基于鉑熱電阻的溫度檢測及報(bào)警電路設(shè)計(jì)

摘要:以AT89S51單片機(jī)為控制核心、PT100鉑熱電阻為溫度信號采集元件、LCD1602液晶顯示器為顯示器件和ADC0832為A/D轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)一個溫度檢測范圍在0～600℃間可調(diào)整、報(bào)警溫度上下限可任意預(yù)設(shè)的溫度檢測報(bào)警電路。
1緒論
       溫度是國際單位制七個基本的物理量之一，溫度測量在工業(yè)和科學(xué)研究中得到廣泛的應(yīng)用。本文利用單片機(jī)作為主控芯片，PT100作為溫度傳感器，ADC0832作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)一個溫度檢報(bào)警電路。使用者可根據(jù)需要，對身邊不同環(huán)境溫度進(jìn)行測量，也可以設(shè)置溫度報(bào)警上下限值，實(shí)現(xiàn)溫度超限智能報(bào)警。
2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
2．1系統(tǒng)框圖及電路原理
       系統(tǒng)框圖如圖1所示，單片機(jī)為控制核心，包括溫度信號的采集與放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，顯示電路和報(bào)警電路等。

       硬件電路如圖2所示，①Ｒ13、Ｒ14、PT100和Ｒ15組成橋式電路，用于采集溫度信號;②差動集成運(yùn)放μA741與外圍電路元件組成放大電路，對溫度信號進(jìn)行放大;③放大后的溫度信號再經(jīng)ADC0832進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，成為數(shù)字量送入單片機(jī);④當(dāng)單片機(jī)檢測到溫度高出或低于預(yù)先設(shè)置報(bào)警溫度上下限值時(shí)，單片機(jī)將執(zhí)行報(bào)警程序，實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)報(bào)警(在本設(shè)計(jì)中，P3口的第6腳和第7腳輸出高電平，此時(shí)Q1導(dǎo)通驅(qū)動蜂鳴器報(bào)警，Q2導(dǎo)通驅(qū)動裝置做出處置反應(yīng))。
2．2溫度信號的采集與放大電路設(shè)計(jì)
       為減小PT100連接導(dǎo)線的電阻對測溫影響，電阻R13和R15的電阻值遠(yuǎn)大于熱電阻PT100和R14的電阻值。因而連接導(dǎo)線的電阻可以忽略不計(jì),這樣可以獲得近似恒流法的線性輸出電壓Ui1和Ui2。顯然U2與鉑熱電阻PT100存在線性關(guān)系,PT100與溫度存在線性關(guān)系，所以U2也將與溫度T存在線性關(guān)系，由集成運(yùn)放的特性可知:U。=Au(Ui2-Ui1)(1)
       Au為運(yùn)算放大電路的電壓放大倍數(shù)?？梢奤。與U;存在線性關(guān)系(Uil值基本保持不變)，所以其與溫度也將存在線性關(guān)系，其經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，成為含溫度信息的數(shù)字量。

2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)及溫度的計(jì)算公式
       ADC0832有8位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓為5V,輸入模擬信號電壓范圍為0~5V。當(dāng)輸入電壓U。=0時(shí),轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量D=0x00;而當(dāng)U。=5時(shí),轉(zhuǎn)換后的值D=0xFF,即十進(jìn)制數(shù)255。所以轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量D與輸入的模擬電壓存在如

3程序設(shè)計(jì)流程.
       本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要分為三個部分,主程序流程如圖3所示;ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換程序流程如圖4所示;LCD1602液晶顯示程序流程如圖5所示.

4測試結(jié)果
       報(bào)警預(yù)設(shè)低于10℃報(bào)警和高于50℃報(bào)警,圖6中顯示溫度為24.5℃,此時(shí)蜂鳴器未發(fā)出警報(bào)聲。用鉑熱電阻加溫度,圖7顯示溫度為55.8℃,大于50℃預(yù)設(shè)值，此時(shí)蜂鳴器發(fā)出連續(xù)不斷的報(bào)警聲，

       經(jīng)測試,該電路已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在實(shí)際應(yīng)用中，不僅可以將該電路中的PT100鉑熱電阻放置到不同的環(huán)境中進(jìn)行溫度測量，也可以根據(jù)需要,設(shè)置溫度報(bào)警上下限值,實(shí)現(xiàn)溫度超限智能報(bào)警。