称为八段码。
LED数码管编码方式有多种，按小数点计否可分为七段码和八段码；按共阴
共阳可分为共阴字段码和共阳字段码，不计小数点的共阴字段码与共阳字段码互
为反码；按a、b、…、g、dp编码顺序是高位在前，还是低位在前，又可分为顺
序字段码和逆序字段码。甚至在某些特殊情况下将a、b、…、g、dp顺序打乱编码。表2-9为共阴极和共阳极LED数码管几种八段编码表。
表2-9 共阴极和共阳极LED数码管几种八段编码
共阴顺序小数点暗共阴逆序小数点暗共阳顺序
小数点亮共阳顺序小数点暗
dp g f e d c b a 16进制 a b c d e f g dp 16进制
0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH 40H C0 H
1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 0 1 1 0 0 0 0 0 60H 79H F9 H
2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 1 1 0 1 1 0 1 0 DAH 24H A4 H
3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H 30H B0 H
4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 19 H 99 H
5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 1 0 1 1 0 1 1 0 B6H 12 H 92 H
6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH 02 H 82 H
7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 1 1 1 0 0 0 0 0 E0H 78 H F8 H
8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH 00 H 80 H
9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H 10 H 90 H 2.4.3 LED数码管显示方式和典型应用
LED数码管显示电路在单片机应用系统中可分为静态显示方式和动态显示方式。
①静态显示方式。在静态显示方式下，每一位显示器的字段需要一个8位I/O口控制，而且该I/O口须有锁存功能，N位显示器就需要N个8位I/O口，
公共端可直接接+5V（共阳）或接地（共阴）。显示时，每一位字段码分别从I/O 控制口输出，保持不变直至CPU刷新显示为止。也就是各字段的亮灭状态不变。静态显示方式编程较简单，但占用I/O口线多，即软件简单、硬件成本高，一般适用显示位数较少的场合。
②动态扫描显示方式。当要求显示位数较多时，为简化电路、降低硬件成本，常采用动态扫描显示电路。所谓动态扫描显示电路是将显示各位的所有相同字段线连在一起，每一位的a段连在一起，b段连在一起…g段连在一起，共8段，由一个8位I/O口控制，而每一位的公共端（共阳或共阴COM）由另一个I/O 口控制。这种连接方式由于将多位字段线连在一起，当输出字段码时，由于多门同时选通，每一位将显示相同的内容。因此要显示不同的内容，必须采取轮流显示的方式。即在某一瞬间时，只让某一位的字位线处于选通状态（共阴极LED 数码管为低电平，共阳极为高电平），其他各位的字位线处于开断状态，同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码。在这一瞬时，只有这一位在显示，其他几位暗。同样在下一瞬时，单独显示下一位，这样依次轮流显示，循环扫描。由于人的视觉滞留效应，人们看到的是多位同时稳定显示。
本设计为静态显示，电路如图2-10所示。显示器由4个LED数码管组成。输入有12个信号，它们是段选信号P1.0～P1.7和位选信号INT1、INT0、T1、T0。若想使LED发光则必须保证有足够大的电流流过LED的各段。流过LED的电流大时，LED发光亮度高；流过LED的电流小时，LED发光亮度就低，为了使LED 能够长期可靠地工作应使流过LED的电流为其额定电流。为LED显示器提供电流的电路称为LED的驱动电路。由于显示部分选择了静态显示，因此驱动电路也选择静态驱动。
静态显示电路的驱动电路分为段驱动电路和位驱动电路两种。段驱动电路考虑到所有的段电流均流过位选线，因此位驱动电路的驱动能力应为段驱动能力的8倍(最严重情况八段全亮)。
驱动电路可采用分立元件电路，也可采用集成驱动电路，此外有些硬件译码电路本身包括驱动电路。由于这里采用动态输出，且单片机的内部结构决定了数码管可以直接由单片机驱动。因此采用分立元件的显示驱动电路也很简单。
2.4.4 LED数码管的原理图
LED数码管显示原理图如图2-10。
图2-10 LED数码管显示原理图
2.5 声光报警电路
报警电路原理如图2-11。
图2-11 声光报警电路原理图
2.6 单片机接口电路
2.6.1单片机的时钟电路
单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。单片机的时钟产生方式有两种。
①内部时钟方式。利用其内部的振荡电路在XTAL1和XTAL2引线上外接定时元件，内部振荡电路便产生自激振荡，用示波器可以观察到XTAL2输出的时钟信号。最常用的是在XTAL1和XTAL2之间连接晶体振荡器与电容构成稳定的自激震荡器，如图2-12所示。晶体可在1.2~12MHz之间选择。MCS-51单片机在通常应用情况下，使用振荡频率为6MHz的石英晶体，而12Hz频率的晶体主要是在高速串行通信情况下才使用。对电容值无严格要求，但它的取值对振荡频率输出的稳定性、大小及振荡电路起振速度有少许影响。C1和C2可在20～100pF之间取值，一般取30pF左右。
②外部时钟方式。在由我单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入惟一的合用外部振荡脉冲作为各单自片机的时钟。外部时钟方式中是把外部振荡信号源直接接入XTAL1或XTAL2。由于HMOS和CHMOS单片机外部时钟进入的引线不同，其外部振荡信号源接入的方式也不同。HMOS型单片机由XTAL2进入，外部振荡信号接至XTAL2，而内部反相放大器的输入端XTAL1应接地，如图2-13所示。由于XTAL2端的逻辑电平不是TTL的，故还要接一上接电阻。CHMOS型单片机由XTAL1进入，外部振荡信号接至XTAL1，而XTAL2可不接地，如图2-14所示。
图2-12 内部时钟电路图2-13 HMOS型外部时钟电路图2-14外部时钟电路2.6.2复位电路和复位状态
单片机的复位是靠外部电路实现的。单片机工作后，只要在它的RST引线上加载10ms以上的高电平，单片机就能够有效地复位。
①复位电路。单片机通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。最简单
