基于单片机的多路温度采集控制系统.doc

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1、毕业设计毕业生姓名：*专业：*学号：*指导教师：*所属系（部）：*毕业设计评阅书题目：基于单片机的多路温度采集控制系统 系 专业 姓名 设计时间： 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：200 年月日*学院 摘 要本文设计是以MCS-51单片机系统为基础的，通过热电阻变送器对热电阻随温度的变化而得到的模拟信号进行采集，连接多路模拟开关实现多路模拟信号的采集，并通过A/D转换器对模拟信号进行数模转换，把转换得到的数字信号按照顺序分别送入单片机或把指定的那路信号送入单片机，通过单片机进行控制操作，通过对单片机的数据存储器的扩展和程序存储器的扩展来提高片内存储器、数据存储器的容量，以便于在单片

2、机的应用中满足单片机在定时器、中断、串行口等方面的要求；本设计是通过LED来实现单片机的现实系统的，通过单片机对多路模拟开关的控制进行多选一，把其中一路的信号经过A/D转换器的转换，在通过单片机把采集到的信号送到LED电路当中进行显示，此设计中LED显示使用的串行接口来显示的，它是通过人的视觉暂留特性，只观赏感觉是连续点亮的；本文通过单片机报警系统来实现热电阻传感器随测量的温度范围200700摄氏度，若超出这个温度范围则报警。以单片机为核心完成温度巡测、数据处理.显示及上下限报警功能。关键字：A/D转换器;DBW热电阻变送器;单片机;AbstractIt is based on MCS-51

3、one-chip computer system for this text not to design, is it gather to go on through thermal resistance changer to analog signal that thermal resistance receive with change of temperature, join many way analog switch realize many way collection of analog signal , is it count through A/D converter to

4、analog signal mould change to go on, Send digital signal received to change according to order into one-chip computer or designated those distance signal send into the one-chip computer separately, carry on control operation through one-chip computer , is it improve scenes of memory storing device t

5、o come through data expansion and expansion , procedure of memory of memory in one-chip computer. Capacity of the data memory ,So that the demand in meeting the one-chip computer in the timer , cuts off , the serial mouth in the application of the one-chip computer etc.; Is it is it realize realisti

6、c system of one-chip computer to come through LED , is it select for one more through one-chip computer control on analog switch of many ways to go on to design originally, undergo conversion , A/D of converter among them one No. of signals , send through one-chip computer signal got to gather LED s

7、how among the circuit, design this LED serial interface used to show is it show to come, it to cut characteristic of staying through vision of people, only view and admire and feel and light in succession ; This text realizes 200700 degrees Centigrade of temperature ranges that the thermal resistanc

8、e sensor measure at the same time through the warning system of the one-chip computer, if beyond the scope of this temperature to report to the police. Regard one-chip computer as the core and finish temperature and patrol examining , data processing . Show and the warning function of upper and lowe

9、r limits.Key words: A/D converter;DBW thermal resistance changer; an one-chip computer目 录第一篇 绪 论1 第一章 课题背景1第二章 温度检测的意义与技术发展1第三章 课题内容和本人的主要工作2第四章 单片机在本课题的应用2第二篇 多路温度采集显示系统的设计要求与设计方案4第一章 系统设计任务与要求4第二章 系统总体方案的设计4第三篇 主控模块的设计6第一章 8051单片机的特点及引脚6第二章 8051芯片的引脚6第三章 8051单片机的扩展及系统电路8第四篇 信号输入通道与信号采样模块的设计12第一章 A

10、/D芯片的选用及说明12第一节 逐渐逼近式A/D转换器的工作原理12第二节 A/D转换器的性能指标13第三节 典型的A/D转换芯片ADC080914第二章 信号采样模块的电路设计16第一节 热电阻的材料及工作原理16第二节 测量电路18第五篇 显示系统、报警系统及键盘控制21第一章 显示系统的设计21第一节 LED显示器件的工作原理21第二节 LED显示电路设计23第二章 报警系统的设计24第三章 键盘控制的设计24第六篇 系统的电源设计26第一章 电源系统的组成26第二章 电源设计原理27第三章 电路27第七篇 系统软件设计29第一章 主控模块的程序设计29第二章 LED显示程序设计33第三

