PT100鉑熱電阻溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計

2.3 光耦隔離電路

為使輸入信號準(zhǔn)確無誤，在I／O口擴(kuò)展芯片8255與A／D轉(zhuǎn)換部分采用光耦進(jìn)行隔離。A／D轉(zhuǎn)換作為模擬量輸人部分，采用獨(dú)立模擬電源和模擬地。單片機(jī)及I／O口擴(kuò)展芯片8255作為數(shù)字部分采用獨(dú)立數(shù)字電源和數(shù)字地，減少外部輸入對單片機(jī)的影響。Q0～Q4和DS1～DS4用2片TLP521-4進(jìn)行隔離后連接至擴(kuò)展芯片8255C口上，電路如圖4所示。

2.4 單片機(jī)控制與液晶顯示接口電路

本設(shè)計選用的是128×64點陣的OCMJ4×8C中文液晶圖形顯示模塊。C系列中文模塊可以顯示字母、數(shù)字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能，與傳統(tǒng)的圖形點陣液晶顯示模塊相比，單片機(jī)硬件接口電路以及軟件編程比較簡單，內(nèi)置2 Mb中文字型ROM(CGROM)總共提供8 192個中文字型，可節(jié)省大量單片機(jī)設(shè)計的ROM空間，可更多地顯示漢字字符的數(shù)量，更加發(fā)揮了液晶顯示技術(shù)在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。OCMJ4×8C模塊非常適用于顯示漢字信息量較大的智能儀器儀表系統(tǒng)及家用電器。可采用8位并列接口傳輸訊號及串行接口與串行傳輸資料2種資料傳輸方式。本設(shè)計系統(tǒng)采用的是并列傳輸方式。單片機(jī)控制與液晶顯示接口電路如圖5所示(J91和J11用于連接液晶顯示器)。

3 軟件設(shè)計及程序流程圖

軟件設(shè)計主要分為主程序、INT0外部中斷子程序、液晶顯示子程序。主程序完成對中斷的初始化、等待外部中斷的查詢結(jié)果、調(diào)用顯示子程序。INT0外部子程序完成對溫度測量數(shù)據(jù)的讀取。顯示子程序完成液晶顯示器的初始化及顯示溫度值。程序流程圖如圖6所示。

在單片機(jī)讀取A／D轉(zhuǎn)換后的BCD碼時，為了避免讀取不正確數(shù)值，在軟件編程時采用對數(shù)據(jù)多次采樣的方法，即在一定的時間內(nèi)，連續(xù)讀取BCD碼，全部為一樣的數(shù)值時才作為正確的數(shù)值接收，否則視為不正確數(shù)值而被忽略，這樣可以有效地保障在顯示器上輸出的溫度值連續(xù)變化，而不發(fā)生干擾性的跳動。由于PT100鉑熱電阻的阻值隨溫度的變化為非線性的，所以在軟件編程時進(jìn)行了線性擬合，阻值(R)與溫度(T)的關(guān)系式為T=2.469R+27.2，其中電阻R的單位是Ω；T的單位是K。

4 結(jié) 語

在溫度測量系統(tǒng)設(shè)計中，PT100鉑熱電阻被密封在金屬棒中，這樣使得本溫度測量系統(tǒng)不但可以檢測室內(nèi)的氣體溫度，還可以檢測土壤、液體、種子等內(nèi)的溫度，大大提高了溫度測量系統(tǒng)的適用范圍，且采用PT100鉑熱電阻為溫度采集元件，可有效地降低開發(fā)成本。而且在設(shè)計中所采用的MCl4433A／D轉(zhuǎn)換器，雖然轉(zhuǎn)換速度慢，但具有抗干擾性能好、轉(zhuǎn)換精度高，在不要求高速轉(zhuǎn)換的溫度控制系統(tǒng)中，則被廣泛采用。A／D轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)控制系統(tǒng)完全采用光耦進(jìn)行隔離，在降低干擾信號對單片機(jī)控制系統(tǒng)的影響方面起到重要的作用。另外在設(shè)計中所采用的OCMJ4×8C液晶顯示器，其與單片機(jī)硬件連接相當(dāng)簡單，無需其他外圍器件，即節(jié)省了元件又使設(shè)計簡單化。本溫度測量系統(tǒng)電路設(shè)計簡單方便、實用性好、電路工作穩(wěn)定、可靠性高。