基于鉑電阻的數(shù)字溫度測量系統(tǒng)設計
0 引言
在某企業(yè)開發(fā)的加工控制系統(tǒng)中，溫度范圍是-100℃～600℃，測量誤差小于1％。針對本系統(tǒng)所需的溫度測量要求，選用了精度高的鉑電阻作為溫度傳感器，模數(shù)轉換使用 MSP430F149內(nèi)部的12位分辨率的ADC模塊。溫度測量系統(tǒng)具有低功耗、結構簡單，使用方便，可以擴展成多路溫度測量等優(yōu)點。
1 硬件設計
根據(jù)測試系統(tǒng)所要求的測量范圍，選用的傳感器為鉑電阻PT100，PT100的測量范圍是－200到850，從PT100的分度表可以計算出線性度為，無法達到測量精度的要求，所以需要一個線性補償?shù)男盘栒{理電路，線性補償電路通過采用XTR105芯片，通過溫度測量范圍匹配電阻，從而達到設計要求。AD 轉換用MSP430F149單片機內(nèi)部12位分辨率的ADC。LCD是2行×16列的字符型液晶顯示器。系統(tǒng)的電路框圖如圖1所示。
1．1 MSP430單片機
MSP430是德州公司新開發(fā)的一類具有16位總線的帶FLASH的單片機，由于其性價比和集成度高，受到廣大技術開發(fā)人員的青睞。它采用16位的總線，外設和內(nèi)存統(tǒng)一編址，尋址范圍可達64K，還可以外擴展存儲器。具有統(tǒng)一的中斷管理，具有豐富的片上外圍模塊，片內(nèi)有精密硬件乘法器、兩個16位定時器、一個12位的模數(shù)轉換器、一個看門狗、6路I／O端口、兩路USART通信端口、一個比較器、一個DCO內(nèi)部振蕩器和兩個外部時鐘，支持8M的時鐘。對于 FLASH型則有十分方便的開發(fā)調試環(huán)境，因為器件片內(nèi)有JTAG調試接口，還有可電擦寫的FLASH存儲器，因此采用先通過JTAG接口下載程序到 FLASH內(nèi)，再由JTAG接口控制程序運行、讀取片內(nèi)CPU狀態(tài)，以及存儲器內(nèi)容信息供設計者調試，整個開發(fā)都可以在同一個軟件集成環(huán)境中進行。這種方式只需要一臺PC機和一個JTAG調試器，而不需要專用仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和C語言。
1．2 PT100溫度傳感器
溫度是表征物體冷熱程度的物理量，它可以通過物體隨溫度變化的某些特性(如電阻、電壓變化等特性)來間接測量，金屬鉑(Pt)的電阻值隨溫度變化而變化，并且具有很好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，利用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器，通常使用的鉑電阻溫度傳感器零度阻值為100Ω，電阻變化率為 0.3851Ω／℃。鉑電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，應用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)(-200～650℃)最常用的一種溫度檢測器，不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成各種標準溫度計供計量和校準使用。PT100的溫度／電阻曲線如圖2所示。
按IEC751國際標準，溫度系數(shù)TCR=O.003851，Pt100(R0=100Ω)、Pt1000(R0=1000Ω)為統(tǒng)一設計型鉑電阻。TCR=(R100一R0)／(R0×100)。PT100與PT1000的標準阻值如表1所示。
溫度／電阻特性公式如下：
-200 0 其中Rt在t℃時的電阻值，R0在0℃時的電阻值 1．3 信號調理電路設計 由于鉑電阻的溫度電阻特性具有線性度不好，在進行線性補償時選用XTR105，鉑電阻線性補償電路如圖3所示。各個電阻的計算公式如下。 其中,RZ=RTD最小測量溫度， RL選用時注意MSP430單片機ADC的參考電壓，ADC的參考電壓設置為外部電源電壓3.3V，采用150的低溫漂高精度電阻，RL的電壓范圍在 0.6V到3V之間，RL可直接接MSP430的模擬信號輸入端進行模數(shù)轉換。線性補償電路設計中的電阻按照XTR105手冊提供的計算方法來確定，其中 RZ為PT100在-100℃時的電阻(60Ω)，R2為600攝氏度時的電阻(314Ω)，R1=RTD Resistance at(-100+600)／2=194Ω，經(jīng)過公式計算，RG=581Ω，RLIN1=4.3kΩ。z 2 軟件設計 在程序設計中使用C語言編程，使用C語言設計將會帶來一下幾點好處：1：可以大大提高軟件開發(fā)的工作效率；2：可以提高所設計的程序代碼的可靠性、可讀性、可移植性；3：設計者可以更多地集中在充分發(fā)揮MSP430的功能上。MSP430可以進行多個模擬通道的ADC模數(shù)轉換，進行ADC模塊設置時需要設置通道、參考電壓等相關寄存器，由于ADC轉換的數(shù)值是2進制的，轉換值送LCD顯示前要使轉換值變換成ASCII型數(shù)據(jù)，程序流程如圖3所示。
下載文檔大家好，我是鲏。認識我的朋友都知道，我是一個實踐派，相比研究枯燥的理論知識，我更喜歡做自己想做的項目，用技術來實現(xiàn)自己的想法的感覺真的很棒。所以從大學期間一直到現(xiàn)在，除了工作中的項目外，我依然保持著自己做項目的習慣，有堅...