11、章 报警系统的程序设计35结 论37参考文献：38附录1：程序清单39附录2：电路原理图41外文资料41中文翻译41致 谢41第一篇 绪 论第一章 课题背景测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学计算的方法，综合各种先进技术，使每个生产环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量、降低成本，还确保了生产安全。所以，测量控制技术已经被广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工和纺织等行业随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面。单片机的特点是体积

12、较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。所以单片机在工业中应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。 随着温度检测理论和技术的不断更新, 温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领域。 第二章 温度检测的意

13、义与技术发展 温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。 温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起

14、来的。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了SCM、MCU和SOC三大阶段。 第三章 课题内容和本人的主要工作本课题是基于单片机的多路温度采集控制系统设计，其利用单片机作为系统的主要控制器，通过温度传感器检测环境温度信号，再经A/D转换后，将数字信号，送入到单片机中进行数据处理，经过一定的控制算法后，通过单片机的输出I/O口，来控制继电器的闭合，达到弱电控制强电

15、的目的，从而实现对了对环境温度的调节。 本人的主要工作是运用单片机作为主控制单元及数据处理单元，控制温度传感器检测环境温度信号及A/D转换，数据处理，发出控制信号对加热炉和风扇进行自动化控制，达到自动调节控制环境温度的目的，同时实现超高温报警和超低温报警功能。实现基本的人机对话功能，包括使用按键设置上、下限报警温度值，显示报警温度值和当前环境温度值。第四章 单片机在本课题的应用 单片机以其体积小、功能齐全、价格低廉、可靠性高等待点，在各个领域获得了广泛的应用，特别在工业控制、智能化仪器仪表、产品自动化、分布式控制系统中部已取得了可喜的成果。单片机已经成为衡量工业发展水平的标志之一，是产品更新换

16、代、发展新技术、改造老产品的主要手段。目前，在众多的单片机产品中，MCS5l系列、PIC系列及MCS96系列单片机是我国单片机应用的主流机种。大家知道，在单片机系统设计中，程序设计是非常重要的一环，它的质量直接影响到整个系统的性能。用汇编语言进行程序设计的过程和用高级语言设计程序有相似之处，其设计过程大致可以分为以下几个步骤：1明确课题对程序功能、运算精度、执行速度等方面的要求及硬件条件。2把复杂问题分解为若干个模块，确定各模块的处理方法，画出程序流程图。如果各模块仍较为复杂，还应分别画出分模块流程图和总的流程图。3正确分配存储器资源，如各程序段的存放地址、数据区地址、工作单元分配等。4根据流

17、程图精心组合合适的指令和编制源程序。数据采集是单片机的一个重要应用，同时它也是单片机和传感器的重要接口。在实际应用中，单片机的数据采集信号类型有以下几种：一种是模拟的电压信号和电流信号，另一种就是数字信号，例如PWM信号和串行通信信号。一般的单片机就是通过A/D转换实现对外部电压信号的采集，利用电流/电压转换芯片和A/D转换实现对电流信号的检测，通过脉冲计数和串行通信处理数字信号。温度是工业生产过程中最普遍.最重要的操作参数之一。温度检测和温度控制都直接与安全生产、产品质量.、生产效率、节约能源等重大技术经济指标相联系。单片机以其体积小、性能价格比高、指令丰富、提供多种外围接口部件、控制灵活等

18、优点，广泛应用于各种家电产品自动化仪表、工业控制系统和过程控制系统中，在温度控制领域和温度检测的应用也十分广泛。温度采集即温度检测通过温度检测元件随温度的变化而进行数据采集的，按检测元件份温度传感器：1、热电阻温度传感器；2、热电偶传感器；3、热敏电阻传感器。本文采用的是热电阻传感器。单片机的显示系统和单片机的输入部分是单片机的外围电路，同时它是人机交流的重要的接口。在实际应用中，单片机系统都会有输入和显示部分。其中输入主要是按键、键盘等提供给使用者进行状态和参数输入的器件。该器件将通过按键或者键盘将操作状态和参数变成单片机能够识别的电信号输入到单片机；另一方面，单片机通过输出设备，例如数码管

