基于pt1000的高精度数显温度表设计

目录摘要 (2)1 绪言 (4)1.1课题背景 (4)1.2国内外研究的发展及现状 (5)1.3本课题研究的内容 (8)2总体设计方案 (8)2.1提出总体设计方案 (8)2.2总体设计方案论证 (9)3 铂电阻理论基础 (9)3.1铂电阻的选取 (9)3.2铂电阻温度的测量方法 (12)4 整体电路 (14)4.1放大电路设计 (14)4.2温度显示电路理论及设计 (15)4.3AD转换模块 (17)4.4AT89C51单片机系统电路图 (18)4.5系统程序设计 (19)5.仿真结果 (21)总结 (21)参考文献 (22)摘要温度计量是计量学的一个重要分支，它在国民经济各领域中占有重要的地位。

人们的日常生活、工农业生产和科学实验等许多方面都与温度测量有着十分密切的关系。

1871年，西门子(Sir william Siemens)发现了铂电阻测温原理，制造出第一支铂电阻温度计。

1887年，卡伦德(Hugh Callendar)改进了铂电阻温度计的工艺和研制测温电桥并得到了著名的卡伦德公式。

之后，铂电阻温度计成为国际温标的标准仪器，并一直沿用至今。

金属热电阻是一种广泛应用的温度传感器。

它以测量精确，线性好，重复性好，测量范围大，体积小等的点被用在很多场合，其中铂电阻传感器被定为测温的基准。

金属热电阻特别是铜、铁等热电阻的大量使用，将给使用者在传感器的标定造成重复性的麻烦。

因为传感器的标定既复杂又要求苛刻，且成本较高。

为了解决这个问题我采用了一种方便的以精密铂电阻为标准传感器的金属热电阻的来作为温度传感器。

本文采用atmega16单片机作为处理的核心部分；用pt100作为温度传感器，由于atmega16单片机自带有A/D转换功能，把采集到的温度经放大后直接送到atmega16单片机，经过atmega16单片机处理后送到显示器，显示器将显示采集的温度，这样就能够达到题目的要求，而且其准确性也较高。

基于PT100热敏电阻的数字温度计嵌入式设计基于热敏电阻的数字温度计设计院(系) 专业班级指导老师学生姓名成绩2015年 7月 10日目录第一章绪论................................................... 1 第二章设计要求及构思 (2)2.1设计要求 (2)2.2设计构思 (2)第三章总体程序流程图.......................................... 4 第四章原理框图 (5)4.1PT100铂热电阻: (5)4.2信号放大电路 (5)4.4主芯片电路图 (7)4.5 四位数码管 (8)第五章仿真电路图 (9)第六章心得体会 (11)参考文献 ..................................................... 12 附录程序代码 (13)第一章绪论随着以知识经济为特征的信息化时代的到来人们对仪器仪表的认识更加深入，温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍，最重要的工艺参数之一。

随着工业的不断发展，对温度的测量的要求也越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度的检测技术的要求也越来越高，因此，温度测量及其测量技术的研究也是一个很重要的课题。

目前温度计按测使用的温度计种类繁多，应用范围也比较广泛，大致可以包括以下几种方法:1，利用物体热胀冷缩原理制成的温度计2，利用热电效应技术制成的温度检测元件3，利用热阻效应技术制成的温度计4，利用热辐射原理制成的高温计5，利用声学原理进行温度测量本系统的温度测量采用的就是热阻效应。

温度测量模块主要为温度测量电桥，当温度发生变化时，电桥失去平衡，从而在电桥输出端有电压输出，但该电压很小。

将输出的微弱电压信号通过OP07放大，将放大后的信号输入AD转换芯片，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。

一种基于PT1000的高精度温度测量系统设计
精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高，而温度控制的核心正是温度测量。

采用铂电阻测量温度是一种有效的高精度温度测量方法，但具有以下难点：引线电阻、自热效应、元器件漂移和铂电阻传感器精度。

其中，减小引线电阻的影响是高精度测量的关键点。

对于自热效应，根据元件发热公式P=I2R，必须使流过元件的电流足够小才能使其发热量小，传感器才能检测出正确的温度。

但是过小的电流又会使信噪比下降，精度更是难以保证。

此外，一些元器件和仪器很难满足元器件漂移和铂电阻传感器精度的要求。

易先军等提出了以铂电阻为测温元件的高精度温度测量方案，解决了高精度测量对硬件电路的一些苛刻要求问题，但是精度不佳(±0.4℃)；杨彦伟提出了以MAX1402、AT89C51 和Pt500 铂电阻设计的精密温度测量系统方案解决了基本的高精度问题，但是系统功耗大，精度仍然不佳；李波等提出采用以负温度系数热敏电阻为核心的高精度测量方案，较好解决了高精度的问题，但是性价比不高，实施效果不佳，测温分辨率能达到0．01℃，测温准确度只达到O．1℃。

