基于Pt100 热电阻的简易温度测量系统

PT100铂热电阻测温实验PT100铂热电阻测温实验一、实验目的1.了解PT100铂热电阻的测温原理；2.掌握PT100铂热电阻的测温方法；3.学会使用数据采集仪进行温度测量。

二、实验原理PT100铂热电阻是一种利用铂金电阻随温度变化的特性来测量温度的传感器。

其基本原理是：在0℃时，PT100铂热电阻的阻值为100Ω，随着温度的升高，其阻值按一定规律增加。

通过测量PT100铂热电阻的阻值，可以推算出相应的温度值。

PT100铂热电阻的阻值与温度之间的关系可以用斯特曼方程表示：R(T) = R0(1 + AT + BT^2 + CT^3(1 - T0))其中，R(T)为温度T时的阻值，R0为0℃时的阻值，A、B、C为斯特曼系数，T0为参考温度（通常为0℃）。

在本实验中，我们只需要知道R0和A的值即可进行温度测量。

根据国际电工委员会（IEC）标准，PT100铂热电阻的R0为100Ω，A 为3.9083×10^-3℃。

三、实验步骤1.将PT100铂热电阻接入数据采集仪的输入通道；2.打开数据采集仪软件，设置采样率和采样时间；3.将数据采集仪与计算机连接，启动数据采集软件；4.将PT100铂热电阻放入恒温槽中，设置恒温槽的温度；5.等待恒温槽温度稳定后，记录数据采集仪显示的温度值；6.重复步骤4和5，改变恒温槽的温度，记录多个温度值；7.将实验数据整理成表格，进行分析和处理。

四、实验结果与分析实验数据如下表所示：根据实验数据，我们可以得出以下结论：1.PT100铂热电阻的测温精度较高，相对误差在±0.5%以内；2.随着温度的升高，PT100铂热电阻的阻值逐渐增大，与斯特曼方程的描述相符；3.数据采集仪能够准确地采集PT100铂热电阻的温度信号，并将其转换为数字量输出。

五、实验总结与体会通过本次实验，我们了解了PT100铂热电阻的测温原理和方法，并掌握了使用数据采集仪进行温度测量的技能。

基于PT100热电阻的简易温度测量仪摘要：本文首先简要介绍了铂电阻PT100的特性以及测温的方法，在此基础上阐述了基于PT100的温度测量系统设计。

在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。

通过对电路的设计，减小了测量电路及PT100自身的误差，使温控精度在0℃～100℃范围内达到±0.1℃。

本文采用STC89C52RC单片机，TLC2543 A/D转换器，AD620放大器，铂电阻PT100及液晶系统，编写了相应的软件程序,使其实现温度及温度曲线的实时显示。

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 AD620 TL431AbstractThis article briefly describes the characteristics of PT100 platinum resistance and temperature measurement method, on the basis it describes the design of temperature measurement system based on PT100. In this design, it is use a PT100 platinum resistance as temperature sensor, in order to acquisition the temperature signal, it use of constant-current temperature measurement method and use single-chip control, Amplifier, A / D converter. It can still improve the perform used two-wire temperature circuit and reduce the measurement eror. The temperature precision is reached ±0.1℃ between 0℃～100℃.The system contains SCM(STC89C52), analog to digital convert department (TLC2543), AD620 amplifier, PT100 platinum, LCD12864, write the corresponding software program to achieve real-time temperature display. The system is simple , accurate , stable and wide range. Keywords:PT100 MCU Temperature Measures AD620 TL431目录前言 (4)第一章方案设计与论证 (6)1.1 传感器的选择 (6)1.2 方案论证 (7)1.3 系统的工作原理 (8)1.4 系统框图 (9)第二章硬件设计 (9)2.1 PT100传感器特性和测温原理 (9)2.2 硬件框图以及简要原理概述 (11)2.3 恒流源模块测温模块设计方案 (11)2.4 信号放大模块 (12)2.5 A/D转换模块 (15)2.6 单片机控制电路 (18)2.7 显示模块 (19)第三章软件设计 (19)3.1系统总流程的设计 (19)3.2 主函数的设计 (20)3.3 温度转换流程图的设计 (21)3.4 显示流程图 (21)3.5 按键流程的设计 (22)第四章数据处理与性能分析 (23)4.1采集的数据及数据处理 (23)4.2 性能测试分析 (23)第五章结论与心得 (24)1 结论 (24)2 心得 (24)附录1 原理图 (25)附录2 元器件清单 (26)附录3 程序清单 (27)前言随着科技的发展和“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。

