無線溫度采集儀

本文格式為Word版，下載可任意編輯——無線溫度采集儀基于串口通信和MSComm控件原理，介紹以STC12C5A16S2單片機為核心的微操縱器及PT100作為溫度傳感器作為主要硬件，下位機程序采用單片機C語言編寫，上位機溫度監(jiān)控軟件采用VB6.0編寫，設(shè)計完成了高精度、響應(yīng)快、寬量程溫度采集系統(tǒng)。

串口通信；PT100；單片機；C語言；溫度采集；VB6.0

在動力工程中，利用熱電阻作為傳感器最為廣泛，研究此類課題，對當下工、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有著重要意義。熱電阻的主體實際由兩種不同性質(zhì)的導體或半導體一端焊接在一起而成，構(gòu)造簡樸。由于其在測溫時它與被測物體直接接觸不受中間介質(zhì)的影響，所以在工業(yè)溫度測量有較高的切實性。

1.溫度采集系統(tǒng)硬件設(shè)計

設(shè)計采用LM2576作為5V電源穩(wěn)壓模塊，PT100鉑熱電偶作為溫度傳感器，硬件PT100兩端的電壓經(jīng)過LM358放大，送入單片機舉行A/D轉(zhuǎn)換，然后通過單片機串口發(fā)送到上位機顯示溫度數(shù)值。系統(tǒng)框圖如圖1.1所示：

1.1恒流源、5V電源電路設(shè)計

測溫原理根本原理為通過運放U1A將基準電壓轉(zhuǎn)換為恒流源，電流流過Pt100時在其上產(chǎn)生壓降，再通過運算放大U1B將該微弱壓降信號放大，即輸出期望的電壓信號。

5V電源電路其主控芯片為LM2576-5.0，LM2576系列的穩(wěn)壓器是單片集成電路，能供給降壓開關(guān)穩(wěn)壓器（buck）的各種功能，能驅(qū)動3A的負載，有優(yōu)異的線性和負載調(diào)整才能。220V電源經(jīng)降壓變壓器降壓，然后通過2W08模塊舉行整流，再輸入到LM2576穩(wěn)壓模塊，通過其與外部電感、電容、快速通斷二極管IN5822構(gòu)成反應(yīng)回路，從而達成降壓穩(wěn)壓的效果。主要電路原理圖如圖1.1所示：

圖1.25V電源產(chǎn)生電路原理圖

1.2信號放大處理電路設(shè)計

首先5V直流電源經(jīng)過TL431舉行調(diào)壓，調(diào)理電壓到3V，輸入到LM358，從而根據(jù)電路產(chǎn)生1mA的穩(wěn)定的直流電流，讓其流過PT100，當周邊的溫度發(fā)生變化，Pt100的電阻值就會發(fā)生變化，當周邊溫度為0℃的時候，按附錄一可知其電阻值為100，那么PT100兩端的電壓就為，此電壓再經(jīng)過LM358構(gòu)成的放大電路放大10倍，輸入到單片機A/D輸入口，結(jié)果單片機對其舉行模數(shù)轉(zhuǎn)換。依次原理，周邊溫度變化，PT100的電阻值發(fā)生變化，兩端電壓差也隨之變化，從而使輸入的模擬電壓發(fā)生變化，經(jīng)過單片機程序的處理分析，就能得到相對應(yīng)的溫度值。信號采集放大電路如圖1.3所示：

圖1.3信號采集放大電路原理圖

2.軟件設(shè)計

STC12C5A16S2單片機，其自帶A/D轉(zhuǎn)換口P1（P1.7-P1.0），具有八路十位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達250KHz（25萬次/秒）。八路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、按鍵掃描、電池電壓檢測等。上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，其中我們可以很輕易的通過軟件設(shè)置八路中的任何一路為A/D轉(zhuǎn)換口，不做A/D口使用的也可做普遍的I/O口使用。

當PT100周邊溫度為0℃時，其阻值為100；當周邊溫度為600℃，其阻值為313.71。周邊溫度每增加0.1℃時，PT100根本增加0.32-0.39，平均值為0.356。輸入單片機的電壓變化范圍為1V-3.13V，單片機A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)為10位。

上位機軟件設(shè)計。

2.1上位機通信驅(qū)動方式選擇

VB編程語言中MSComm控件供給了兩種處理通信的方式：一種稱為事情驅(qū)動方式，此方式相當于我們在一般程序設(shè)計中的中斷方式（如51單片機中的幾種中斷方式）。當串口發(fā)生事情或錯誤時，MSComm控件就會產(chǎn)生OnComm事情，用戶程序可以捕獲該事情，從而舉行相應(yīng)處理。另一種稱為查詢方式，在用戶在程序中設(shè)計定時或不定時查詢MSComm控件的某些特定屬性是否發(fā)生變化，從而確定相應(yīng)處理。在程序空閑時間較多時可以采用該方式。本次設(shè)置使用事情驅(qū)動方式來處理和解決各類通信軟件的開發(fā)設(shè)計問題，實時性很強。

2.2軟件運行效果圖

圖2.1上位機軟件運行效果圖

3.總結(jié)

本次設(shè)計通過模擬電路產(chǎn)生4.96V恒定直流電壓源，LM358與其他元件產(chǎn)生根本恒定直流源，上位機與下位機能很好聯(lián)機通信，采集溫度范圍廣，但也存在確定的誤差，也存在其他一些問題需要進一步研究解決。

對于溫度測量精度要求較高的，本系統(tǒng)存在確定的誤差，在縮小誤差方面，以后可考慮：

（1）采用獨立高精度的A/D轉(zhuǎn)換芯片（如ICL7135）。

（2）采用與PT100相反特性的非線性元件作為補償元件。

（3）使用高次方程做擬合等方法。

通過運算放大電路產(chǎn)生的恒流源電路，存在確定的干擾信號，恒流源不太穩(wěn)定。在今后的研究學習中，可以考慮采用（下轉(zhuǎn)第50頁）（上接第13頁）OP07設(shè)計電路或增加放大電路的級數(shù)，從而裁減誤差。同時當溫度波動對比大時，也可將運放的供電改為15V雙電源供電。

對于軟件設(shè)計，參與確定軟件溫度補償程序或采用分段轉(zhuǎn)化的思想使測量的溫度更加接近實際值。[科]

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