这里提出采用三线制恒流源驱动方案克服引线电阻、自热效应，利用单片机系统校正控制方案实现元器件漂移和铂电阻传感器精度校准，最后在上位机中采用MLS 数值算法实现噪声抵消，大大提高了温度测量精度和稳定度。

1 高精度测量方案及原理
铂电阻传感器是利用金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化的物理特性而制成的温度传感器。

以铂电阻作为测温元件进行温度测量的关键是要能准确地测量出铂电阻传感器的电阻值。

按照IEC751 国际标准，现在常用的。

基于PT100的温度测量显示
一、功能要求
利用PT100热电阻测量水温（0-100。

C），并将结果显示出来，保留一位小数。

二、PT100介绍
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。

1、铂热电阻阻值与温度关系
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。

2、分度表
三、原理图
四、仪用放大器原理
仪用放大器是由运放1A 、2A 按同向输入接法组成第一级差分放大电路运放3A 组成第二级差分放大电路。

在第一级电路中1v 、2v 分别加到1A 和2A 的同相端1R 和两个2R 组成的反馈网络引入了负反馈，两运放1A 、2A 的两输入端形成虚短和虚断
在仪用放大器中 常2R、3R和4R为给定值1R用可变电阻代替调节1R的值 可改变电压增益vA。

智能感知与仪器仪表测控技术2018年第37卷第5期• 101 •基于PT100的高精度温度测量电路的设计顾吉林，刘淼，耿杨，汤宏山，王聆语，于月，吴茜(辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁大连116026)摘要：普通四线制恒流源驱动测温系统受温度电流漂移等影响，温度测量准确率很低，很难超过0.1°C 量级。

基于P T100设计了一种改进的恒流源驱动四线制 度温度测量电路，通过 温度稳定系数电阻的电 电阻电压的比值，消除了恒流源由于温度漂移等因素影响的电流变化，使得输出电 与铂电 线性关系。

L T C2492A/D信号进 ，将信号传A T M E G A32单片机，单片机进行数据处理并保存和显示数据。

实验测试结果表明，该电路温度测量的 精度和稳定性均可以达到之内，与理论值一致。

关键词：P T100;温度测量电路；高精度；四线制中图分类号:T N702文献标识码：A文章编号：000 -8829(2018)05 -0101 -03Design of a High-Precision Temperature Measuring Circuit Based on PT100G U Ji-lin,L I U Mi a o,G E N G Y a n g,T A N G H o n g-shan,W A N G Ling-y u,Y U Y u e,W U Qian(School of Physics and Electronic Technology,Liaoning Normal University,Dalian 116026, China)Abstract：The temperature measurement accuracy of the conventional four-wire constant current source driven temperature measurement system i s very low due to the interference factor of temperature current drift,i t i s dif­ficult to exceed the order of 0. 1 C.A n improved four-wire high-precision temperature measurement circuit driven by constant current source was designed based on P T100. By sampling the ratio of high precision resist­ance voltage of high temperature stability coefficient to platinum resistance voltage,the current variation of con­stant current source due to temperature drift and other factors were eliminated,so that the output voltage ratio has a good linear relationship with the platinum resistance.The signal was sampled by L T C2492A/D converter and transmitted to A T M E G A32which processed,stored and displayed the data.The experimental results show that the temperature measurement accuracy and stability of the circuit can reach within 5%c,which i s consistent with the theoretical value.Key words:P T100；temperature measurement circuit;high precision;four-wire温度作为表征物体冷热程度的物理量，与很多物理现象和化学性质有关。

郑州轻工业学院传感器及应用系统课程设计说明书数字温度计设计姓名：专业班级：学号：指导老师：时间：郑州轻工业学院课程设计任务书题目数字温度计设计专业、班级电子信息工程09－1 学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：一、主要内容：（1）整体电路设计（画出电路组成框图）；（2）信号检测电路设计；（3）信号号放大电路设计，电路参数选取、数据计算；（4）A / Ｄ转换电路设计（5）显示电路设计。