开题信息摘要根据要求设计一个基于STC12C5A60S2单片机处理,PT100为传感器的温度测量系统。

在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，以LM358作为信号放大，用ADC0832进行温度信号转换。

利用3位共阳数码管作为温度显示。

采用了两线制铂电阻温度测量电路，通过对电路的设计，减小了测量电路及PT100自身的误差，使温控精度在0℃～100℃围分辨率为1℃。

本设计简单实用，具有外围电路简洁，可靠性高等优点。

主要由电源电路，单片机复位电路，单片机晶振电路，，ADC0832转换电路，铂电阻PT100及3位共阳数码管组成系统，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；测量围大；使用对象广。

目录1 设计要求1.1任务要求2 系统方案设计2.1总系统方案2.1.1电源系统2.1.2温度检测与处理2.1.3模数转换2.1.4温度显示2.1.5信号放大部分2.2系统方案图3 硬件设计3.1温度检测模块的设计3.1.1PT100温度传感器简介3.1.2温度检测及信号处理电路3.2模数转换3.2.1 ADC0809简介3.2.2模数转换电路图3.3 3位共阳数码管的显示电路的设计3.3.1 LED数码管编码3.3.2 LED数码管显示方式选择4 软件设计4.1程序设计语言的选用4.2软件程序的设计4.2.1总体程序流程4.2.2温度信号采集处理 15 系统调试结论参考文献附录A系统总电路图附录B元件清单附录C系统源程序1 设计要求1.1任务要求单片机实现测量温度检测围0~100 °C，分辨率1°C。

硬件要求；采用的温度传感器为PT100，单片机STC12C5A60S22 系统方案设计2.1总系统方案该设计由四部分组成：电源系统，温度检测与处理，模数转换，温度显示。

测温的模拟电路是把当前PT100热电阻传感器的电阻值，转换为容易测量的电压值，经过放大器放大信号后送给A/D转换器把模拟电压转为数字信号后传给单片机STC12C5A60S2，单片机再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值，并将数据送出到数码管进行显示。

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。

信息与控制工程学院硬件课程设计目录课程设计任务书......................................... 错误!未定义书签。

目录 (I)摘要 (II)第1章概述 (1)第2章硬件设计及相关介绍................................................................ 错误!未定义书签。

2.1 恒流源部分 (2)2.1.1 PT100传感器特性和测温原理 (2)2.1.2 PT100温度传感器原理 (3)2.2 信号采集调理电路 (3)2.3 A/D模数转换模块 (4)2.4 显示模块 (8)2.5串口电路及MAX232芯片简介 (8)2.6 SST89E51单片机简介 (9)第3章软件设计及相关介绍 (12)3.1 编程语言(C语言)介绍 (12)3.2编程软件Keil简介 (12)3.3程序设计流程图 (15)3.4初始化程序 (15)3.5液晶显示 (17)3.6用插值法计算数据 (18)3.7运行结果 (18)3.8数据测试及误差分析 (18)结论 (19)参考文献 (20)基于pt100传感器的温度测量系统的设计摘要近几年我国热电阻行业发展速度较快，受益于热电阻行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大，热电阻行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。

本文正是介绍了热电阻PT100的特性以及测温的方法，在此基础上阐述了基于PT100的温度测量系统设计。

在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过SST89E51单片机进行控制，用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。

另外，还设计了NOKIA5110显示电路，能实现对温度的显示。

本设计采用了两线制铂电阻温度测量电路，通过对电路的设计和软件中对测量值的插值计算，减小了测量电路及PT100自身的误差，使温控精度在-120℃～+260℃范围内达到±0.1℃。

PT100与热敏电阻相反,热敏电阻温度越高电阻值越小pt100温度测量电路,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：温度℃PT100 阻值Ω传感两端电压 mV0 100.00 124.381 100.39 124.850 119.40 147.79100 138.51 170.64150 157.33 192.93200 175.86 214.68250 194.10 235.90300 212.05 256.59350 229.72 276.79400 247.09 296.48450 264.18 315.69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。

