高温温度计研究

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在现实生活中，测温装置形式多样，但大多数存在测温范围小的缺点，使其应用范围受到限制。例如：汽车发动机、空调压缩机、轮船等温度往往较高，使用一般的温度计难以测量，使用大型的测温设备不但测量成本高，而且也不易携带。文中设计了一种便于携带，且实用又能适应高温环境的高温温度计。
高温温度计的原理框图如图1所示。

系统是基于Pt100的高温温度计，Pt100模拟温度传感器对环境温度进行采集，然后把采集的数据经A／D转换后传给单片机，单片机接收数据并处理后，在液晶屏上显示测量的温度值。

1 系统主要硬件设计

1．1 电源电路

系统用3节5号干电池串联，电压接近4．5 V，刚好满足设计的电源电压要求。电源处理芯片的选择方面考虑的重点是效率高、工作电压低、体积小，经过仔细对比后，选择了以下电源处理芯片。

TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Verf 2．5～36 V范围内的任何值。在本文中用作桥式测温电路的参考电压，还具有多种应用，例如：分流校准器、串联校准器、开关校准器、电压参考等。

在T1431与电源引脚间加上一个100 Ω电阻用于限流，地引脚端直接接地，电压输出2．5 V接到桥式测温电路作为基准电压，注意基准电压必须稳定，不然会影响测温准确性。

LM1117是具有稳定的电压输出的校准器，可以输出稳定的1．2 V，1．5 V，1．8 V，2．5 V，2．85 V，3．3 V，5 V等电压。设计中用LM1117稳压至3．3 V为A／D模数转换器、放大器提供稳定的电压保证。在电源和地引脚之间加上电容C4和C5用于去耦滤波。

Intersil公司生产的ICL7660是提供双电压的COMS集成芯片，它在提供正负电压方面有独特的优势。ICL7660可以提供+1．5～+10 V和-1．5～-10 V的正负电压。ICL7660正输出电压Vout+和负输出电压分别接入INA126电源的正负极。电源模块的电路原理如图2所示。


图2中VCC5是电源电压，经过LM1117芯片输出为3．3 V，为INA126(仪表放大器)、ADS7816和ICL7660供电。经过TL431输出2．490 V的电压，为桥式放大电路和ADS7816提供稳定的基准电压。ICL7660把+3．3 V转换为-3．3 V，为仪表放大器提供负电压。因为单片机和液晶显示器的工作电压范围广，所以VCC直接和总电源相连。

1．2 A／D模数转换模块

因为Pt100是模拟温度传感器，且温度测量范围广，所以设计采用ADS7816，A／D电路图如图3所示。管脚VREF接桥式测温电路的基准电压，管脚+IN信号数据输入口接INA126运放的输出端，-IN、GND管脚分别接地。管脚CS片选端接单片机的P1.6口，低电平有效，当P1.6口置低电平时A／D选通，开始工作。管脚Dout信号数据输出口接单片机的P1.5口，用于读取A／D转换后的数据。管脚LOCK时钟信号口接单片机的P1.4口，单片机P1.4口提供A／D连续时钟脉冲，保证A／D数据转换和读取的正常。管脚VCC接经LM1117稳定后的输出电压3．3 V。设计采用STC公司的89C52单片机作为核心，在系统中用89C52单片机来读取A／D转换数据并处理，然后控制液晶显示，是设计中所有器件的核心模块。

单片机与A／D连接电路图如图3所示。


1．3 显示模块

基于液晶1602显示内容丰富，功耗低等优点，选用液晶1602作为显示模块。液晶的第1管脚是接地管脚，管脚VCC接电源，液晶的管脚VL外接电源串联一个10 kΩ的电位器后接地，用来调节液晶的亮度对比度，使其显示清楚、准确。管脚RS接单片机的P1.0口。管脚RW接单片机P1.1。管脚EN接单片机P1.2口，是液晶的使能管脚。液晶的数据口(7～14管脚)接单片机的P0.0～P0.7口，液晶的数据口采用8位并口方式进行数据传送。第15，16管脚是液晶背光灯的正负极，分别接VCC和GND即可。液晶连接电路图如图4所示。