二、基本本要求：（1）采用热电阻传感器组成测量电路；（2）电路组成：测量电桥、运算放大电路、Ａ / Ｄ转换、显示电路；（3）测量范围为-199.9 ~ +199.9℃, 不进行非线性校正；（4）假设在实验装置上进行模拟实验，测量出需经实验确定的参数或系数；（5）写出5000字左右的工作原理说明，附系统图一张。

采用热电阻传感器。

三、主要参考资料：完成期限：2012年 6月11 日－2012年 6月15日指导教师签章：专业负责人签章：2012年 6 月 8 日数字温度计设计电子信息工程09 级 1 班指导老师：摘要：本文在查阅、分析了现有的几种不同的测温原理，分析确定了热敏电阻测温，并对基于热敏电阻的数字温度计的设计进行了深入探讨和研究。

该系统分为测温模块、信号放大模块、A/D转换模块和控制显示模块，并分别对其进行方案分析，最终确定数字温度计系统的系统构架和设计方案；在硬件电路中，详细阐述了各模块电路的工作原理，分析了以AT89C51单片机为主控单元的系统硬件和软件设计，并对该系统进行误差分析，使我们对于系统的各种性能有了进一步认识。

本设计采用AT89C51单片机，TLC2543 A/D转换器，OP07放大器，铂电阻PT100、LCD1602及电源模块组成系统，并设计了相应的软件流程图，使其实现温度的实时显示。

该系统的优点是：使用简便；测量精确、稳定、可靠；测量范围大；使用对象广。

关键词：PT100 ；测温；单片机；数字温度计目录1 概述 (1)2 系统硬件电路设计 (2)2.1电源模块 (2)2.2信号采集模块 (2)2.3信号调理放大模块 (4)2.4 A/D转换模块 (5)2.5单片机控制模块 (7)2.6液晶显示模块 (8)3 系统软件设计 (10)3.1软件总体流程设计 (10)3.2系统软件实现原理 (10)3.3系统程序构建 (10)4总结与展望 (12)参考文献 (13)附录：总原理图 (14)1概述改革开放以来，人们的生活水平逐渐提高，国民经济也取得了长足的发展。

嵌入式设计基于热敏电阻的数字温度计设计院（系）___________________专业__________________班级___________________指导老师____________________学生姓名____________________成绩___________________2015年7月10日第一章绪论 (1)第二章设计要求及构思 (1)2.1设计要求 (1)2.2设计构思 (2)第三章总体程序流程图 (3)第四章原理框图 (4)4.1PT100伯热电阻： (4)4.2信号放大电路 (4)4.4主芯片电路图 (6)4.5四位数码管 (7)第五章仿真电路图 (8)第六章心得体会 (10)参考文献 (11)附录程序代码 (12)第一章绪论随着以知识经济为特征的信息化时代的到来人们对仪器仪表的认识更加深入，温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍，最重要的工艺参数之一。

随着工业的不断发展，对温度的测量的要求也越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度的检测技术的要求也越来越高，因此，温度测量及其测量技术的研究也是一个很重要的课题。

目前温度计按测使用的温度计种类繁多，应用范围也比较广泛，大致可以包括以下儿种方法：1,利用物体热胀冷缩原理制成的温度计2,利用热电效应技术制成的温度检测元件3,利用热阻效应技术制成的温度计4,利用热辐射原理制成的高温计5,利用声学原理进行温度测量本系统的温度测量采用的就是热阻效应。

温度测量模块主要为温度测量电桥，当温度发生变化时，电桥失去平衡，从而在电桥输出端有电压输出，但该电压很小。

将输出的微弱电压信号通过OP07放大，将放大后的信号输入AD转换芯片，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。

第二章设计要求及构思2.1设计要求1.系统硬件设计（1）使用热敏电阻PT100;（2）单片机采用MCS51系列；（3）LED数码管显示温度。

安徽工业大学第十届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书作品名称：基于pt1000的高精度数显温度表设计申报者姓名（集体名称）：指导教师1：指导教师2：类别：□自然科学类学术论文□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文■科技发明制作A类□科技发明制作B类A2申报者情况（集体项目）说明：必须由申报者本人按要求填写，申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列。

B3．申报作品情况（科技发明制作）说明：仅科技发明制作类作品填写此表。

必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图或照片，也可附鉴定证书和应用证书，以上材料可附于E表。

