基于单片机的温度巡检仪系统.doc

电工文摘／技术交流 基于单片机的温度巡检仪系统 一尹溪万曼华谢永悫王晓军 内核的单片机，是高速低功耗的新一代８０５１单片机。内部 摘要：采用ＰＴｌ ００作为温度传感器，以单片机为核心 器件的低成本高精度温度巡回检测系统。本系统主要从工 程实际出发，采用分组三线制，既消除引线电阻的影响又 达到简化外部电缆接线的目的，对元件选择、电路设计以 及提高系统可靠性作了探讨，软件方法采用分段线性化处 理，确保测量准确可靠、低成本、高精度。 关键词：温度检测传感器单片机 在现代生产中，温度自动检测技术应用已越来越广泛。 例如电机保护装置、粮库、温室、塑料大棚、太阳能的利 用等场合，方案多种多样，但各有优缺点，有的检测装置低 成本，但精度低，有的高精度，但成本高。基于单片机成 本低，控制方式灵活等特点，针对电机保护需要，本文介 绍了一种成本低、抗干扰强、精度高、运行稳定的一种以 ＳＴＣ８９Ｃ５８ＲＤ单片机为核心，测温范围为Ｏ。Ｃ－－２００。Ｃ，集测 量、循环或定点显示、报警等功能的十六路温度检测系统的 设计方法。 巡检仪系统框图如图ｌ所示，系统利用Ｐｔｌ００铂电阻来 检测各检测点的温度，可实现１６路检测点巡回检测。将其中 一路电压值经过放大电路送给ＡＤ转换器（ＡＤ６５４）进行Ｖ／Ｆ 变换，采用单片机ＳＴＣ８９Ｃ５８ＲＤ为核心控制器件，通过确定时 有３２Ｋ程序存储器，为ＦＬＡＳＨ类型，具有多种功能。 传感器的选择。现代测试系统基本上都是采用传感器、 微型计算机再配上合适的软件组成，而对整个系统质量起决 定作用的是传感器质量。本设计是针对发电机保护用的。选 择铂热电阻ＰＴｌ００，在发电机制造过程中安放在电机内部。铂 热电阻是一种精确度高，灵敏度高的传感器，其线性温度阻 值优于其他电阻式热传感器，性能稳定，可靠性高。ＰＴｌ００ 的稳定性很好，在２００时恒温状态下，工作３００小时，Ｏ＇Ｃ 时的误差在０．００８欧姆（Ｏ．０２）之内。将ＰＴｌ００传感器放 在冰水混合物中，同时使ＰＴｌ００通过ｌｍＡ电流，此时阻值增 量：ｌｍＡ时为０．０２欧姆（０．０５）。 ＡＤ转换器。考虑到成本和精度的要求，选用美国模拟器 件公司生产的低成本的电压频率（Ｖ／Ｆ）转换器ＡＤ６５４，ＡＤ６５４。 可由单电源或双电源供电，电源范围宽。使用时只需一个ＲＣ 网络，即可构成应用电路。输出频率受控于输入电压。原理 图如图２所示。 恒流源电路。设计中采用了电压基准源ＴＬ４３１和精密运 算放大器ＯＰ０７。ＴＬ４３１是一个有良好的热稳定性能的三端可 调的电压基准源，它的输出电压可以在２．５Ｖ到３６Ｖ范围内设 置。ＯＰ０７是低噪声高精度运算放大器，稳定性好，极低的电 压漂移。并且ＯＰ０７与ＴＬ４３１都是通用性芯片，价格便宜。恒 流源原理如图３所示。经过实验验证，该恒流源电路精度达 间计脉冲个数，得到频率，进行运算处理。实现温度的实时 显示、二级超限报警、数据通讯等功能。为减化外部接线节 约材料，对不同检测点的位置考虑，以及方便消除引线误差， 提高精度，设计为分组三线制。 单片机的选择。单片机是整个系统的核心器件， 陬］ 卜ｒ ｌ液量ｌ ｌ显示ｋ Ｉ嚣 ｌ ｌ搴口ｋ Ｉ Ｉ  ＣＰＵ 漉卜． ．源 ｌ 叶闲ｌ。二 一∞懒嚣ｒＬ 多 路 开 关 多 咯 ，｝ 蹙  － ＳＴＣ８９Ｃ５８ＲＤ，为ＳＴＣ８９Ｃ５１ＲＣ／ＲＤ＋系列单片机可以兼容８０５１ ２００８．５ ２４ 万方数据 图１系统框图 电工文摘／技术交流  到ｕＡ级。 选通与放大电路设计。本系统可测量１６路ＰＴｌ００，采用 分组三线制接线方式，既能消除引线电阻的影响又能达到简 化外部电缆接线的目的。电路设计中采用了两片ＣＤ４０６７，一 片ＭＣｌ４０５３，一片ＯＰ０７。每一组内的引线应采用同一规格， 同一长度的导线。放大电路为同相输入运算电路。原理图如 图４所示。 键盘接口。本系统提供四个按键，设置键、上键（ｆ）、 移位键（一）、定点／循回切换键。每个按键均设有延时去抖 动。设置键用于设置报警温度，巡回／定点切换键用于正常 巡回检测与定点检测的切换，移位键与上键用于修改路数及 报警温度两级设定值。 显示接口。采用液晶显示器巡回显示１６路检测点的温度 值或只定点显示其中两路检测点的温度值，另外还有四个指 示灯反映该系统工作情况，低温报警指示灯和高温报警指示  灯和两个传输指示灯。 传感器采用铂热电阻（ＰＴｌ００）后，虽然铂热电阻的线 性度好，但在所要求的温度范围（０——２００。Ｃ）内，其误 差有近２。Ｃ左右。软件方法确定为分段线性化处理。以每一 度为一段，即分成２００段，把（０——２００。Ｃ）对应的２００ 个ＰＴｌ００的电阻标准值做成表格保存在存储器当中。通过查 表比较确定温度值的整数位，通过计算相邻两度之间