關鍵字： 系統(tǒng)設計 技術選型 需求分析（全球TMT2022年8月30日訊）近日，在2022英特爾中國數(shù)據(jù)中心合作伙伴技術峰會上，英特爾與浪潮信息等產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴聯(lián)合發(fā)布了《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實踐 -- 冷板液冷系統(tǒng)設計參考》白皮書，分享冷板液冷技術關鍵部件的最...
關鍵字： 系統(tǒng)設計 英特爾 數(shù)據(jù)中心 生態(tài)系統(tǒng)北京2022年8月30日 /美通社/ -- 近日，在2022英特爾中國數(shù)據(jù)中心合作伙伴技術峰會上，英特爾與浪潮信息等產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴聯(lián)合發(fā)布了《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實踐 -- 冷板液冷系統(tǒng)設計參考》白皮書，分享冷板液冷技術關鍵部...
關鍵字： 系統(tǒng)設計 英特爾 數(shù)據(jù)中心 電量摘要:近年來,受人類活動的影響,各大水域的水質污染問題越來越嚴重,大部分水資源受到嚴重污染,水質處理問題亟需解決。分析水體污染情況對改進水質有著重要意義,目前水質監(jiān)測主要采用人工或無人船的方式。人工監(jiān)測方式工作量大,影響...
關鍵字： 水質監(jiān)測 無人機 系統(tǒng)設計摘要:根據(jù)饒平縣高堂水閘重建工程建設實際需求,對高堂水閘運行管理進行實時在線式監(jiān)控與監(jiān)測,通過閘門控制、視頻監(jiān)控、水情測報、安全監(jiān)測和網(wǎng)絡通信等系統(tǒng)的設計,為高堂水閘的水工建筑物安全、防洪調度和自動化管理提供技術支持,以...
關鍵字： 管理信息系統(tǒng) 水利工程 系統(tǒng)設計湖州2022年7月26日 /美通社/ -- 近日，浙江省科技創(chuàng)新大會在浙江省人民大會堂隆重舉行。大會正式頒布2021年度浙江省科學技術進步獎，隆重表彰為浙江科技創(chuàng)新事業(yè)和經(jīng)濟社會發(fā)展做出突出貢獻的科技工作者及團隊。...
關鍵字： 電梯 檢測技術 系統(tǒng)設計 零部件摘要:簡要介紹了柴油發(fā)電機組和重油發(fā)電機組的構成和主要特點,以某發(fā)電廠重柴油發(fā)電機組系統(tǒng)設計為例,重點分析了重油發(fā)電機組燃油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)的設計要點,以提高柴油、重油發(fā)電機組的運行效率和運...
關鍵字： 重油發(fā)電機組 特性 系統(tǒng)設計摘要:針對一種小型消費級水下機器人,分析了其系統(tǒng)總體設計及各關鍵子系統(tǒng)(推進系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及其他系統(tǒng)等)設計的要點和方法,舉例介紹了一種五推進器小型消費級水下機器人。經(jīng)驗證,該設計方法可以用于同類型水下機器人的...
關鍵字： 推進器 系統(tǒng)設計 五推進器提供全面高效的電源管理建模，適用于汽車和工業(yè)應用領域 加州山景城2022年5月24日 /美通社/ -- 新思科技（納斯達克股票代碼：SNPS）和Analog Devices, Inc. 近日宣布達成合作，通過...
關鍵字： ADI 電源系統(tǒng) 系統(tǒng)設計 新思科技摘要:PLC以其體積小、占用空間小、輔助設施投入少、工作可靠和維修簡單等優(yōu)點,被廣泛應用于各個領域。現(xiàn)介紹了一款可對鐵、鋁及顏色進行材料分揀的裝置,分析了該分揀裝置的總體結構設計、硬件設計和軟件系統(tǒng)設計要點。該分揀裝置成...
關鍵字： 自動分揀 PLC 系統(tǒng)設計
