一种基于PT1000的高精度温度测量系统设计

温度监测的设计电信科技08-2 韦一、课程设计内容(1)实时检测温度—50°C—180°C环境温度范围：室温—20°C—60°C；测量精度：2.5%±1字；(2)用LCD1602显示其温度（小数点保留两位）；(3)将温度上传到上位PC机显示。

二、系统方案2.1基本原理根据检测温度范围的要求，本设计采用铂热敏电阻PT100作为温度传感器，温度测量范围在-200~850之内。

热敏电阻的电阻值随着环境温度的变化而变化，其电阻值与环境温度有某种关系。

本设计使用的电阻——温度的关系如下：在负温区（-200~0°C）范围：Rt=R0（1+At+Bt^2+C(t-100)T^2）在正温区（0~850°C）范围内：Rt=R0（1+At+Bt^2）式中：Rt——温度t时刻铂热敏电阻的电阻值；R0——温度0°C的铂热敏电阻的电阻值；t——介质的温度；A、B、C——有关的常数，其值如下：A=3.90502*10^-3B= -5.80195*e-7C=-4.2735*e-12铂热敏电阻的允许误差如下：电阻——温度的关系如下表：利用电桥平衡原理，已知另外三个电阻的阻值和电桥的供电电压，再测出电的桥两端的电压差，就可计算出连入电桥中的铂热敏电阻的电阻值。

电桥两端电压差通过放大电路后，经过A/D转换，利用单片机读取A/D的数据，便可得到放大后的电压值，通过放大电路输入和输出的关系，可得到电桥两端的电压差，这样就可计算出铂热敏电阻的电阻值。

通过铂热敏电阻阻值与环境温度有某种关系，可将电阻值转换为温度，这一系列的计算，可由单片机完成，最后将温度值送到显示电路显示，或者作为后期的数据处理。

2.2原理框图如图2.2所示：含有铂热敏电阻PT100的电桥放大电路A/D转换器单片机显示部分送到PC机图2.2三、硬件电路原理图(1)电桥和放大电路部分如图3.1所示，U7是TL431稳压管，为电桥提供稳定的电压，供电电压为+5V，由直流激励源U7(k)提供。

ＰＴ１００铂热电阻温度测量系统的设计作者：才智范长胜杨冬霞来源：《现代电子技术》2008年第20期摘要：温度测量系统应用广泛，涉及到各行各业的各个方面，在各种不同的领域中都占有重要的位置。

从降低开发成本、扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发，设计一种以PT100铂热电阻为温度信号采集元件、EW78E58单片机为控制核心、OCMJ4×8C液晶显示器为显示器件的温度测量系统。

该测量系统不但可以测量室内的温度，还以测量液体、种子等内的温度，在实际应用中，该系统运行稳定、可靠，电路设计简单实用。

关键词：PT100；信号采集；EW78E58；测量系统中图分类号：TP274文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)2017203Design of PT100 Temperature Measurement SystemCAI Zhi1，FAN Changsheng2，YANG Dongxia3(1.Shandong Liaocheng Vocational and Technical College,Liaocheng,252000,China;2.Northeast Forestry University,Harbin,150040,China;3.Harbin Institute,Harbin,150086,China)Abstract： The measurement systems are applied wildly,involving various occupations and aspects.It holds the important position in the different fields.According to the principle of system running stability,security,stabilization and credibility,a kind of temperature measurement system in which using the PT100 as the temperature signal gathering part,EW78E58 as the control center,and the OCMJ4×8C (Liquid Crystal Display) as the display component are designed.Not only this measurement system may measure indoor′s temperature,but also may measure the temperature of liquid and seed.It runs stably,credibly in the practical application and the design of circuit is simple and applied.Keywords：TP100;signal gathering;EW78E58;measurement system无论在工业、农业、科学研究、国防和人们日常生活的各个方面，温度测量和控制都是极为重要的课题［1］。

《传感器原理及应用》基于PT100温度传感器的温度测量电路设计实验报告1.实验功能要求了解铂热电阻的特性与应用；熟悉铂热电阻测温电路；利用P100铂电阻测量温度源的温度；记录温度与测量电路电压输出数据2.实验所用传感器原理利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。

常用的热电阻有铂电阻(650℃以内)和铜电阻(150℃以内)。

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。

在0-650℃以内。

铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计。

)。

实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示。

3.实验电路PT100铂电阻测温电路经验P100电压采集放大电路:前半部分是4.096V恒压源电路，然后是一个桥式电压采样电路，后面是一个电压放大电路。

一、4.096V恒压源电路因Vref=2.5V，故有4.096=(1+R1/R2)*2.5，得出R1/R2=1.6384，可以通过调节滑动变阻器实现。

二、桥式电压采样电路这是一个桥式电压采样电路，其原理是将V2作为参考电压，通过V1的变化去得到一个相对的电压数值，这样就能得到PT100的电阻数值，从而得到当前温度数值。