的复位电路如图2-15所示。上电瞬间，RC电路充电，RST引线端出现正脉冲，只要RST端保持10ms以上的高电平，就能使单片机有效地复位。在应用系统中，有些外围芯片也需要复位。如果这些芯片复位端的复位电平的要求一致，则可以将复位信号与之相连。
图 2-15 简单的复位电路
②复位状态。复位电路的作用是使单片机执行复位操作。复位操作主要是把PC初始化为0000H，使单片机从程序存储器的0000H单元开始执行程序。程序存储器的0003H单元即单片机的外部中断0的中断处理程序的入口地址。留出的0000H～0002H 3个单元地址，仅能够放置一条转移指令，因此，MCS-51单片机的主程序的第一条指令通常情况下是一条转移指令。
除PC之外，复位还对其他一些特殊功能的寄存器有影响，它们的复位状态如表2-16所示。利用它们的复位状态，可以减少应用程序中的初始化编程。
由表2-16可知，除SP=07H，P0～P3 4个锁存器均为FFH外，其他所有的寄存器均为0，很好记忆。记住他们的复位状态，对于熟悉单片机的操作，减少应用程序中的初始化编程都是十分必要的。
单片机的复位不影响片内RAM的状态（包括通用寄存器Rn）。
P0、P1、P2、P3共有4个8位并行I/O口，它们引线为：P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7、P3.0～P3.7，共32条引线。这32条引线可以全部用做I/O 线，也可将其中部分用做单片机的片外总线。
表2-16 寄存器的复位状态
寄存器复位状态寄存器复位状态
PC 0000H TMOD 00H
ACC 00H TCON OOH
PSW 00H TL0 00H
SP 07H TH0 00H
DPTR 0000H TL1 00H
P0～P3 FFH TH1 00H
IP Xxx00000B SCON 00H
IE 0xx00000B PCON 0xx00000B
①控制线
A、ALE地址锁存允许
当单片机访问外部存储器时，输出信号ALE用于锁存P0口输出的低8位地址A7～A0。ALE的输出频率为时钟振荡频率的1/6。
B、EA程序存储器选择
EA=0，单片机只访问外部程序存储器。对内部无程序存储器的单片机8031，EA必须接地。EA=1，单片机访问内部程序存储器，若地址超过内部程序存储器的范围，单片机将自动访问外部程序存储器。对内部有程序存储器的单片机，EA 应接高电平。
C、PSEN片外程序存储器的选通信号。此信号为读外部程序存储器的选通信号。
D、RST复位信号输入
②电源及时钟
VSS地端接地线，VCC电源端接+5V，XTAL1和XTAL2接晶振或外部振荡信号源。
3 软件设计
3.1 程序设计语言的选用
本设计中采用的处理器是AT89C51单片机，由此可采用面向MCS-51的程序设计语言，包括ASM51汇编语言和C51高级语言，这两种语言各有特点。汇编语言更接近机器语言，常用来编制与系统硬件相关的程序，如访问I/O端口、中断处理程序、实时控制程序、实时通信程序等；而数学运算程序则适合用C51高级语言编写，因为用高级语言编写运算程序可提高编程效率和应用程序的可靠性。考虑到汇编语言的以下特点，在智能测控装置的基本功能软件开发中，全部程序均采用ASM51汇编语言编写：
①汇编语言是最基本的程序设计语言。迄今为止，汇编语言仍然是计算机系统底层软件（例如汇编程序、PC机的BIOS等）设计的基本语言；
②能充分利用机器的硬件功能与结构特点。汇编语言与机器语言密切相关，因此能透彻地反映计算机硬件的功能与特点。程序员可充分利用机器硬件系统的许多特性（如寄存器、标志位以及一些特殊指令等）。这样能充分发挥程序设计的技巧；
③用汇编语言编写的程序比起用高级语言编写程序具有更高的系统性能。汇编语言程序具有执行速度快和节省存储空间的特点，它可以精确地描述算法，把计算过程和控制过程刻画得更具体；
④实时性能好。用汇编语言编制的程序可以对各种接口芯片及I/O端口直接进行控制，实时性能好。对于一些应用领域（例如工业监控系统等）汇编语言是不可缺少的，一般高级语言不适合这种应用，因为一般高级语言不能充分地利用计算机硬件所提供的诸如中断等方面的功能。
3.2 软件程序的设计
3.2.1 程序流程
程序主要由主程序和子程序两部分构成。
主程序主要实现系统的初始化，键值处理，A/D转换，显示数据。
系统的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆栈、中断寄存器等），通信的初始化（串口的初始化，ADC0809的初始化，通信缓冲区的初始化），LED 显示的初始化，输出端口的初始化，采集、累计数据的初始化。
键值处理包括对系统三个键的判断与处理。
PT100温度变送器的正温度系数补偿 表1. 传感器特性 Feature Thermocouple RTD Response time Better Maximum temperature Higher Ruggedness Better Cost efficiency Better Accuracy Better Long-term stability Better Standardization Better RTD具有较高的精度，工作温度范围：-200°C至+850°C。它们还具有较好的长期稳定性，利用适当的数据处理设备就可以传输、显示并记录其温度输出。因为热敏电阻的阻值和温度呈正比关系，设计人员只需将已知电流流过该电阻就可以得到与温度成正比的输出电压。根据已知的电阻-温度关系，就可以计算出被测温度值。 电阻值随温度的变化称为“电阻的温度系数”，绝大多数金属材料的温度系数都是正数，而且许多纯金属材料的温度系数在一定温度范围内保持恒定。所以，热敏电阻是一种稳定的高精度、并具有线性响应的温度检测器。具体应用中选用哪一种金属材料(铂、铜、镍等)取决于被测温度范围。 铂电阻在0°C的标称电阻值是100Ω，尽管RTD是一种标准化器件，但在世界各地有多种不同的标准。这样，当同一标准的RTD用在不同标准的仪表设计中时将会产生问题。 表2. 铂电阻RTD的公共标准* Organization Standard ALPHA (): Average Temperature Coefficient of Resistance (/°C) Nominal Resistance at 0°C () British Standard BS 1904: 1984 0.003850 100 Deutschen Institut für Normung DIN 43760: 1980 0.003850 100 International Electrotechnical Commission IEC 751: 1995 (Amend. 2) 0.00385055 100 Scientific Apparatus Manufacturers of America SAMA RC-4-1966 0.003923 98.129 Japanese Standard JIS C1604-1981 0.003916 100 American Society for Testing and Materials ASTM E1137 0.00385055 100