19、、液晶和微型打印机等。本文是基于单片机的多路温度采集和显示系统，即单片机控制的温度采集及其显示，温度传感器采用电阻元件热电阻随温度的变化而采集到的信号，用LED显示其结果：有铂热电阻温度计Pt100感受的温度，经测温电桥变成电信号，再经放大器放大及非线性补偿器，把非线形电信号转变成线性电信号，它和多路选择电信号，同时进入选择开关，再经过A/D转换器可分别在数码显示器显示测量温度或设定温度值。第二篇 多路温度采集显示系统的设计要求与设计方案第一章 系统设计任务与要求本设计要求利用单片机对8路热电阻温度信号进行采集和显示。熟悉单片机在温度巡回检测仪表中的应用。掌握单片机系统的设计方法。本设计要求采

20、用逐渐逼近式A/D转换器来进行对信号的采集转换，并通过LED来实现温度采集的显示，设计是通过8个热电阻来进行温度采集的，要求温度范围在200700摄氏度。要求能够实现巡回显示和指定显示，通过完成本次设计来加深对单片机系统的掌握和了解。 第二章 系统总体方案的设计 单片机应用系统的一般过程如图2-1所示。 图2-1 单片机应用系统设计的一般过程1. 确定总体设计方案根据应用系统的目标、任务，确定总体方案。（一）明确应用系统的目标、任务系统外围设备：单片机的ROM、RAM的扩展，ADC0809的数模转换，键盘的指定显示，LED的串行显示，报警系统。（1） 确定参数与数字信号的转换和方法单片机只能接

21、收、处理、输出数字信号，所以必须进行信号转换，本设计是经过数模转换后驱动的。（2） 机型选择根据应用系统的复杂程度来选择4位、8位还是16位机，根据场合、精度要求等确定使用那种类型，选择机型一般为市场流行的，也考虑经济因素。本设计机型选用的是MCS-51单片机及其数据存储器和程序存储器的扩展 。（3） 划分硬件和软件的功能本设计中，热电阻的温度采集和热电阻变送器输出的电压信号1-5v是直接用电路实现的，键盘的指定显示、LED的显示、报警系统、主控模块系统既需要硬件电路，也需要软件来实现。2. 硬件设计硬件设计的具体步骤：输入数据、输出数据的传送方式为中断方式，查询方式。资源分配：输入信号使用的

22、是ADC0809的输入端口，单片机使用的是P0并行口；输出信号用的是P1口。3. 软件设计软件设计程序坟主控制模块、显示模块、报警模块等，其程序见各章。4. 仿真调试一个应用系统并非一次就可以正确无误的设计出来，尤其是涉及的程序，必须经过多次调试才能保证准确无误地工作。先安装部分硬件，在专用的仿真器或开发试验台上进行调试。5. 安装统调在线仿真调试确认软、硬件设计无误，达到要求后，就可以进行安转统调，包括固化程序、电路板制作、元件线路焊接、安装、整机统调。所谓统调就是对整个系统地个元件的参数进行统一调整。6. 投入使用和产品化第三篇 主控模块的设计第一章 8051单片机的特点及引脚 要学习单片

23、机，首先要对它的部件组成有一个整体概念。美国的Intel公司于1980年推出了MCS53系列(以F简称8051单片机)高档8位单片机。805l系列单片机的基本产品有805l、8031、8751、8951。8051单片机的片内程序存储器是掩膜型的，8031单片机无片内程序行储器，875l单片机的片内程序存储器是EPROM型的，8951单片机片内程序存储器是FLASH型的。805l系列单片机是HMos工艺的，其硬件结构如下。1. 8位CPU8051系列单片机都是8位机，数据线是8位的。2. 输入/输出线8051单片机的I/O线有32根，即4个并行接口，P0、P1、P2、P3其中一个有两个I/O线构

24、成的全双工的串行口。3. 存储器805l系列单片机都有128kB或者256kB片内RAM，4Kb或者8kB片内ROM。外部存储器可以寻址ROM空间为64kB，RAM空间为64kB。4定时/计数器8051系列单片机具有两个16位的定时/计数器，可以通过编程实现4种工作模式。5. 中断源8051单片机有5个中断源，分为两个优先级，每个中断源的优先级是可以编程的。6布尔处理器805l系列单片机的布尔处理器是一个完整的一位微控制器。8051单片机的8位机硬件资源和一位机的硬件资源是复合在一起的。第二章 8051芯片的引脚8051系列单片机有40引脚双列直插封装的， 也有44引脚PLcc方形封装工艺的。