其中相对数值是通过R7去调节，可以是任意，其R7的主要作用还是在校准温度使用。

根据项目需要，现在使用的R7的阻值是138.5002Ω，也就是PT100在100摄氏度是的温度数值。

三、电压放大电路分析电路:1根据"虚断"原则，流过R3和R8电流相等(V1-Vx)/R3=Vx/R82根据“虚断"原则，流过R6和R1电流相等(V2-Vout)/(R6+R1)=(V2-Vy)/R6 3根据"“虚短"原则，Vy=Vx4根据这3个公式得出:11V1-10V2=Vout理想要的数值是10倍的放大倍数，但是现在在输出端多了减了V1，根据模拟的数值可知，V1的取值范围是0.215-0.36835241646对应温度范围是44.032- 75.43。

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 MicrocomputerTemperature Detection SystemBased on the Resistive Thermal Detector of PT100AbstractThis 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。

目录第一章方案设计与论证 (2)第一节传感器的选择 (2)第二节方案论证 (3)第三节系统的工作原理 (3)第四节系统框图 (4)第二章硬件设计 (4)第一节 PT100传感器特性和测温原理 (5)第二节信号调理电路 (6)第三节恒流源电路的设计 (6)第四节 TL431简介 (8)第三章软件设计 (9)第一节软件的流程图 (9)第二节部分设计模块 (10)总结 (11)参考文献 (11)第一章方案设计与论证第一节传感器的选择温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线,达到测温的目的.在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器,将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。

热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。

常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等.近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出,一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄,一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃，一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要.热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。

基于PT100的温度测控系统的设计与仿真王青【摘要】温度测控在现代工业生产过程中起着非常关键的作用,也是设备按照预定的方案正常运行的必要条件;针对目前工业设备温度控制系统电路稳定性差、精度低、实时显示效果差等缺点,设计了基于PT100的温度测控系统;该系统采用电桥对PT100传感器输出的电信号进行采样;采用LM741设计差分放大电路消除线路阻抗引起的测量偏差;采用ADC0808逐次逼近法消除温控系统的非线性误差;采用STC高性能单片机作为主控芯片进行数据处理、并能够实时显示温度数值和具有设定上下限的功能,最后通过继电器实现对被控对象通断进行控制;系统通过Proteus软件仿真运行验证了电路设计的合理性、温度显示数据的高精度和系统正常运行的鲁棒性.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)009【总页数】5页(P47-50,56)【关键词】PT100;温度;Proteus仿真【作者】王青【作者单位】南通理工学院电气与能源工程学院,江苏南通226002【正文语种】中文【中图分类】TP230 引言温度是表征物体冷热程度的物理量，它可以通过物体随温度变化的某些特性(如电阻、电压变化等特性)来间接测量，通过研究发现金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化，并且具有很好的稳定性，利用铂的这种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器[1]。

金属铂电阻温度传感器精度高、稳定性好，在工业测量方面有广泛的应用。

1 PT100测温工作原理通常所说的PT100是指铂电阻温度传感器在0 ℃时对应的电阻值为100 Ω，电阻变化率为0.385 1 Ω/ ℃，PT100的分度表如表1所示。

根据电阻值和摄氏温度的具体关系，可以推算出变化电阻对应的温度值。

由于PT100是中低温区(-200～650 ℃)最常用的一种温度传感器，故环境温度下具体的电阻取值关系为。

RPT=R0[1+AT+BT2+C(T-100)T3](1)式(1)中R0为摄氏温度在0 ℃时金属铂电阻温度传感器对应的阻值，T为实时环境温度值，ABC分别表示系数值A=3.908*10-3;B=-5.775*10-7;C=-4.183*10-12，RPT为实时环境温度T对应PT100的电阻值[2]。

基于PT100的高精度气温采集器设计摘要：介绍了PT100的特性、温度采集器的硬件电路设计原理、采集过程及其计算方法，通过多种手段使采集器的采集精度达到了0.1℃。

设计方案已通过大量实验验证，并应用到了实际产品中。

关键词：PT100；温度采集；高精度；自动校正0 引言PT100温度传感器由于精度高、价格适中，在温度测量中被大量使用，目前虽然有新的精度更高的温度传感器不断问世，但是由于种种原因PT100还是无法被取代。