PT100温度传感器测量电路 温度传感器PT100是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在 -200℃ 至650℃ 的范围.本电路选择其工作在 -19℃ 至500℃ 范围。 整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机 A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分。 前置放大部分原理图如下： 工作原理: 传感器的接入非常简单,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式. 按照 PT100 的参数,其在0℃ 到500℃ 的区间内,电阻值为 100 至280.9Ω，我们按照其串联分压的揭发，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压，见下面的表格：
单片机的 10 位 A/D 在满度量程下，最大显示为 1023 字，为了得到PT100 传感器输出电压在显示 500 字时的单片机 A/D 转换输入电压，必须对传感器的原始输出电压进行放大，计算公式为：(500/1023 * Vcc)/传感器两端电压( mV/℃ ) ，（Vcc＝系统供电＝5V），可以得到放大倍数为10.466 。 关于放大倍数的说明：有热心的用户朋友询问，按照 (500/1023 * Vcc)/传感器两端电压不能得到 10.466 的结果，而是得到 11.635的结果。实际上，500 个字的理想值是无法靠电路本身自然得到的，自然得到的数字仅仅为 450 个字，因此，公式中的500℃ 在实际计算时的取值是 450 而不是 500 。450/1023*5/(0.33442-0.12438)≈10.47 。其实，计算的方法有多种，关键是要按照传感器的mV/℃ 为依据而不是以被测温度值为依据，我们看看加上非线性校正系数：10.47*1.1117=11.639499 ，这样，热心朋友的计算结果就吻合了。 运算放大器分为两级，后级固定放大 5 倍（原理图中 12K/3K+1=5），前级放大为：10.465922/5=2.0931844 倍,为了防止调整时的元器件及其他偏差，使用了一只精密微调电位器对放大倍数进行细调，可以保证比较准确地调整到所需要的放大倍数(原理图中 10K/(8K2+Rw)+1)。
pt100温度传感器原理 PT100是一个温度传感器,是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在-200℃至650℃的范围. 电阻式温度检测器(RTD,Resistance Temperature Detector)是一种物质材料作成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻係数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度检测器是以金属作成的,其中以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,最为稳定－耐酸碱、不会变质、相当线性...,最受工业界采用。 PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数,其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT)其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度
因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。 1：V o=2.55mA ×100(1+0.00392T)=0.255+T/1000 。 2：量测V o时,不可分出任何电流,否则量测值会不準。电路分析由于一般电源供应较多零件之后,电源是带杂讯的,因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件,由于7.2V齐纳二极体的作用,使得1K电阻和5K可变电阻之电压和为6.5V,靠5K可变电阻的调整可决定电晶体的射(集极)极电流,而我们须将集极电流调为 2.55mA,使得量测电压V如箭头所示为0.255+T/1000。其后的非反向放大器,输入电阻几乎无限大,同时又放大10倍,使得运算放大器输出为2.55+T/100。6V齐纳二极体的作用如7.2V 齐纳二极体的作用,我们利用它调出2.55V,因此电压追随器的输出电压V1亦为 2.55V。其后差动放大器之输出为
pt100 铂热电阻 设计原理： pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增涨的。 应用范围： 医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备，应用范围非常之广泛。 组成的部分 常见的pt1oo感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成 薄膜铂电阻：用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上，膜厚在2微米以内，用玻璃烧结料把Ni（或Pd）引线固定，经激光调阻制成薄膜元件。 ================================================================================= Pt100 温度传感器为正温度系数热敏电阻传感器，主要技术参数如下： 测量范围：-200℃～+850℃； 允许偏差值△℃：A 级±（0.15＋0.002│t│）， B 级±（0.30＋0.005│t│）； 最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm； 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。 铂热电阻的线性较好，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。
应用领域 宽范围、高精度温度测量领域。如： 轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间工业设备测温和控制。 汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等。 供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制 常用电路图 R2、R3、R4 和Pt100 组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431 稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R3，通过调节R3 可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调整零点。 放大电路采用LM358 集成运算放大器，为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用两级放大，如图 5.1 所示，前一级约为10 倍，后一级约为3倍。温度在0~100 度变化，当温度上升时，Pt100 阻值变大，输入放大电路的差分信号变大，放大电路的输出电压Av 对应升高。 注意：虽然电桥部分已经经过TL431 稳压，但是整个模块的电压VCC 一定要稳定，否则随着VCC 的波动，运放LM358 的工作电压波动，输出电压Av 随之波动，最后导致A/D 转换的结果波动，测量结果上下跳变。 铂热电阻阻值与温度关系为： 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：RPt=100（1+At），当温度变化1 摄氏度，Pt100 阻值近似变化0.39 欧。 Pt100 的分度表（0℃~100℃） 程序处理 一般在使用PT100 的温度采集方案中，都会对放大器LM358 采集来的模拟信号A V进行温度采样，即进行A/D 转