25、在8051系列单片机的40个引脚中，2个引脚是芯片主电源的引脚，2个引脚是外接晶振的引脚，4个引脚是控制用引脚，剩下32个引脚是32条输入输出线的引脚。1. 芯片主电源引脚第40引脚是Vcc引脚，接电源的+5v电压为弹片机芯片提供电能。第20引脚是Vss引脚，接地。2. 晶振引脚第19引脚是晶振引脚XTAL1，它接单片机内部一个反相放大器的输入瑞*该放大器构成片内振荡器。第18引脚是晶振引脚XTAL2，它按单片机内部反相放大器的输出端。当采用外部振荡器时，XTAL1引脚接地，XTAL2引脚接外部振荡器信号。3. 控制引脚控制引脚共有4个，分别是RSTVPD、ALEPR0G、PSEN、EAVpp

26、。复位引脚RSTVPD是第9脚，需要外接复位电路，在此引脚上出现两个机器周期的高电平就会使单片机复位。一般来说复位电路是在此引脚和Vss引脚之间加一个10k 欧姆的电阻，在和Vcc引脚之间加个10pF的电容。复位引脚还有数据掉电保护作用，该引脚需接备用电源，芯片电源Vcc掉电并下降到规定购电压后，该引脚就向内部RAM提供备用电源。地址锁存使能引脚ALEPR0G是第30引脚，当访问外部器件时，ALE输出用于锁存地址的低位字节。对于8751单片机，该引脚在编程时被用于编程脉冲的输入端。PSEN是第29引脚，该引脚的输出是外部程序存储器的选通信号，输出低电平有效。EAVpp引脚是第31引脚，该引脚主

27、要是用于区分片内外程序存储器。EAVpp为高平时，访问的是片内程序存储器，如果地址范围超出了片内程序存储器，则自动转到片外程序存储器。EAVpp为低电平时，则访问的是片外程序存储器。4.输入/输出引脚P0口是第32引脚到第39引脚。P0口是8位三态I/O口，一般复用作地址数据线，即数据线与地址线的低8位复用。P1口是第1引脚到第8引脚。P1口是8位准双向口，其输出没有高阻态，输入不能锁存。对于8052，P1.0引脚还是T2定时器计数器的输入，P1.1是T2的外部控制端，P2口是第21引脚到第28引脚o P2口也是8位准双向口。一般用作地址线的高8位。P3口是第10引脚到第17引脚。P3口也是8

28、位难双向口。可以用作普通I/O口，也可以夏用如下功能： P3.0作串行通信输入口RxD； P3.1作串行通气输出口TxD； P3.2作外剖中断0输入； P3.3作外部中断1输入； P3.4作定时器o外部输入； P3.5作定时器1外部输入； P3.6作外部数据存储器写脉冲： P3.7作外部数据存储器读脉冲。可见，P1口只能做I/O口用，而其余3个口P0、P1、P2即可以做普通的I/O口用可以用作特殊功能。4个接口的负载能力也不一样，P1、P2、P3口能驱动3个LS TTL门，并且不需要外接电阻就能直接驱动Mos电路，而P0口能驱动8个LS TTL门，但驱动MOS电路时若作为地址/数据总线，可以直

29、接驱动，而作为I/O口时需要外接上拉电阻。第三章 8051单片机的扩展及系统电路由于单片机的输入/输出引脚有限，一般的，我们采用地址存储器进行单片机系统总线的扩展。常用的单片机地址锁存器芯片有74LS373、8282、74LS273等。图3-1所示为74LS373的引脚以及他们用作地止锁存器的连接方法。74LS373是 带三态输出的8位锁存器。当三态门为有效低电平，使能端G为有效高电平时，输出跟随输入变化；当G由高变低时，输出端8位信息被锁存，直到G端再次有效为止。图3-1 74LS373的引脚 图3-2 2764的各个功能引脚 在2764中主要有7种功能引脚： Vcc：电源电压,+5v.A0

