基于Pt100運用查表法實現(xiàn)的高溫溫度計設計

摘要 針對高溫溫度計存在體積大、成本高、操作復雜及實際測量依賴電腦而不能獨立工作等缺點，研究了溫度數(shù)據(jù)的采集、傳輸、顯示等問題，設計出以STC89C52為核心，基于Pt100溫度傳感器和液晶1602顯示的鉑電阻高溫溫度計。該溫度計的測量范圍從-200～+500℃，精度為1℃。實驗表明，該高溫溫度計具有測溫范圍廣、性能穩(wěn)定、工作可靠、擴展能力強和可獨立工作等特點。
關鍵詞 溫度計；傳感器；液晶顯示；查表法

在現(xiàn)實生活中，測溫裝置形式多樣，但大多數(shù)存在測溫范圍小的缺點，使其應用范圍受到限制。例如：汽車發(fā)動機、空調(diào)壓縮機、輪船等溫度往往較高，使用一般的溫度計難以測量，使用大型的測溫設備不但測量成本高，而且也不易攜帶。文中設計了一種便于攜帶，且實用又能適應高溫環(huán)境的高溫溫度計。
高溫溫度計的原理框圖如圖1所示。

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

1 系統(tǒng)主要硬件設計
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，剛好滿足設計的電源電壓要求。電源處理芯片的選擇方面考慮的重點是效率高、工作電壓低、體積小，經(jīng)過仔細對比后，選擇了以下電源處理芯片。
TL431是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意的設置到從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，還具有多種應用，例如：分流校準器、串聯(lián)校準器、開關校準器、電壓參考等。
在T1431與電源引腳間加上一個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電壓，注意基準電壓必須穩(wěn)定，不然會影響測溫準確性。
LM1117是具有穩(wěn)定的電壓輸出的校準器，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。設計中用LM1117穩(wěn)壓至3．3 V為A／D模數(shù)轉換器、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，它在提供正負電壓方面有獨特的優(yōu)勢。ICL7660可以提供+1．5～+10 V和-1．5～-10 V的正負電壓。ICL7660正輸出電壓Vout+和負輸出電壓分別接入INA126電源的正負極。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)定的基準電壓。ICL7660把+3．3 V轉換為-3．3 V，為儀表放大器提供負電壓。因為單片機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。