ptioo温度传感器原理 PT100是一个温度传感器，是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器，可以工作在-200C至650 C的范围. 电阻式温度检测器(RTD,Resistanee Temperature Detector)是一种物质材料作成的电阻，它会随温度的上升而改变电阻值，如果它随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻係数，如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度检测器是以金属作成的，其中以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器，最为稳定—耐酸碱、不会变质、相当线性…,最受工业界采用。 PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器，属于正电阻系数，其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+a T)其中a =0.00392,R(为100 Q在0C的电阻值),T为摄氏温度＜br＞因此白金作成的电阻式温度检测器，又称为PT100。 1: Vo=2.55mA Xl00(1+0.00392T)=0.255+T/1000。 2:量测Vo时，不可分出任何电流，否则量测值会不準。电路分析由于一般电源供应较多零件之后，电源是带杂讯的，因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件，由于7.2V齐纳二极体的作用，使得1K电阻和5K可变电阻之电压和为6.5V靠5K可变电阻的调整可决定电晶体的射(集极)极电流，而我们须将集极电流调为 2.55mA,使得量测电压V如箭头所示为0.255+T/1000。其后的非反向放大器，输入电阻几乎无限大，同时又放大10倍，使得运算放大器输出为2.55+T/100°6V齐纳二极体的作用如7.2V 齐纳二极体的作用，我们利用它调出2.55V,因此电压追随器的输出电压 V1 亦为2.55V。其后差动放大器之输出为
Pt100热电阻分度表 温度℃0123456789 电阻值（Ω） -20018.52 -190 -180 -170 -160 -15022.83 27.10 31.34 35.54 39.72 22.40 26.67 30.91 35.12 39.31 21.97 26.24 30.49 34.70 38.89 21.54 25.82 30.07 34.28 38.47 21.11 25.39 29.64 33.86 38.05 20.68 24.97 29.22 33.44 37.64 20.25 24.54 28.80 33.02 37.22 19.82 24.11 28.37 32.60 36.80 19.38 23.68 27.95 32.18 36.38 18.95 23.25 27.52 31.76 35.96 -140 -130 -120 -110 -10043.88 48.00 52.11 56.19 60.26 43.46 47.59 51.70 55.79 59.85 43.05 47.18 51.29 55.38 59.44 42.63 46.77 50.88 54.97 59.04 42.22 46.36 50.47 54.56 58.63 41.80 45.94 50.06 54.15 58.23 41.39 45.53 49.65 53.75 57.82 40.97 45.12 49.24 53.34 57.41 40.56 44.70 48.83 52.93 57.01 40.14 44.29 48.42 52.52 56.60 -90 -80 -70 -60 -5064.30 68.33 72.33 76.33 80.31 63.90 67.92 71.93 75.93 79.91 63.49 67.52 71.53 75.53 79.51 63.09 67.12 71.13 75.13 79.11 62.68 66.72 70.73 74.73 78.72 62.28 66.31 70.33 74.33 78.32 61.88 65.91 69.93 73.93 77.92 61.47 65.51 69.53 73.53 77.52 61.07 65.11 69.13 73.13 77.12 60.66 64.70 68.73 72.73 76.73 -40 -30 -20 -10 084.27 88.22 92.16 96.09 100.00 83.87 87.83 91.77 95.69 99.61 83.48 87.43 91.37 95.30 99.22 83.08 87.04 90.98 94.91 98.83 82.69 86.64 90.59 94.52 98.44 82.29 86.25 90.19 94.12 98.04 81.89 85.85 89.80 93.73 97.65 81.50 85.46 89.40 93.34 97.26 81.10 85.06 89.01 92.95 96.87 80.70 84.67 88.62 92.55 96.48 0 10 20 30 40100.00 103.90 107.79 111.67 115.54 100.39 104.29 108.18 112.06 115.93 100.78 104.68 108.57 112.45 116.31 101.17 105.07 108.96 112.83 116.70 101.56 105.46 109.35 113.22 117.08 101.95 105.85 109.73 113.61 117.47 102.34 106.24 110.12 114.00 117.86 102.73 106.63 110.51 114.38 118.24 103.12 107.02 110.90 114.77 118.63 103.51 107.40 111.29 115.15 119.01 50 60 70 80 90119.40 123.24 127.08 130.90 134.71 119.78 123.63 127.46 