基于pt100铂电阻的数字温度计的设计.doc

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目录

摘要 2

1绪言 4

1.1课题背景 4

1.2国内外研究的发展及现状 5

1.3本课题研究的内容 8

2总体设计方案 8

2.1提出总体设计方案 8

2.2总体设计方案论证 9

3铂电阻理论基础 9

3.1铂电阻的选取 9

3.2铂电阻温度的测量方法 12

4整体电路 14

4.1放大电路设计 14

4.2温度显示电路理论及设计 15

4.3AD转换模块 17

4.4AT89C51单片机系统电路图 18

4.5系统程序设计 19

5.仿真结果 21

总结 21

参考文献 22

摘要

温度计量是计量学的一个重要分支，它在国民经济各领域中占有重要的地位。

人们的日常生活、工农业生产和科学实验等许多方面都与温度测量有着十分密切的关系。

1871年，西门子（SirwilliamSiemens）发现了铂电阻测温原理，制造出第一支铂电阻温度计。

1887年，卡伦德（HughCallendar）改进了铂电阻温度计的工艺和研制测温电桥并得到了著名的卡伦德公式。

之后，铂电阻温度计成为国际温标的标准仪器，并一直沿用至今。

金属热电阻是一种广泛应用的温度传感器。

它以测量精确，线性好，重复性好，测量范围大，体积小等的点被用在很多场合，其中铂电阻传感器被定为测温的基准。

金属热电阻特别是铜、铁等热电阻的大量使用，将给使用者在传感器的标定造成重复性的麻烦。

因为传感器的标定既复杂又要求苛刻，且成本较高。

为了解决这个问题我采用了一种方便的以精密铂电阻为标准传感器的金属热电阻的来作为温度传感器。

本文采用atmega16单片机作为处理的核心部分；用pt100作为温度传感器，由于atmega16单片机自带有A/D转换功能，把采集到的温度经放大后直接送到atmega16单片机，经过atmega16单片机处理后送到显示器，显示器将显示采集的温度，这样就能够达到题目的要求，而且其准确性也较高。

关键字：

atmega16单片机，pt100温度传感器，数码显示，protues

Abstract

Temperaturemetrology,amajorbranchofmetrology,playsanimportantroleineveryfieldofnationaleconomy.Forexample,people'sdailylife,industrialandagriculturalproduction,scientificexperimentsandmanyotheraspectsareallconnectedcloselytothetemperaturemetrology.In1871,SirwilliamSiemensdiscoveredtheprincipleoftemperaturemeasurementofplatinumresistorandcreatedthefirstplatinumresistancethermometerintheworld.,TheplatinumresistancethermometertechnicswasimprovedbyHughCallendarin1887.AtthesametimehedevelopedbridgeformeasuringtemperatureandmadeoutthefamousCallendar'sformula.FromthenonCallendar'sthermometerhasbeenusedasastandardinstrumenttointernationaltemperaturescale.Metalheatresistancewaswidelyusedastemperaturepickupinmanysituationsforitsprecisionmeasurement,goodlinearityandrepetitiveness,greatmeasuringrangeandminuteextension.Callendar'sthermometerisastandardamongthem.Toomuchmetalheatresistanceusedespeciallycopper,ironetc.willcauserepetitiveproblemsindemarcatingthesensors.Consideringitscomplexity,strictnessandhighcosts,Iuseaconvientmetalheatresistanceastemperaturepickup,whichhasapreciseplatinumresistanceasitsstandardsensor.