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℃。

三线制pt100热电阻测温电路的设计以三线制PT100热电阻测温电路的设计为标题，本文将详细介绍该电路的设计原理、组成部分以及工作原理。

一、设计原理三线制PT100热电阻测温电路是一种常用的温度测量电路，其基本原理是利用PT100热敏电阻的温度特性来测量被测温度。

PT100热敏电阻是一种铂电阻，其电阻值随着温度的变化而变化，具有较高的精度和稳定性。

二、组成部分1. PT100热敏电阻：PT100热敏电阻是测温电路的核心元件，其电阻值与温度成正比，通常采用铂电阻材料制成。

2. 增加电阻：为了提高电路的灵敏度和测量范围，通常在PT100热敏电阻前串联一个固定电阻，使电路的总电阻变化更大。

3. 恒流源：为了保持电路中的恒定电流，通常在电路中加入一个恒流源，保证电流的稳定性。

4. 运放：为了放大电路中的微弱信号，通常在电路中加入一个运放，以提高电路的灵敏度和抗干扰能力。

5. A/D转换器：为了将模拟信号转换为数字信号，通常在电路中加入一个A/D转换器，以便通过数字方式读取温度值。

三、工作原理1. 恒流源通过PT100热敏电阻和增加电阻形成一个电桥电路，使电流通过PT100热敏电阻。

2. PT100热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，从而使电桥电路产生不平衡电压。

3. 运放对电桥电路的不平衡电压进行放大，输出一个与温度成正比的电压信号。

4. A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，通过数字方式读取并显示温度值。

四、电路设计注意事项1. 选择合适的PT100热敏电阻：根据被测温度范围选择合适的PT100热敏电阻，确保其电阻值变化在合适的范围内。

2. 确保电路的稳定性：恒流源和运放的选择要保证电路的稳定性，避免温度变化对测量结果的影响。

3. 抗干扰能力：合理布局电路，采取屏蔽措施，提高电路的抗干扰能力，避免外界干扰对测量结果的影响。

4. 温度补偿：由于PT100热敏电阻的温度特性并非完全线性，为了提高测量的准确性，可以进行温度补偿，校正测量结果。

基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计摘要本文介绍了一种基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计。

该系统采用了Maxim的MAX31865芯片来测量PT100热电阻的电阻值，并通过单片机将电阻值转换为温度值。

该系统可以实现高精度的温度测量，并且具有较低的功耗和较高的稳定性。

背景在许多工业应用中，需要对温度进行精确的测量。

PT100热电阻是一种常用的温度传感器，它的电阻值随着温度的变化而变化。

由于PT100热电阻的电阻值变化很小，因此需要使用高精度的电路来进行测量。

单片机是一种常见的控制器，它可以方便地集成多种功能。

将单片机与PT100热电阻结合使用，可以实现精确的温度测量，并且具有较低的功耗和较高的稳定性。

设计硬件设计硬件设计采用了MAX31865芯片来测量PT100热电阻的电阻值。

MAX31865是一种高精度热电偶转换器，可以方便地测量PT100热电阻的电阻值。

MAX31865还提供了冗余检测和安全防护功能，可以提高系统的可靠性。

MAX31865芯片的引脚与单片机的引脚连接如下：MAX31865引脚单片机引脚SDI MOSISDO MISOSCK SCLKCS SS其中，MOSI、MISO、SCLK和SS是SPI总线的引脚，用于与MAX31865进行通信。

单片机的中断引脚连接到MAX31865的RDY引脚，用于检测MAX31865是否准备好进行测量。

PT100热电阻的引脚连接到MAX31865的RTD+和RTD-引脚。

为了减小测量误差，应尽量将RTD+和RTD-的长度保持一致，并且尽可能靠近MAX31865芯片。

软件设计软件设计采用了Arduino环境，可以方便地进行程序开发和调试。

首先需要初始化SPI总线和MAX31865芯片。

可以使用Arduino的SPI库来初始化SPI总线，使用MAX31865库来初始化MAX31865芯片。

MAX31865库提供了方便的接口来进行温度测量和数据读取。

PT100与热敏电阻相反,热敏电阻温度越高电阻值越小pt100温度测量电路,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:GAGGAGAGGAFFFFAFAF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：GAGGAGAGGAFFFFAFAF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GAGGAGAGGAFFFFAFAF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 。

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。

基于PT1000的高精度温度测量系统时间：2010-12-14 18:32:17 来源：电子设计工程作者：方益喜雷开卓屈健康刘奎乔子椋杨海波精密化学、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Pt1000(Ro=1 000 Ω)是以温度系数TCR=0．003 851为标准统一设计的铂电阻。

其温度电阻特性是：本温度测量系统采用三线制恒流源驱动法驱动铂电阻传感器。

11111本科毕业设计（论文）题目基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计学生姓名专业班级学号院（系）电气信息工程学院指导教师完成时间 2008年06月09日毕业设计（论文）任务书题目基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计专业自动化学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料：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。