131.28 135.09 120.17 124.01 127.84 131.66 135.47 120.55 124.39 128.22 132.04 135.85 120.94 124.78 128.61 132.42 136.23 121.32 125.16 128.99 132.80 136.61 121.71 125.54 129.37 133.18 136.99 122.09 125.93 129.75 133.57 137.37 122.47 126.31 130.13 133.95 137.75 122.86 126.69 130.52 134.33 138.13 100 110 120 130 140138.51 142.29 146.07 149.83 153.58 138.88 142.67 146.44 150.21 153.96 139.26 143.05 146.82 150.58 154.33 139.64 143.43 147.20 150.96 154.71 140.02 143.80 147.57 151.33 155.08 140.40 144.18 147.95 151.71 155.46 140.78 144.56 148.33 152.08 155.83 141.16 144.94 148.70 152.46 156.20 141.54 145.31 149.08 152.83 156.58 141.91 145.69 149.46 153.21 156.95 150 160 170 180 190157.33 161.05 164.77 168.48 172.17 157.70 161.43 165.14 168.85 172.54 158.07 161.80 165.51 169.22 172.91 158.45 162.17 165.89 169.59 173.28 158.82 162.54 166.26 169.96 173.65 159.19 162.91 166.63 170.33 174.02 159.56 163.29 167.00 170.70 174.38 159.94 163.66 167.37 171.07 174.75 160.31 164.03 167.74 171.43 175.12 160.68 164.40 168.11 171.80 175.49 200175.86176.22176.59176.96177.33177.69178.06178.43178.79179.16
设计原理 pt100是铂热电阻，简称为：PT100铂电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增涨的。[ PT100分度表 -50度80.31欧姆-40度84.27欧姆-30度88.22欧姆-20度92.16欧姆-10度96.09欧姆0度100.00欧姆10度103.90欧姆20度107.79欧姆30度111.67欧姆40度115.54欧姆50度119.40欧姆60度123.24欧姆70度127.08欧姆80度130.90欧姆90度134.71欧姆100度138.51欧姆110度142.29欧姆120度146.07欧姆130度149.83欧姆140度153.58欧姆150度157.33欧姆160度161.05欧姆170度164.77欧姆180度168.48欧姆190度172.17欧姆200度175.86欧姆~~~度~~.~~ 欧姆阻值会随着温度的匀速有规律的增长 组成的部分 常见的pt1oo感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成。 薄膜铂电阻 薄膜铂电阻：用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上，膜厚在2微米以内，用玻璃烧结料把Ni（或Pd）引线固定，经激光调阻制成薄膜元件。 pt100铂热电阻技术性能介绍： 测量温度范围：-200℃～850℃ 公称压力：1.6Mpa 分度号：Pt10/Pt50/Pt100/Pt200/Pt300 Pt500/Pt1000/Pt2000.采用德国ABB薄膜铂热电阻元件， 精度等级：A级(0.15＋0.002t) and B级(0.3＋0.005t) 电阻类别：薄膜铂电阻/厚膜铂电阻/陶瓷铂电阻 云母铂电阻/玻璃铂电阻。 标准安装螺纹：M8,M10,M12,M16....其它等 保护管材料:1Cr18NI9Ti、304L、316、Incone1600 310、高铝质、刚玉管(1600度)。
设计原理： pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。 PT100分度表 -50度 80.31欧姆 -40度 84.27欧姆 -30度 88.22欧姆 -20度 92.16欧姆 -10度 96.09欧姆 0度 100.00欧姆 10度 103.90欧姆 20度 107.79欧姆 30度 111.67欧姆 40度 115.54欧姆 50度 119.40欧姆 60度 123.24欧姆 70度 127.08欧姆 80度 130.90欧姆 90度 134.71欧姆 100度 138.51欧姆 110度 142.29欧姆 120度 146.07欧姆 130度 149.83欧姆 140度 153.58欧姆 150度 157.33欧姆 160度 161.05欧姆 170度 164.77欧姆 180度 168.48欧姆 190度 172.17欧姆 200度 175.86欧姆 应用范围： 医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备，应用范围非常之广泛。 温度传感器
温度是自然界中和人类打交道最多的物理参数之一，无论是在生产实验场所，还是在居住休闲场所，温度的采集或控制都十分频繁和重要，而且，网络化远程采集温度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。由于温度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温传感器就会相应产生。 由于PT100热电阻的温度与阻值变化关系，人们便利用它的这一特性，发明并生产了PT100热电阻温度传感器。它是集温度湿度采集于一体的智能传感器。温度的采集范围可以在-200℃～+200℃，湿度采集范围是0%～100%。 Link-Max PT100热电阻温湿度传感器 产品品牌：Link-Max 产品简介： LM-PT100、LM-PT1000是带LCD显示的热电阻温湿度传感器，工作于-40℃～+85℃( Link-Max 温湿度传感器 主机范围，不是外接的传感器范围)工业级环境，采集温度范围为－200℃～＋200℃，显示精度0.1℃；综合精度0.3℃。将我们的热电阻传感器与我们的RS－485中继器，可将原来只能连接32个PT100、PT1000热电阻采集模块连到同一网络曾多到255个，且最大通信距离为1200m。LM- PT100、LM-PT1000热电阻温湿度传感器还可以和LM-8052NET配合，组成TCP/IP的温度采集网络，可实现远程采集温度。 