pt100温度变送器.pdf

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Pt100温度变送器设计报告
HEBEIUNITEDUNIVERSITY
小组成员:09电气(1)任燕凯
09表(2)周震
09表(2)张柔
'.:.
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目录
一:变送器的设计原理.................................................................................................................3
1:pt100热电阻的介绍...........................................................................................................3
2:基于双恒流源的三线热电阻测温探头电路的设计.........................................................3
3:单片机最小系统介绍.........................................................................................................4
4:基于ADC0804的采样系统设计......................................................................................5
5:基于1602的显示电路的设计...........................................................................................6
6:基于DAC0832的模拟量输出设计..................................................................................7
7:4~20mA电路的设计........................................................................................................8
三:程序设计...................................................................................................................................8
..........................................................................................................................8
:....................................................................................................................9
'.:.
.
一:变送器的设计原理
1:pt100热电阻的介绍
热电阻:电阻体的阻值随温度的变化而变化,利用此特性就可以进行
对温度的测量。
pt100是铂热电阻,它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与
温度变化关系为:当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆,在100℃时
。它的工业原理:当PT100在0摄氏度的时候他
的阻值为100欧姆,它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。应用于医
疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备,应用范围非常之
广泛。
热电阻PT100的分度表
温度0123456789
℃电阻值(Ω)















Pt100五段折线化数值
0-
20-
40-
60-
80-
2:基于双恒流源的三线热电阻测温探头电路的设计
(1)稳流源电路
'.:.
510
R3
3R6
100kR41R180000
21
2k
100k
1111C
U1LM324.
31n
R5
1
100kR11R
2TL431100k1
U2:B
4
R8
5R2
100kR97
6电流输出2k
100k
1111
LM324
R10
100k
左端为电压输入端,输入电压为U,通过已知参数计算得电流为i=U/R;通过引入正负反馈
RT1
E+
来达到稳压的效果。S++
V
用热电阻测温时,工业设备距离计算机较远,引线很长,用以引进干扰,并在热电阻的

电桥中产生长引线误差。解决方法为三线制连接方法。S-
E-
RTD-PT100
图为恒流源三线式铂阻测温电路,
(千分之一精度)电阻及各自同质同长的导线上。由于采用由LM324构成的39倍差分放大
电路,使温度在0~100摄氏度变化,电压输入在0~,且导线的分压部分已被
消除,即0摄氏度时Pt100为100,差分放大器两端两个输入电压为0V,当升温后,差
分放大电路将Pt100变化的阻值进行放大。由LM324构成的电压跟随器经阻容低通滤波起
作为反映当前温度的电压值,待后续处理。该电路传感器引线的长度可达到300多米且保证
精确的测量。
3:单片机最小系统介绍
'.:.
.
最小系统是指可以保证单片机工作的最少硬件构成,对于单片机内部资源能够满足系
统的需要,可直接采用最小系统。
主要接线:
(1)振荡电路
(2)复位电路
(3)电源,EA使能
当最小系统可以正常工作后,可以接着做以下的工作了。
4:基于ADC0804的采样系统设计
(1)ADC0804芯片介绍
ADC0804是逐次比较型分辨率为8位的AD芯片输入电压为0~5V
U1
120
CSVCC
218
RDDB0(LSB)
317
WRDB1
416
CLKINDB2
515
INTRDB3
814
AGNDDB4
1013
DGNDDB5
912
VREF/2DB6
1911
CLKRDB7(MSB)
6
VIN+
7
VIN-
ADC0804
D0~D7为数字信号输出端
/CS为片选端
VIN+,VIN-为模拟信号输入端
AGND模拟信号地
DGND数字信号地
WR写信号端,低电平有效
RD为读信号端
CLK为时钟信号端
'.:.
.
Vref为参考电压输入
INTR为转换结束信号
VCC接电源
本设计通过对前一级差分放大后的电压进行采样,输入单片机,然后根据所得数据进行温度
显示,具体的实验图如下所示
采用P1口对单片机传输数据
5:基于1602的显示电路的设计
(1)1602是一款及常用的字符型液晶,可显示1行16个字符或2行16个字符。1602液晶
模块内带标准字库,内部的字符发生存储器已经存储了160个5*7点阵字符,32个5*10的
点阵字符。
(2)本设计采用的接线图如下所示
'.:.
.
注意:lcd使用时要调好背光。不然不能正常显示。
6:基于DAC0832的模拟量输出设计
(1)DAC0832芯片介绍
DAC0832是分辨率为8位的DA转换芯片,是电流输出型芯片,常常在后面接一个
运放来达到电压的输出。
输出电压公式为:-D*Vref/256=Vout
(2)本设计采用的接线如下图所示
RP1
RESPACK-8
123456789
U1
1939U2


