基于鉑熱電阻的溫度檢測及報警電路設計

摘要:以AT89S51單片機為控制核心、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轉換器，設計一個(gè)溫度檢測范圍在0～600℃間可調整、報警溫度上下限可任意預設的溫度檢測報警電路。
1緒論
       溫度是國際單位制七個(gè)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用。本文利用單片機作為主控芯片，PT100作為溫度傳感器，ADC0832作為模數轉換器，設計一個(gè)溫度檢報警電路。使用者可根據需要，對身邊不同環(huán)境溫度進(jìn)行測量，也可以設置溫度報警上下限值，實(shí)現溫度超限智能報警。
2系統的總體設計
2．1系統框圖及電路原理
       系統框圖如圖1所示，單片機為控制核心，包括溫度信號的采集與放大電路，A/D轉換電路，顯示電路和報警電路等。

       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(dòng)集成運放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轉換后，成為數字量送入單片機;④當單片機檢測到溫度高出或低于預先設置報警溫度上下限值時(shí)，單片機將執行報警程序，實(shí)現時(shí)時(shí)報警(在本設計中，P3口的第6腳和第7腳輸出高電平，此時(shí)Q1導通驅動(dòng)蜂鳴器報警，Q2導通驅動(dòng)裝置做出處置反應)。
2．2溫度信號的采集與放大電路設計
       為減小PT100連接導線(xiàn)的電阻對測溫影響，電阻R13和R15的電阻值遠大于熱電阻PT100和R14的電阻值。因而連接導線(xiàn)的電阻可以忽略不計,這樣可以獲得近似恒流法的線(xiàn)性輸出電壓Ui1和Ui2。顯然U2與鉑熱電阻PT100存在線(xiàn)性關(guān)系,PT100與溫度存在線(xiàn)性關(guān)系，所以U2也將與溫度T存在線(xiàn)性關(guān)系，由集成運放的特性可知:U。=Au(Ui2-Ui1)(1)
       Au為運算放大電路的電壓放大倍數?？梢?jiàn)U。與U;存在線(xiàn)性關(guān)系(Uil值基本保持不變)，所以其與溫度也將存在線(xiàn)性關(guān)系，其經(jīng)A/D轉換后，成為含溫度信息的數字量。

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

3程序設計流程.
       本系統程序設計主要分為三個(gè)部分,主程序流程如圖3所示;ADC0832模數轉換程序流程如圖4所示;LCD1602液晶顯示程序流程如圖5所示.

4測試結果
       報警預設低于10℃報警和高于50℃報警,圖6中顯示溫度為24.5℃,此時(shí)蜂鳴器未發(fā)出警報聲。用鉑熱電阻加溫度,圖7顯示溫度為55.8℃,大于50℃預設值，此時(shí)蜂鳴器發(fā)出連續不斷的報警聲，

       經(jīng)測試,該電路已達到設計要求。在實(shí)際應用中，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，也可以根據需要,設置溫度報警上下限值,實(shí)現溫度超限智能報警。