智能仪器课程设计--基于PT100温度传感器

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1、 1 课程设计报告课程设计报告 课程名称： 智能仪器课程设计 题 目： 基于 PT100 温度传感器 2 摘要摘要 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。另外，还设计了 液晶显示电路，能实现对温度的显示。 本文采用 STC89C52 单片机，LM324 放大器，铂电阻 PT100 及液 晶显示组成系统，编写了相应的软件程序,使其实现温度的显示。 关 键 字 ： Pt100热

2、电 阻 LM324运 放 信 号 采 集 A/D STC89C52 单片机 3 4 5 一、设计任务、要求一、设计任务、要求 1.1 任务任务 设计一个基于 MCU 的智能测控系统，利用 STC89C52 单片机，LM324 放大器，铂电阻 PT100 及 LCD1602 具有温度显示的温度传感器。 1.2 要求要求 系统必需含有信号放大，滤波，数据采集等功能模块，只允许采用模 拟量传感器，仿真信号低于 100mV 并符合实际情况 二、方案设计二、方案设计 整个控制系统可分为硬件电路设计和软件程序设计两大部分。 可分别 对它们进行分析设计。 当确定好自己的方案后，就分模块进行软件和 硬件的设计

3、与调试。当个模块都调试完毕后，最后将所有模块组合在 一起进行总调，直到达到理想的效果为止。 6 2.1 方案总设计方案总设计 该电阻温度检测系统由三部分组成：温度检测与处理，模数转换，温 度显示。 2.2 温度检测温度检测 电阻式温度计是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的 特性来测量温度的。当被测介质中有温度阶梯存在时，所测得温度是 感温元件所在范围介质中的平均温度。 尽管导体或半导体材料的电阻 值对温度的变化都有一定的依赖关系， 但适用于制作温度检测元件的 并不多。 由电阻温度传感器检测的信号不稳定， 进入测量电路的除了传感器输 出的测量信号外，往往还有各种噪声。而传感器的输出信号

4、一般又很 微弱， 为了将测量信号从含有噪声的信号中分离出来我采用了放大器 LM324 进行信号放大及低通滤波，将噪声去除. 2.3 模数转换模数转换 A/D 转换器的作用就是把模拟量转换成数字量，以便于单片机进行处 理。电阻温度计将测量温度以电信号的形式传递给 ADC0809（逐次比 较型） ，将电压信号转换成单片机可接收的数字信号。 7 三、硬件电路设计三、硬件电路设计 本系统是由温度采集模块、A/D 转换模块、及控制执行模块，显示 模块等组成。采用用 80C52 单片机作为控制核心，1602LCD 显示， ADC0809 作为模数转换器，1 个独立按键，以及温度控制模块。 3.1 温度采集

5、模块温度采集模块 3.1.1 PT100 温度传感器温度传感器 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： 测量范围：-200+850； A 级 0.150.002t， B 级 0.300.005t 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。 在 0100 摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于 0.5 摄氏度。 3.1.2 LM324 放大放大 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 8 来进行温度测量的。通常将其放在电桥的桥臂上，

6、温度变化时，热电 阻两端的电压信号被送到仪器放大器 LM324 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 LM324 带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运 算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到 3.0 伏或者高到 32 伏的电源下，静态电流为 MC1741 的静态电流的五 分之一。 共模输入范围包括负电源， 因而消除了在许多应用场合中采 用外部偏置元件的必要性。 由于 LM324 四运放电路具有电源电压范围 宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用 在各种电路中。 下面是 LM324 的引脚图 123 脚是一组 567 脚是一组，8910 脚是一组， 12，13,14 脚是一组，剩下的两个脚是电源，1，7,8,14 是各组放大 器 的 输 出 脚 ， 其 它 的 就 是 输 入 脚 。 本 实 验 用 123 和 567 9 3.2 模数转换单元电路模数转换单元电路