(BY1/BY2)18

:A



219VREFDI7121








+
/RXD10Volts
/TXD11-5V+






AT89C52
'.:.
100k1
R1U2:A
5104
R3.
3R6
R41R180
100k0101
2
2k
7:4~20mA电路的设计100k
4~20mA的电路是采用上述所说的稳流源电路实现的,通过1DA输出的电压的改变从C
U11LM324
31n
而达到电流的改变。电路图如下所示。
R5
1
100kR11R
100k1
2TL431
U2:B
4
R8
5R2
R97
100k
6电流输出2k
100k
1111
LM324
R10
100k
三:程序设计RT1
E+
S++

V

开始
S-
E-
RTD-PT100
初始化
对AD采样
计算温度显示温度
输出信号到DA
DA输出电压恒流源产生电流
'.:.
.
:
#include<>
#include<>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
ucharcodetable[]={"Temperature"};
ucharcodetable1[]={""};
sbitadwr=P3^6;
sbitadrd=P3^7;
sbitadcs=P3^5;
sbitlcdrs=P3^0;
sbitlcden=P3^1;
sbitdacs=P3^2;
sbitdawr=P3^3;
ucharnum;
voiddelay(uintz)
{
uintx,y;
for(x=z;z>0;z--)
for(y=110;y>0;y--);
}
voidwrite_com(ucharcom)//对1602显示的设置指令
{
lcdrs=0;
P2=com;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
voidwrite_date(uchardate)//1602要显示的数据
{
lcdrs=1;
P2=date;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
voidinit()//对1602进行初始化
{
'.:.
.
lcden=0;
write_com(0x38);
write_com(0x0c);
write_com(0x06);
write_com(0x01);
}
voiddisplay(ucharbai,ucharshi,ucharge,uchars,ucharb)//显示部分
{
write_com(0x80);
for(num=0;num<11;num++)
{
write_date(table[num]);
delay(5);
}
write_com(0x80+0x40);
write_date(table1[bai]);
delay(5);
write_date(table1[shi]);
delay(5);
write_date(table1[ge]);
delay(5);
write_date(table1[10]);
delay(5);
write_date(table1[s]);
delay(5);
write_date(table1[b]);
delay(5);
write_date(table1[11]);
delay(5);
}
voidmain()//主函数
{
while(1)
{
ucharA1,A2,A3,A4,A5,a;
floatadval;
floatdaval;
floattem;
init();
'.:.
.
adcs=0;//cs置零
dacs=0;
dawr=0;
while(1)
{
adwr=1;//AD进行采样
_nop_();
adwr=0;
_nop_();
adwr=1;
for(a=10;a>0;a--)
{
display(A1,A2,A3,A4,A5);
}
P1=0xff;
adrd=1;
_nop_();
adrd=0;
_nop_();
adval=P1;//采样完毕
adrd=1;
adval=()*adval;//将采集的数进行温度的转化
adval=adval-;//硬件误差
if(adval<)//PT100的线性化
tem=(adval/-)/;
elseif(adval<)
tem=(adval/-)/;
elseif(adval<)
tem=(adval/-)/;
elseif(adval<)
tem=(adval/-)/;
elseif(adval>=)
tem=(adval/-)/;
//adval=adval/(*39);
A1=(uchar)(tem/100);
A2=((uchar)(tem/10))%10;
A3=((uchar)(tem))%10;
A4=((uchar)(tem*10))%10;
A5=((uchar)(tem*100))%10;
//if(adval<)
'.:.
.
//daval=+adval*;
//elseif(adval<)
//daval=+adval*;
//else
//daval=+adval*;
//if(adval>)
//daval=+adval*;
//P0=daval;
daval=adval*+;
P0=daval*51;
delay(1000);
}
}
}
'.