30、A12:地址线。 D0D7：数据线。 OE：片输出允许，连接单片机的读信号线。 CE：片选信号引脚，由地址线译码器或单线选通。 Vpp：编程写入电压。6264是8k*8的SRAM芯片，在6264中主要有6种功能引脚： WE：写允许引脚，低电平有效。 A0A12：地址线。 D0D7：数据线。 OE：片输出允许，低电平有效。 CS1：片选信号引脚，低电平有效。 CS2：片选信号引脚，高电平有效。8051单片机与ADC0809、2764及6264的接线电路如图3-4所示。图3-3 6264的各个功能引脚图3-4 主控制模块电路第四篇 信号输入通道与信号采样模块的设计第一章 A/D芯片的选用及说明 A

31、/D转换器从原理上通常分为四类：计数器式A/D转换器、双积分式A/D转换器、逐渐逼近式A/D转换器和并行A/D转换器。计数式A/D转换器结构简单，但转换速度很慢，所以很少采用。双积分A/D转换器抗干扰能力强，转换精度也很高，但速度不够理想。逐渐逼近式A/D转换器的结构不太复杂，转换速度也很高。并行A/D转换器的转换速度最快，但结构复杂而且造价高。因此，选用逐渐逼近式A/D转换器。第一节 逐渐逼近式A/D转换器的工作原理逐渐逼近式A/D转换器是一种采用对分搜索原理来实现A/D转换的方法，逻辑框图如图4-1所示。图4-1 逐渐逼近式A/D转换器的逻辑框图有图可以看出，逐渐逼近式A/D转换器，由N位

32、寄存器、N位D/A转换器、比较器以及控制逻辑部分组成。其工作原理如下:当启动信号作用后，时钟信号在控制逻辑作用下，首先使寄存器Dn-1=1,N位寄存器的数字量一方面作为输出用，另一方面经D/A转换器转换成模拟量Vc后，送到比较器。在比较器中与被转换的模拟量Vx进行比较，控制逻辑根据比较器的输出进行判断。若Vx=Vc,则保留这一位；若VxVc,则Dn-1=0.Dn-1位比较完后，再对下一位Dn-2进行比较，使Dn-2=1,与上一位Dn-1位一起进入D/A转换器，转换后再进入比较器，与Vx进行比较，如此一位一位地继续下去，直到最后一位D0比较完为止。此时，N位寄存器的数字量即为Vx所对应地数字量。

33、第二节 A/D转换器的性能指标1转换精度A/D转换器的转换精度分为绝对精度和相对精度。所谓绝对精度，是指对应于一个给定的数字量A/D转换器的误差，其误差的大小优实际模拟量输入值和理论值之差来度量。实际上，对于同一个数字量，其模拟量输入不是固定值得，而是一个范围。产生已知数字量的模拟输入值，定义为输入范围的中间值。例如，在理论上，5v模拟量输入电压应产生12位数字量的一半，即1000 0000 0000，但实际上从4.997v都能产生数字量1000 0000 0000，则绝对误差为:(4.997+4.999)/2-5=-0.002=-2mV绝对误差包括增益误差，零点误差和非线性误差等。绝对误差的

34、测量应该在标准条件下进行。相对误差是指绝对误差与满刻度值之笔，一般用百分数来表示，对A/D转换器也常用PPM或最低有效值得位数LSB来表示。1LSB=满刻度值/2N2. 转换时间A/D转换器完成一次转换所需要的时间成为转换时间。一般用的8位A/D转换器的转换时间为几十至几百微秒。3. 分辨率分辨率是指A/D转换器对微小输入信号变化的敏感程度。分辨率高，转换时对输入量微小变化的反映越灵敏。通常用数字量得位数来表示，如8位、10位、12位等。分辨率为N,表示它可以对满刻度的1/2N的变化量做出反应。即：分辨率=满刻度值/2N4. 电源灵敏度当电源电压变化时，将使A/D转换器的电源发生变化，这种变化

35、的实际作用相当于A/D转换器的输入量的变化，从而产生误差。第三节 典型的A/D转换芯片ADC0809ADC0809时带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和微机直接接口。七姐妹芯片是ADC0808，可以互相替换。1. ADC0809的内部逻辑结构ADC0809的内部逻辑结构如图4-3所示。由图4-3可以看出，ADC0809有一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A/D转换完的数字

