pt100温度变送器.docx
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pt100温度变送器
PtIOO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
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
1.程序流程图8
2.程序如下所示:
9
变送器的设计原理
1:
ptIOO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。
ptIOO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0C时它的阻值为100欧姆,在100C时
它的阻值约为138.5欧姆。
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
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
C
电阻值
(
Q)
0
100.00
100.39
100.78
101.17
101.56
101.95
102.34
102.73
103.12
103.51
10
103.90
104.29
104.68
105.07
105.46
105.85
106.24
106.63
107.02
107.40
20
107.79
108.18
108.57
108.96
109.35
109.73
110.12
110.51
110.90
111.29
30
111.67
112.06
112.45
112.83
113.22
113.61
114.00
114.38
114.77
115.15
40
115.54
115.93
116.31
116.70
117.08
117.47
117.86
118.24
118.63
119.01
50
119.40
119.78
120.17
120.55
120.94
121.32
121.71
122.09
122.47
122.86
60
123.24
123.63
124.01
124.39
124.78
125.16
125.54
125.93
126.31
126.69
70
127.08
127.46
127.84
128.22
128.61
128.99
129.37
129.75
130.13
130.52
80
130.90
131.28
131.66
132.04
132.42
132.80
133.18
133.57
133.95
134.33
90
134.71
135.09
135.47
135.85
136.23
136.61
136.99
137.37
137.75
138.13
100
138.51
138.88
139.26
139.64
140.02
140.40
140.78
141.16
141.54
141.91
110
142.29
142.67
143.05
143.43
143.80
144.18
144.56
144.94
145.31
145.69
120
146.07
146.44
146.82
147.20
147.57
147.95
148.33
148.70
149.08
149.46
130
149.83
150.21
150.58
150.96
151.33
151.71
152.08
152.46
152.83
153.21
140
153.58
153.96
154.33
154.71
155.08
155.46
155.83
156.20
156.58
156.95
Pt100五段折线化数值
0-19
0.3899
100.0009
20-39
0.3875
[100.0465
40-59
0.3852
100.1369
60-79:
0.3828
100.2755
80-100
0.3806
100.4494
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
100k
R4
100k
R6
U1
R5
2k
C
1n
TL431
LM324
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
来达到稳压的效果。
S+
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。
E-
RTD-PT100
图为恒流源三线式铂阻测温电路,有两个1.25mA的电流源分别施加给PT100和100
(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0~1.9伏之间变化,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
C1
^T-_-
□EDAE尸盘1XA9戸卫2/*F33TA11
PSWai1IVer*id
F37/^i^
P>OIRXG1=3TTMDri.j^lTo'R3..3riSTtl
Pi-H^UR^*rri
PSihAftijP?
7VTT3-
PDOTADDSIIl>AI■!
PD2JAD7fl.l叩人|_・屯PD^VAEM
FQ&WE•!
ur--
FXTjftL-l
Jtl
KTAL2
严ipR'f-p'口R'
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
1
2
3
4
5
8_
10
9
U1
CS
VCC
RD
DB0(LSB)
WR
DB1
CLKIN
DB2
INTR
DB3
AGND
DB4
DGND
DB5
VREF/2
DB6
CLKR
DB7(MSB)
VIN+
VIN-
20
18
17
16
15
14
13
12
11
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
U6
1
Ki
□
R34
ink
Mfr
R31
■n
STCLKM乔皿I盼DW?
Cb*R
PijUtOpoiocn
代曲PQJUSD4買咖.冊呦
POOCH
P3DM
洌禅
PtWrn
甘
P2U11
FZ5WH
P?
测
P3mi
FMM
P1J
P]^
P13
P!
斫
P14
阿4匸
叭
nm
P18
巴丽
P1?
PS】盹
ATzXiZ
M
—
13
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
LCD1
LMD1^.
US
1S
XTAL3
RST
PDOIAM尸QTfSOIFDJMErl
尸D4CAD4
即少心PDTfADJ
門w
P21M9
P5MID
ALE
P24^AI2
n
P?
fiXA14
P2MM5
P10TT2
P18iT3EX
P3们心
P1J
P13
ps-3jffTnr
PlA
尸34rnj
PIS
阳引TI
P16
s述雨
PI.7
-亠、玉遵“
oE杏TfNTbgI-.□£jLJOLJLJO□
注意:
led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
U1
19
18
XTAL1
XTAL2
RST
29
31--5-6-7-」
PSEN
ALE
EA"
P0.0/AD0P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15
39
38
37
36
35
34
33
32
21
23
1
6
8
9
10
2
3
4
5
U2
CS
VCC
WR1
ILE(BY1/BY2)
GND
WR2
DI3
XFER
DI2
DI4
DI1
DI5
DI0
DI6
VREF
DI7
RFB
IOUT2
GND
IOUT1
20
19
18
13
17
16
12
11
15
14
P1.0/T2P1.1/T2EX
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
DAC0832
LM324
26228一10一-亠-14工-亠
R1
510
U1
1
TL431
U2:
A
R3
100kR4
7:
4~20mA电路的设计k1
4~20mA的电路是采用上述所说的稳流源电路实现的,通迪324
而达到电流的改变。
电路图如下所示。
R5
R6
2k
DA输出的电压的改变从
R18
C
1n
三:
程序设计E+
1.程序流程图
2.程序如下所示:
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
ucharcodetable[]={"Temperature"};
ucharcodetable1[]={"0123456789.C"};
sbitadwr=P3A6;
sbitadrd=P3A7;
sbitadcs=P3A5;
sbitlcdrs=P3A0;
sbitlcden=P3A1;
sbitdacs=P3A2;
sbitdawr=P3A3;
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=O;//cs置零dacs=0;dawr=O;
while
(1)
{
adwr=1;//AD进行采样
_nop_();
adwr=O;
_nop_();
adwr=1;
for(a=1O;a>O;a--)
{
display(A1,A2,A3,A4,A5);
}
P1=Oxff;
adrd=1;
_nop_();
adrd=O;
_nop_();
adval=P1;//采样完毕
adrd=1;
adval=(5.O/256)*adval;
adval=adval-O.O3875;
//将采集的数进行温度的转化
//硬件误差
if(adval tem=(adval/O.O4875-O.OOO9)/O.3899; elseif(adval elseif(adval<1.133121)tem=(adval/O.O4875-O.1369)/O.3852; elseif(adval<1.5O6248)tem=(adval/O.O4875-O.2755)/O.3828; elseif(adval>=1.5O6248)tem=(adval/O.O4875-O.4494)/O.38O6; //adval=adval/(O.OOO48125*39); A1=(uchar)(tem/1OO); A2=((uchar)(tem/1O))%1O; A3=((uchar)(tem))%1O; A4=((uchar)(tem*1O))%1O; A5=((uchar)(tem*1OO))%1O; //if(adval //daval=1.1125+adval*2.2376; //elseif(adval<1.3139) //daval=0.8+adval*2.2376; //else //daval=1.1125+adval*2.2376; //if(adval>0.9) //daval=0.8+adval*2.2376; //P0=daval; daval=adval*2.131+0.2; P0=daval*51; delay(1000);
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