详细内容： LM-PT100、LM-PT1000、WD-PT100、WD-PT1000是一种新型的热电阻温度传感器采集模块(不带PT100、PT1000温度传感器，需另外购买)，利用它可以实现两路现场温度的采集，同时利用其自身的RS－485总线串行通信接口可以方便地和环境监控主机或其他工控主机进行联网。 工作于-40℃～85℃(主机范围，不是外接的传感器范围)工业级PT100、PT1000热电阻采集模块，按显示方式分有不带LCD显示的WD系列(WD- PT100、WD-PT1000)和带LCD显示的LM系列(LM-PT100、PT1000)两类。采集温度范围为－200℃～＋200℃，显示精度0.1℃；综合精度0.3℃。 PT100、PT1000热电阻采集模块可通过隔离的485通讯接口与RS－485局域控制网组网连接，RS－485最多允许32个PT100、PT1000热电阻采集模块挂在同一总线上，但如采用Link-Max的RS－485中继器，则可将多达256个PT100、PT1000热电阻采集模块连到同一网络，且最大通信距离为1200m。在将PT100、PT1000热电阻采集模块安装入网前，应对其进行配置，并首先应将模块的波特率与网络的波特率设为一致，同时应分别设置
Pt100 温度传感器参数及电路设计 Pt100 温度传感器为正温度系数热敏电阻传感器. 主要技术参数如下： ?测量范围：-200℃～+850℃； ?允许偏差值△℃：A 级±（0.15＋0.002│t│），B 级±（0.30＋ 0.005│t│）； ?最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm； ?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。 铂热电阻的线性较好，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。 图1 PT100 传感器封装图 应用领域 宽范围、高精度温度测量领域。如： ?轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间工业设备测温和控制。 ?汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等。 ?供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制
常用电路图 R2、R3、R4 和Pt100 组成传感器测量电桥，为了保证电桥输出电压信号的稳定性，电桥的输入电压通过TL431 稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R3，通过调节R3 可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调整零点。 放大电路采用LM358 集成运算放大器，为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差，放大电路采用两级放大，如图 5.1 所示，前一级约为10 倍，后一级约为3倍。温度在0~100 度变化，当温度上升时，Pt100 阻值变大，输入放大电路的差分信号变大，放大电路的输出电压Av 对应升高。 注意：虽然电桥部分已经经过TL431 稳压，但是整个模块的电压VCC 一定要稳定，否则随着VCC 的波动，运放LM358 的工作电压波动，输出电压Av 随之波动，最后导致A/D 转换的结果波动，测量结果上下跳变。 铂热电阻阻值与温度关系为： 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：RPt=100（1+At），当温度变化1 摄氏度，Pt100 阻值近似变化0.39 欧。
PT100热电阻的特点 作者:admin 录入:admin 2008-2-3 22:11:10 热电阻 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。金属热电阻的感温元件有石英套管十字骨架结构,麻花骨架结构得杆式结构等。金属热电阻常用的感温材料种类较多,最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外,还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。 热电阻材料 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。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻种类 1普通型热电阻 从热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的,因此,热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。 2铠装热电阻 铠装热电阻是由感温元件(电阻体、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体, 它的外径一般为φ2--φ8mm ,最小可达φmm 。与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。 3端面热电阻
端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 4隔爆型热电阻 隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于 Bla--B3c 级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 热电阻的测温原理 与热电偶的测温原理不同的是,热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即 Rt=Rt0[1+α(t-t0 ] 式中, Rt 为温度 t 时的阻值; Rt0为温度 t0(通常 t0=0℃时对应电阻值; α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 Rt=AeB/t 式中 Rt 为温度为 t 时的阻值; A 、 B 取决于半导体材料的结构的常数。 相比较而言, 热敏电阻的温度系数更大, 常温下的电阻值更高 (通常在数千欧以上 , 但互换性较差, 非线性严重, 测温范围只有 -50~300℃左右, 大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于 -200~500℃范围内的温度测量, 其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠,在程控制中的应用极其广泛。 工业上常用金属热电阻