要求如下：1．查阅技术资料，了解PT100热电阻的工作原理及接口电路设计方法。

2．根据温度检测系统的特点，确定单片机系统的结构。

3．设计相关的接口电路。

4．绘制硬件原理图，制作硬件电路。

5．设计程序并进行模拟调试。

6．绘制相关图纸、撰写设计说明书、翻译外文文献、整理文献材料。

主要参考资料：1．何立民编，单片机高级教程，北京航空航天大学出版社。

2．其他文献资料若干。

完成期限：2008.2～2008.6指导教师签名：专业负责人签名：2008年02月 22 日目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................................. I I 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 (3)2.1 温度信号的获取与放大 (3)2.1.1 元件介绍 (3)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 (8)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 (12)2.6.1单片机的时钟电路 (12)2.6.2复位电路和复位状态 (13)3 软件设计 (15)3.1 程序设计语言的选用 (15)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 (19)4 抗干扰设计 (20)4.1 用于单片机系统的干扰抑制元件 (20)4.2 提高单片机系统抗干扰能力的主要手段 (21)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录1 (26)附录2 (27)摘要本课题以AT89C51单片机系统为核心，对单点的温度进行实时检测。

1工作原理本系统可以分为五大部分：热电阻温度采集、运行状态显示、继电器控制、键盘输入、 风向步进电机控制。

2.1热电阻温度采集热电阻传感器以其温度特性稳定、测量精度高的特点，在大型中央空调得到了广泛的应用。

采用PtIOOO 热电阻作为温度传感器的测量电路原理图如图1所示。

热电阻Rt 与三个电阻接成电桥。

当温度变化时，使得运算放大器的同相输入端的电位发生变化，经过运算放大器放大之后输入到Atmega16单片机进行AD 转换。

由于单片机采用 5V 电压作为ADC 的参考电 源，而电桥在温度变化为 O 〜1OO ° C 时，输出电压范围为O 〜O.7V ，所以确定运算放大电路 的放大倍数为7,以获得最佳的测量结果。

运算放大电路的电阻按以下公式确定：R 6 = R 5〃 R 4取R 5 =6k,R 4 =1k, R 6 =860"。

输出电压变化范围大致是 0〜5V 。

由于ADC 的转换精度为10,故当输入电压为5V 时，其采样值为1023，根据电桥平衡原理, 可得到以下公式：其中，N ―― ADC 数据寄存器的值，U ——电桥电源电压，R 0—— Pt1000在0° C 时的电阻1000门。

Pt1000热电阻的阻值按以下公式计算:2R 5 R 4U OU i理且=U •(亠7 1023 R O R t(1)图1 PtIOOO 热电阻温度测量电路R t= R0(1 A t B t ) (2)Rt——温度为t时铂热电阻的电阻值，Q;t ――温度，C；R o —— PtIOOO在0° C时的电阻1000'」。

A ——分度常数， A = 0.0038623139728B ——分度常数， B = -0.00000065314932626用Visual 根据以上公式(1)、(2)生成用N来查找温度t的程序表格，其代码如下：Private Sub Pt1000()MeCursor = Cursors.WaitCursortxtTab.Clear()Dim U As Integer = 9 '电桥电源电压'热电阻0度时的电阻值Dim Pt1000_R0 As Integer = 1000Dim n As IntegerDim sngT As SingleDim sngRt As SingletxtTab.AppendText("const float Pt1000Tab[]={" & Chr(13) & Chr(10))For n = 0 To 1023sngRt = (10000 * n + 7161000 * U) / (7161 * U - 10 * n)sngT = (-const_A + Sqrt(const_A A 2 - 4 * const_B * (1 - sngRt / Pt1000_R0))) / (2 * const_B) If n < 1023 Then txtTab.AppendText(Format(Abs(sngT), "0.0") & "，广"& n & "*/")Else txtTab.AppendText(Format(Abs(sngT), "0.0") & " /* "& n & " */" & Chr(13) & Chr(10) & "};")End IfIf n Mod5 = 0 ThentxtTab.AppendText(Chr(13) & Chr(10))End IfNexttxtTab.SelectAll()txtTab.Copy()MeCursor = Cursors.DefaultEnd Sub生成的程序常数表格(1024个值)部分如下：const float Pt1000Tab[]={0.0, /* 0 */ 0.1, /* 1 */0.2, /* 2 */0.2,63.4, /* 696 */63.5, /* 697 */99.3,/* 1022 */99.4 I* 1023 */｝；2.2运行状态显示本系统采用一块16X 4的字符型液晶模块，这种类型的LCD应用很广泛，其控制驱动主芯片为HD44780及其扩展驱动芯片HD44100 （或兼容芯片），少量阻、容元件，结构件等装配在PCB板上而成。