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測(cè)試測(cè)量

基于Pt100運(yùn)用查表法實(shí)現(xiàn)的高溫溫度計(jì)設(shè)計(jì)(一)

星之球激光 來(lái)源:電子工程網(wǎng)2011-12-31 我要評(píng)論(0 )   

在現(xiàn)實(shí)生活中,測(cè)溫裝置形式多樣,但大多數(shù)存在測(cè)溫范圍小的缺點(diǎn),使其應(yīng)用范圍受到限制。例如:汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、輪船等溫度往往較高,使用一般的溫度計(jì)難以測(cè)...

在現(xiàn)實(shí)生活中,測(cè)溫裝置形式多樣,但大多數(shù)存在測(cè)溫范圍小的缺點(diǎn),使其應(yīng)用范圍受到限制。例如:汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、輪船等溫度往往較高,使用一般的溫度計(jì)難以測(cè)量,使用大型的測(cè)溫設(shè)備不但測(cè)量成本高,而且也不易攜帶。文中設(shè)計(jì)了一種便于攜帶,且實(shí)用又能適應(yīng)高溫環(huán)境的高溫溫度計(jì)。

 

高溫溫度計(jì)的原理框圖如圖1所示。

 

 

高溫溫度計(jì)的原理框圖

 

系統(tǒng)是基于Pt100的高溫溫度計(jì),Pt100模擬溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行采集,然后把采集的數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后傳給單片機(jī),單片機(jī)接收數(shù)據(jù)并處理后,在液晶屏上顯示測(cè)量的溫度值。

 

1 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)

 

1.1 電源電路

 

系統(tǒng)用3節(jié)5號(hào)干電池串聯(lián),電壓接近4.5 V,剛好滿足設(shè)計(jì)的電源電壓要求。電源處理芯片的選擇方面考慮的重點(diǎn)是效率高、工作電壓低、體積小,經(jīng)過(guò)仔細(xì)對(duì)比后,選擇了以下電源處理芯片。

 

TL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意的設(shè)置到從Verf 2.5~36 V范圍內(nèi)的任何值。在本文中用作橋式測(cè)溫電路的參考電壓,還具有多種應(yīng)用,例如:分流校準(zhǔn)器、串聯(lián)校準(zhǔn)器、開(kāi)關(guān)校準(zhǔn)器、電壓參考等。

 

在T1431與電源引腳間加上一個(gè)100 Ω電阻用于限流,地引腳端直接接地,電壓輸出2.5 V接到橋式測(cè)溫電路作為基準(zhǔn)電壓,注意基準(zhǔn)電壓必須穩(wěn)定,不然會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確性。

 

LM1117是具有穩(wěn)定的電壓輸出的校準(zhǔn)器,可以輸出穩(wěn)定的1.2 V,1.5 V,1.8 V,2.5 V,2.85 V,3.3 V,5 V等電壓。設(shè)計(jì)中用LM1117穩(wěn)壓至3.3 V為A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大器提供穩(wěn)定的電壓保證。在電源和地引腳之間加上電容C4和C5用于去耦濾波。

 

Intersil公司生產(chǎn)的ICL7660是提供雙電壓的COMS集成芯片,它在提供正負(fù)電壓方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。ICL7660可以提供+1.5~+10 V和-1.5~-10 V的正負(fù)電壓。ICL7660正輸出電壓Vout+和負(fù)輸出電壓分別接入INA126電源的正負(fù)極。電源模塊的電路原理如圖2所示。

 

 

電源模塊的電路原理

 

圖2中VCC5是電源電壓,經(jīng)過(guò)LM1117芯片輸出為3.3 V,為INA126(儀表放大器)、ADS7816和ICL7660供電。經(jīng)過(guò)TL431輸出2.490 V的電壓,為橋式放大電路和ADS7816提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。ICL7660把+3.3 V轉(zhuǎn)換為-3.3 V,為儀表放大器提供負(fù)電壓。因?yàn)閱纹瑱C(jī)和液晶顯示器的工作電壓范圍廣,所以VCC直接和總電源相連。

 

1.2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊

 

因?yàn)镻t100是模擬溫度傳感器,且溫度測(cè)量范圍廣,所以設(shè)計(jì)采用ADS7816,A/D電路圖如圖3所示。管腳VREF接橋式測(cè)溫電路的基準(zhǔn)電壓,管腳+IN信號(hào)數(shù)據(jù)輸入口接INA126運(yùn)放的輸出端,-IN、GND管腳分別接地。管腳CS片選端接單片機(jī)的P1.6口,低電平有效,當(dāng)P1.6口置低電平時(shí)A/D選通,開(kāi)始工作。管腳Dout信號(hào)數(shù)據(jù)輸出口接單片機(jī)的P1.5口,用于讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。管腳LOCK時(shí)鐘信號(hào)口接單片機(jī)的P1.4口,單片機(jī)P1.4口提供A/D連續(xù)時(shí)鐘脈沖,保證A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和讀取的正常。管腳VCC接經(jīng)LM1117穩(wěn)定后的輸出電壓3.3 V。設(shè)計(jì)采用STC公司的89C52單片機(jī)作為核心,在系統(tǒng)中用89C52單片機(jī)來(lái)讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并處理,然后控制液晶顯示,是設(shè)計(jì)中所有器件的核心模塊。

 

單片機(jī)與A/D連接電路圖如圖3所示。

 

 

單片機(jī)與A/D連接電路圖

 

1.3 顯示模塊

 

基于液晶1602顯示內(nèi)容豐富,功耗低等優(yōu)點(diǎn),選用液晶1602作為顯示模塊。液晶的第1管腳是接地管腳,管腳VCC接電源,液晶的管腳VL外接電源串聯(lián)一個(gè)10 kΩ的電位器后接地,用來(lái)調(diào)節(jié)液晶的亮度對(duì)比度,使其顯示清楚、準(zhǔn)確。管腳RS接單片機(jī)的P1.0口。管腳RW接單片機(jī)P1.1。管腳EN接單片機(jī)P1.2口,是液晶的使能管腳。液晶的數(shù)據(jù)口(7~14管腳)接單片機(jī)的P0.0~P0.7口,液晶的數(shù)據(jù)口采用8位并口方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。第15,16管腳是液晶背光燈的正負(fù)極,分別接VCC和GND即可。液晶連接電路圖如圖4所示。

 

 

液晶連接電路圖

 

 

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