一种精密的热电阻测温方法 摘要: 本文介绍了一种采用恒压分压法精密测量三线制热电阻阻值的方法，对于Pt100热电阻，检测分辨率可以达到0.005W。同时采用计算的方法，能够使获得的温度准确度达到0.05℃。 关键词: 恒压；三线制；热电阻；精度 引言 温度参数是目前工业生产中最常用的生产过程参数之一，对温度的测量虽然有许多不同的方法，但热电阻凭借其优良的特性成为目前工业上温度测量中应用最广泛普遍的传感元件之一。由于金属铂优良的物理特性，使它成为制造热电阻的首选材料。它能够制造成体积微小的薄膜形式，或者缠绕在陶瓷和云母基板上制造出高稳定性的温度传感器，能够适应各种复杂的测温场合。一般在-200℃至+400℃的温度范围内，Pt100热电阻温度传感器是首选测温元件。 目前在各种检验设备中，如各种检验用恒温槽，都要求设备能够提供高精度的温度指示，这就要求作到对温度的高精度测量。又如，在配置Pt100热电阻传感器的智能型二线制一体化温度变送器中，也要求对温度有高精度的测量，这样才能够保证变送器在全量程范围内的高精度。为了消除导线电阻对测量的影响，在实验室和工业应用中，都是采用三线制引线接法来消除导线电阻影响的。本文介绍的就是一种精密测量三线制热电阻阻值的方案，同时提供了高精度的温度转换方法。 三线制热电阻阻值检测电路 图1是一个采用恒压分压法精密测量三线制热电阻阻值的检测电路，实际是一个高精度温度变送器的检测部分。它采用AD7705作为模数转换器，系统控制CPU采用P87LPC764，整体系统是一个低功耗系统。 图1中，电阻体RT接成了三线制，RL为三根导线电阻，一般每根导线电阻在5W之内。电阻体与测量电路以A、B、C三点连接，实际上是与电阻R 构成了对电压VREF的分压电路。一般情况下，为避免驱动电流导致电阻体发热引起测量误差，电流应该小于3mA，这里笔者通过选择VREF和R，使驱动热电阻的电流约为0.6 mA左右。当在VREF和R是已知的前提下，
. 热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化．若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：σ=q（nμn pμp)因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线。 电阻值随温度变化的半导体传感器。它的温度系数很大，比温差电偶和线绕电阻测温元件的灵敏度高几十倍，适用于测量微小的温度变化。热敏电阻体积小、热容量小、响应速度快，能在空隙和狭缝中测量。它的阻值高,测量结果受引线的影响小,可用于远距离测量。它的过载能力强，成本低廉。但热敏电阻的阻值与温度为非线性关系，所以它只能在较窄的范围内用于精确测量。热敏电阻在一些精度要求不高的测量和控制装置中得到广泛应用。热敏电阻按电阻温度特性分为三类。①负温度系数热敏电阻(NTC):在工作温度范围内温度系数一般为－（1～6）％/C°；②正温度系数热敏电阻(PTC):又分为开关型和缓变型，开关型在居里点的温度系数大约为（10～60）％/C°，缓变型一般为（0.5～8）％/C°；③临界负温度系数热敏电阻(CTR)。NTC热敏电阻可用于温度计、温差计、热辐射计、红外探测器和比热计中作为检测元件。测温范围为－60～＋300℃，在更高的温度时其稳定性开始变差。NTC热敏电阻的标称阻值一般在1欧至100兆欧之间。采用精密电阻和热敏电阻的各种组合网络可扩大测量温度线性范围。用热敏电阻制成的探头有珠状、棒杆状、片状和薄膜等形式，封装外壳多用玻璃、镍和不锈钢管等套管结构。测温时安装方法会影响测量精度。 PT100热电阻原理： pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 Rt=Rt0[1+α（t-t0）] 式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 Rt=AeB/t 式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。 相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。 工业上常用金属热电阻 从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系（最好呈线性关系）。 ..
Pt100,就是说它的阻值在0度时为100欧姆，负200度时为18.52欧姆，200 度时为175.86欧姆，800度时为375.70欧姆。 热电阻公式都是Rt=Ro(1+A*t+B*t*t);Rt=Ro[1+A*t+B*t*t+C(t-100)*t*t*t] 的形式，t表示摄氏温度，Ro是零摄氏度时的电阻值，A、B、C都是规定的系数，对于Pt100,Ro就等于100， PT100分度表 https://www.doczj.com/doc/698857688.html,/link/BOOK/PT100.htm Pt100温度传感器的主要技术参数如下：测量范围：-200℃～+850℃；允许偏 差值△℃：A级±（0.15＋0.002│t│），B级±（0.30＋0.005│t│）；热响应时间<30s；最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm；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。 看到了？电流不能大于5mA，而电阻是随温度变化的，所以电压也要注意。 为了提高温度测量的准确性，应使用1V电桥电源、A/D转换器的5V参考电源 要稳定在1mV级；在价格允许的情况下，Pt100传感器、A/D转换器和运放的 线性度要高。同时，利用软件矫正其误差，可以使测得温度的精度在±0.2℃。 Pt100温度传感器的使用，Pt100温度传感器是一个模拟信号，它在实际应用中有二种形式：一种是不需要显示的主要采集到plc，这样的话在使用的时候就是只需要一块pt100的集成电路，要注意的是这个集成电路采集的不是电流信号是电阻值，pt100的集成电路（需要一个＋－12VDC电源提供工作电压）直接把采集到的电阻变为1-5VDC输入到plc，经过简单的+-*/计算就可以得到相应的温度值．（这样的形式可以同时采集多路），还有一种就是单独的一个pt100温度传感器（工作电源是24VDC），产生一个4-20MA的电流，然后再通过一个 4-20MA电流电路板把4-20MA的电流变为1-5V电压，这个不一样的就是可以窜连一个电磁指示仪表，其他的基本一样就不作详细说明了． 附pt100温度传感器产品说明：Pt100温度传感器产品规格:Pt100/Pt1000测量温度范围 -50℃~450℃Pt100，Pt1000薄膜铂热电阻元件, 标准安装螺纹 M8X1， M10X1, 1/2”, 3/4” , M27X2 任选探头保护管直径Φ4，Φ5，Φ6 应用范围 * 轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间工业设备测温和控制。 * 汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等。 * 供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制