2.此设计采用差输入，减少外部影响3.参考电压从电桥上取，线性化处理4.使用AD7799，24位转化器5.其高精度可达到0.0023℃6.其中220V交流直接转12V直流电路（下图）⑵pt1000、电桥、AD7799（下图）（转换器）3.此设计采用差输入，减少外部影响4.参考电压从电桥上取，线性化处理5.使用AD7799，24位转化器6.其高精度可达到0.0023℃C.当前国内外同类课题研究水平概述说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；2.填写此栏有助于评审。

D. 指导教师情况及对作品的说明说明：1.请指导教师本人填写。

2.请指导教师把关学生作品申报材料。

E．参赛作品支撑材料说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；2.填写此栏有助于评审。

3.可附作品的研究报告，图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图或照片，鉴定证书和应用证书等材料。

1.此设计采用电桥电路，并且考虑到温度对电桥电阻的影响，于是采用了如图设计方案。

其中，Ref1、Ref2、R1采用抑制温漂的直插电阻与贴片电阻2.此设计采用差输入，减少外部影响3.参考电压从电桥上取，线性化处理4.使用AD7799，24位转化器5.其高精度可达到0.0023℃6.其中220V交流直接转12V直流电路（下图）再由12V转5V（下图）作品概要：1.硬件需求有：mc9s12x5128(16位单片机)、AD7799、数码管（三极管）、485芯片、4-20mA（4个芯片）2.模块分类：⑴单片机（下图）⑵pt1000、电桥、AD7799（下图）（转换器）⑶数码管（显示）⑷485电路（下图）（通路处理和上位机）⑸按键（设置上下限）⑹LED报警灯闪烁（图1）、蜂鸣器（图2）、继电器（图3）（报警处理）图1图2图3⑺4-20mA输出（右图）。

前言传感器技术在信息采集、信息传输和信息处理中，属于前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在各个领域广泛应用，比如在工农业生产中需要实时测量温度等等。

因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。

为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。

本文利用单片机结合温度传感器技术而开发设计了这一温度测量系统。

文中将传感器理论与单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热电阻作为温度传感器来测量实时的温度，以及实现热电转换的原理过程。

本设计应用性比较强，设计系统可以作为温度测量显示系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、生产温度监控系统等等。

本课题主要任务是完成环境性强等优点。

课程设计任务本设计系统包括温度传感器，信号放大电路，A/D转换模块，时钟模块，数据处理与控制模块，温度、时间显示模块六个部分。

文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。

整个系统的核心是进行温度测量与显示，完成了课题所有要求。

摘要：本文采用AT89S51单片机，TLC2543 A/D转换器，DS1302时钟芯片，AD620放大器，铂电阻PT100及8位数码管组成系统，编写了相应的软件程序,使其实现温度的实时显示。

该系统的特点是：使用简便；测量精确、稳定、可靠；测量范围大；使用对象广。

关键词：PT100 单片机温度测量 DS1302Abstract：The system contains SCM(AT89S51), analog to digital convert department (TLC2543), DS1302 chip, AD620 amplifier, PT100 platinum, LED Digital tube with six, write the corresponding software program to achieve real-time temperature display. The system is simple , accurate , stable and wide range.Keywords: PT100 SCM Temperature Measures DS1302一方案设计与论证1.1 传感器的选择由于本设计的任务是要求测量的范围为0℃～100℃，测量的分辨率为±0.1℃，综合价格以及后续的电路，决定采用线性度相对较好的PT100作为本课题的温度传感器，具体的型号为WZP型铂电阻，该传感器的测温范围从－200℃～＋650℃。

基于Pt1000铂电阻的高精度手持温度计研制
许斌;王彪;张劲广
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2014(0)16
【摘要】针对石油化工行业，尤其是油品的存储和交接过程中，精确测量温度的需求，论述了一种高精度手持式温度计的设计。

该设计方案的感温元件使用
Pt1000铂电阻和自主研发的嵌入式测量系统。

详细讲解了温度计的测量原理和软硬件的设计方案，并给出了一种温度计环温补偿的软件算法。

【总页数】1页(P22-22)
【作者】许斌;王彪;张劲广
【作者单位】北京瑞赛长城航空测控技术有限公司北京 100176;北京瑞赛长城航空测控技术有限公司北京 100176;北京瑞赛长城航空测控技术有限公司北京100176
【正文语种】中文
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