高溫溫度計(jì)研究

在現(xiàn)實(shí)生活中，測溫裝置形式多樣，但大多數(shù)存在測溫范圍小的缺點(diǎn)，使其應(yīng)用范圍受到限制。例如：汽車發(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)難以測量，使用大型的測溫設(shè)備不但測量成本高，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。

系統(tǒng)是基于Pt100的高溫溫度計(jì)，Pt100模擬溫度傳感器對環(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)過仔細(xì)對比后，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。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。

圖2中VCC5是電源電壓，經(jīng)過LM1117芯片輸出為3．3 V，為INA126(儀表放大器)、ADS7816和ICL7660供電。經(jīng)過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接橋式測溫電路的基準(zhǔn)電壓，管腳+IN信號數(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，開始工作。管腳Dout信號數(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。

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，用來調(diào)節(jié)液晶的亮度對比度，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。