PT1000分度表 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 -50 803.063 -49 807.033 806.604 806.239 805.842 805.445 805.048 804.651 804.254 803.857 803.460 -48 811.003 810.606 810.209 809.812 809.415 809.018 808.621 808.224 807.827 807.430 -47 814.970 814.573 814.177 813.780 813.383 812.987 812.590 812.193 811.796 811.400 -46 818.937 818.540 818.144 817.747 817.350 816.954 816.557 816.160 815.763 815.367 -45 822.902 822.506 822.109 821.713 821.316 820.920 820.523 820.127 819.730 819.334 -44 826.865 826.469 826.072 825.676 825.280 824.884 824.487 824.091 823.695 823.298 -43 830.828 830.432 830.035 829.639 829.243 828.847 828.450 828.054 827.658 827.261 -42 834.789 834.393 833.997 833.601 833.205 832.809 832.412 832.016 831.620 831.224 -41 838.748 838.352 837.956 837.560 837.164 836.769 836.373 835.977 835.581 835.185 -40 842.707 842.311 841.915 841.519 841.123 840.728 840.332 839.936 839.540 839.144 -39 846.664 846.268 845.873 845.477 845.081 844.686 844.290 843.894 843.498 843.103 -38 850.619 850.224 849.828 849.433 849.037 848.642 848.246 847.851 847.455 847.060 -37 854.573 854.179 853.783 853.388 852.992 852.597 852.201 851.806 851.410 851.015 -36 858.526 858.131 857.735 857.340 856.945 856.550 856.154 855.759 855.364 854.968 -35 862.478 862.082 861.688 861.292 860.897 860.502 860.107 859.712 859.316 858.921 -34 866.428 866.033 865.638 865.243 864.848 864.453 864.058 863.663 863.268 862.873 -33 870.377 869.982 869.587 869.192 868.797 868.403 868.008 867.613 867.218 866.823 -32 874.325 873.930 873.535 873.141 872.746 872.351 871.956 871.561 871.166 870.772 -31 878.272 877.877 877.483 877.088 876.693 876.299 875.904 875.509 875.114 874.720 -30 882.217 881.823 881.428 881.034 880.639 880.245 879.850 879.456 879.061 878.667 -29 886.161 885.766 885.372 884.978 884.583 884.189 883.795 883.400 883.006 882.611 -28 890.103 889.709 889.315 888.920 888.526 888.132 887.738 887.344 886.949 886.555
PT100热电阻计算与分度表丹东鸭绿江敏感元件有限公司https://www.doczj.com/doc/698857688.html,/cpzs.asp 概述： 该产品执行DIN44081、DIN44082标准，体积小、灵敏度高、 寿命长。用于超温保护的场所，可以单支或多支串联与电机保护器 配合使用。传感器测温端安装在设备中需要测温的位置，引线接至 电机保护器的信号输入端，当温度接近绝缘耐热等级温度时，输入 电阻值达到电机保护器动作阀值，保护器断开电路实施保护。 技术数据： 控制温度范围为TK60℃～TK180℃。控制温度TK每间隔5℃ 设定一种规格。一至六芯都可生产。
在单片机读取A／D转换后的BCD码时，为了避免读取不正确数值，在软件编程时采用对数据多次采样的方法，即在一定的时间内，连续读取BCD码，全部为一样的数值时才作为正确的数值接收，否则视为不正确数值而被忽略，这样可以有效地保障在显示器上输出的温度值连续变化，而不发生干扰性的跳动。由于PT100铂热电阻的阻值随温度的变化为非线性的，所以在软件编程时进行了线性拟合，阻值(R)与温 度(T)的关系式为T=2.469R+27.2，其中电阻R的单位是Ω；T的单位是K。 热电偶是一种测温度的传感器，与热电阻一样都是温度传感器，但是他和热电阻的区别主要在于：
一、信号的性质，热电阻本身是电阻，温度的变化，使电阻产生正的或者是负的阻值变化；而热耦，是产生感应电压的变化，他随温度的改变而改变。 二、两种传感器检测的温度范围不一样，热阻一般检测0-150度温度范围，最高测量范围可达600度左右（当然可以检测负温度）。 热耦可检测0-1000度的温度范围（甚至更高）所以，前者是低温检测，后者是高温检测。 三、从材料上分，热阻是一种金属材料，具有温度敏感变化的金属材料，热耦是双金属材料，既两种不同的金属，由于温度的变化，在两个不同金属丝的两端产生电势差。 四、PLC对应的热电阻和热电偶的输入模块也是不一样的，这句话是没问题，但一般PLC都直接接入4～20ma信号，而热电阻和热电偶一般都带有变送器才接入PLC。要是接入DCS的话就不必用变送器了！热电阻是RTD信号，热电偶是TC信号！ 五、PLC也有热电阻模块和热电偶模块，可直接输入电阻和电偶信号。 六、热电偶有J、T、N、K、S等型号，有比电阻贵的，也有比电阻便宜的，但是算上补偿导线，综合造价热电偶就高了。 热电阻是电阻信号,热电偶是电压信号。 七、热电阻测温原理是根据导体（或半导体）的电阻随温度变化的性质来测量的，测量范围为负00~500度，常用的有铂电阻(Pt100、Pt10)、铜电阻Cu50（负50-150度）。 热电偶测温原理是基于热电效应来测量温度的，常用的有铂铑——铂（分度号S，测量范围0~1300度）、镍铬——镍硅（分度号K，测量范围0~900度）、镍铬——康铜（分度号E，测量范围0~600度）、铂铑30——铂铑6（分度号B，测量范围0~1600度）。 PT100热电阻分度表 (2010-05-31 23:09:26)