Inthistheory,Iuseatmega16asfunctioncenterandpt100astemperaturepickup.Asatmega16itselfhasA/Dtransformingfunction,Icansenditthegatheredtemperaturedirectly,thenatmega16willdealwiththetemperatureandpresentitonthemonitor.Inthisway,Icanfulfillthisissue,anditismoreaccurate

Keywords:

Atmega16,pt100temperaturepickup,Digitaldisplay,protues

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1绪言

1.1课题背景

二十一世纪是人类全面进入信息电子化的时代，随着人类探知领域和空间的拓展，使得人们需要获得的电子信息种类日益增加，需要信息传递的速度加快，信息处理能力增强，因此要求与此相对应的信息采集技术——传感技术必须跟上信息化发展的需要。

它是人类探知自然界信息的触觉，为人们认识和控制相应的对象提供条件和依据。

作为现代信息技术的三大核心技术之一的传感技术，将是二十一世纪世界各国在高新技术发展方面争夺韵一个重要领域。

在信息化社会，几乎没有任何一种技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探测技术的支持。

生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发、采集、传送和处理都息息相关。

传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高技术之一，也是当代科学技术发展的一个重要标志。

可以说传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，它与通讯技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。

传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、声学、精密机械、材料科学等众多科学相互交叉的综合性高新科技技术密集型前沿技术之一，广泛应用于航天、航空、国防科研、信息产业、机械、电力、能源、交通、冶金、石油、建筑、邮电、生物、医学、环境保护、灾害预测预防、农业、机器人、家电等各个领域，可以说几乎渗透到人类活动的各个领域。

温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。

其测量控制一般应用各式各样形态的温度传感器。

我国广泛应用于气象、环保、纺织、生化等行业德各个方面，另外农业、食品、木材、煤炭等对温度传感器的需求也在不断增加。

金属铂的电阻值随温度变化而变化基本成线形关系，并且具有很好的重现性和稳定性，测量精度高，是目前公认制造热电阻的最好材料。

利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200—650℃最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温及各种实验仪器仪表等领域，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。

1.2国内外研究的发展及现状

1.2.1温度传感器的的概述及发展现状

二十一世纪是人类全面进入信息电子化的时代，作为现代信息技术的三大核心技术之一的传感技术，将是二十一世纪世界各国在高新技术发展方面争夺的一个重要领域，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之二。

传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。

八十年代以来，西方国家一直将此列为重点发展高新技术。

改革开放二十多年来，我国建立了“传感技术国家重点实验室"、“微米／纳米国家重点实验室’’、“国家传感技术工程中心’’等研究开发基地；在“九五”国家重点科技攻关项目中，传感器技术研究取得了51个品种86个规格的新产品，2000年总产量超过13亿只，品种规格已有近6000种；同时全国已有1688家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用，其中从事MEMS（微电子与微机械的结合）研制生产的已有50多家。

目前全行业正在执行“十一五”计划，MEMS等5项新型传感器已列入研究开发的重点。

2004年上半年，产品产销量继续增长，预计到“十一五”期末，敏感元器件与传感器年总产量可望达到20亿只，销售总额将达约120亿元，从而初步形成了电子制造业中的经济增长点。

传感器作为信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。

进入二十一世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

同时多种高精度、高分辨力的温度传感器已在相继推出与研制。

由美国DALLAS半导体公司新研制的DSl624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0．03125℃，测温精度为正负0．2℃。

转换时间分别仅为27us。

．目前，国际上一些著名的IC厂家已开始研制单片测温系统，它是在芯片上集成一个系统或子系统，其集成度将高达108—109元件／片，这将给IC产业及IC应用带来划时代的进步。

近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段：

1．传统的分立式温度传感器（含敏感元件）；2．模拟集成温度传感器／控制器；3．智能温度传感器。

目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。

智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在二十一世纪九十年代中期闯世的。

它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。

目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。

智能温度传感器内部都包含温度传感器、A／D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。

有的产品还带多路选择器、中央控制器、随机存取存储器和只读存储器。

智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。

进入二十一世纪后智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、‘开发基于传感器硬件和计算机平台、并通过软件开发而成的，利用软件可完成传感器的标定及校准，以实现最佳性能指标的虚拟传感器和包含数字传感器、网络接口和处理单元的网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展”

1.2.2传感器检测技术概述及发展现状

工业设备在制造过程及整机性