PT100为模拟信号温度传感器，如要做到较高精度的温度采集，只是PT100的精度高是不行的，它对采集器的依赖较高，只有配合高精度的采集器才能充分发挥其性能。

实现高精度的采集器有很多种方法，本文将介绍其中的一种。

1 PT100特性铂电阻温度传感器是利用金属铂在周围温度变化时自身电阻值也随之改变，且其电阻值和温度值成特定函数关系而制成的温度传感器。

由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性较好等特点，铂电阻温度传感器被广泛用于中低温（-200℃～650℃）范围的温度测量中。

PT100是铂电阻温度传感器的一种，PT后的100即表示它在0℃时阻值为100Ω，在100℃时它的阻值约为138.51Ω。

它的阻值会随着温度上升而成近似匀速地增长，但它们之间的关系并不是简单的正比关系，而更应该趋近于一条抛物线。

国际上有标准的《Pt100热电阻分度表》，表中列出了PT100在每摄氏度的电阻值。

2 硬件电路设计由于PT100的电阻值随温度的变化而变化，即在不同的温度下PT100都有所对应的电阻值。

因此PT100测量温度的原理为：测量PT100的电阻值，根据PT100的电阻值计算出PT100所在环境的温度。

测量电阻的一般方法为：将电阻接入电源，测量电阻的电流和两端电压，根据R=U/I计算出电阻值。

电流一般采用恒流源，这样只用测量其电阻两端的电压即可计算出阻值。

2.1 需要考虑的问题2.1.1 铂电阻温度传感器的接线方式Pt温度传感器的接线方式有两线制、三线制和四线制。

基于铂电阻Pt100的高精度温度测控系统设计
王龙
【期刊名称】《吉首大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(030)003
【摘要】工业生产在一定的温度条件下才会按照预定的方向进行,所以温度控制是保证生产过程正常的必需条件.介绍了一种基于铂电阻Pt100的高精度温度测控系统设计方案,系统以Pt100铂电阻作为测温传感器,采用中值平均滤波消除采样值偏差,用逐次逼近法来消除温控系统的非线性,PID算法通过PWM控制执行机构,从而保证了在-200～601℃范围内0.1℃的测量分辨率,±0.5℃的控制精度.
【总页数】3页(P71-73)
【作者】王龙
【作者单位】湖南大学物理与微电子科学学院,湖南,长沙,410082;湘南学院物电系,湖南,郴州,423000
【正文语种】中文
【中图分类】TP273+.1
【相关文献】
1.基于Pt1000铂电阻的高精度手持温度计研制 [J], 许斌;王彪;张劲广
2.基于PT100的高精度温度采集系统设计与实验研究 [J], 张修太;胡雪惠;翟亚芳;秦长海;张继军
3.基于Pt100铂电阻的无线地温测温系统设计 [J], 龚熙;曾涛;杨维发;蔡明
4.基于卡尔曼滤波的铂电阻高精度水温测量系统设计 [J], 袁闯;赵学亮;魏光华
5.基于单片机的铂电阻高精度温度测控系统 [J], 王延年
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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。

基于PT100的温度测量系统设计唐军;罗德雄;杜秀君【摘要】超声电源设计中,换能器管道温度是电源控制的重要参数之一,本设计利用精确度度极高的电阻温度检测器PT100作为温度传感器,利用OP27和可调节精密并联稳压器TL431设计了恒流源电路,并将PT100上接入恒流源电路中,利用后级的差分放大电路对PT100上的温度-电压信号进行放大,再利用高性能模数转换器ADS1110进行AD转换,转换后的数据送入单片机进行查表比对,得到了精确的温度信息.通过实验证明,本系统测量温度准确,具有高可靠性和高精度的特点.%In design of ultrasonic power supply,the temperature of transducer pipe is one of the important parameters of power control.In this paper,we designed a device for measuring temperature.Firstly,a temperature sensor with high accuracy of resistance temperature detector PT100 is used,and the constant current source circuit is designed by using the OP27 and the adjustable precision shunt regulator TL431. Secondly,the PT100 is connected to the constant current source circuit, and the differential amplifier circuit is used to amplify the temperature voltage signal on the PT100. Thirdly,high performance analog to digital converter ADS1110 is used for AD conversion.Finally,the accurate temperature information is obtained while the data of conversion into the single chip microcomputer is check with table. The experimental results show that the system has high reliability and accuracy.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P29-30,130)【关键词】温度测量;传感器;电源【作者】唐军;罗德雄;杜秀君【作者单位】宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000;宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000;宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000【正文语种】中文课题：宜宾市重点科技计划项目+宜宾市科技局+新型大功率超声电源研制+2013GY011温度是表征物体冷热程度的物理量，温度的测量是当今工业中一个基础性课题，在很多工业场合，都需要完成温度的测量。