36、量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。2. 引脚结构ADC0809采用双列直插式封装，共有28条引脚。其引脚结构图如图4-3所示。图4-2ADC0809引脚图图 4-3 ADC0809内部逻辑（1）IN0IN7:8条模拟量通道 ADC 0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05v，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。（2）地址输入和控制线：4条ALE 为地址锁存允许输入线,高电平有效。当ALE现为高电平时，地止锁存与译码器将ADDA、ADDB和ADDC三条地址输入线，用于选通IN0

37、IN7上的一路模拟量输入。通道选择如表4-1所示。表4-1被选通道和地址的关系ADDCADDBADDA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7（3）数字量输出及控制线：11条START 为转换启动信号。当START上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，START应保持低电平。EOC位转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=1,输出转换得到的数据；OE=0，输出数据线呈高阻状态。D7D

38、0位数字数出线。（4）电源线及其他：5条CLOCK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须有外界提供，通常使用频率为500KHz的时钟信号。Vcc为+5V电源线。GND为地线。Vref(+)和Vref(-)为参考电压输入，参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型去值：Vref(+)=+5v,Vref(-)=0v.第二章 信号采样模块的电路设计热电式传感器是温度变化转换为电量变化的装置，它利用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的特性来达到测量目的。本设计是用热电阻传感器来进行测量的，热电阻的特点是精度高，适用于测低温。第一节 热电阻的材料及工

39、作原理虽然大多数金属的电阻值随温度变化而变化，然而并不是所有的金属都能作为测量温度的热电阻。作为测量温度热电阻的金属材料应具有如下特性：电阻温度系数大，电阻率要大，热容量下；在整个测量范围内应具有稳定的物理和化学性质；电阻与温度的关系最好近似于线性，或为平滑的曲线；并要求容易加工，复制性好，价格便宜。目前应用最广发的热电阻材料试铂和铜并且已做成标准测温热电阻，本设计选用的是铂电阻。铂电阻的特点是精度高，稳定性好，性能可靠。铂在氧化性气氛中，甚至在高温下的物理、化学性质非常稳定。因此铂被公认为是目前制造热电阻的最好材料。铂电阻作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。此外，还被广乏地应用于温

40、度的基准、标准的传递。铂电阻的阻值温度之间的关系，在0850摄氏度范围内可用下式表示，Rt=Ro(1+At+Bt2) (4-1)在-2000范围内用下式表示，Rt=Ro1+At+Bt2+C(t-100)3 (4-2) 式中 Rt-温度为t摄氏度时的铂电阻的阻值； Ro-温度为0时的铂电阻值；A、B、C-常数，A=3.940*10-3/摄氏度 B=-5.802*10-7/摄氏度 C=-4.274*10-12/摄氏度对满足上诉关系的热电阻，其温度系数约为3.9*10-3/摄氏度。由式（4-1）、式（4-2）可见，电阻值与t及Ro有关，当Ro值不同时，即使在同样的温度下其Rt的值也不同。因此作为测量

41、用热电阻必须规定Ro值。根据国家从1988年开始采用的IEC标准，工业用铂电阻Ro有100和50欧姆两种，并将电阻值Rt与温度t的对应关系列成表格，成为铂电阻分度表，分度号分别为Pt100和Pt50。铂电阻材料的纯度通常用百度电阻比W(100)来表示，即W(100)=R100/Ro （4-3）式中 R100-水费点时的铂电阻的电阻值； Ro-水冰点时的铂电阻的电阻值。目前技术水平已达到W(100)=1.3930，与之相应的铂纯度为99.9995%，工业用铂电阻纯度W(100)=1.3871.390.第二节 测量电路测量电路是通过DBW系列的热电阻变送器来实现的。DBW系列热电阻温度变送器一.概

42、述DBW型热电阻温度变送器是DDZ系列电动单元组合仪表变送单元之一。它的作用是把测温元件（热电阻）所测得的温度信号转换成420mA（或15V）直流电流信号，供给记录仪、温度指示仪或调节器以组成检测系统或调节系统，对生产过程实现检测或自动控制。二.技术参数1、输入信号：测温电阻所检测的温度变化电阻信号。2、输出信号：420mADC或15VDC3、负载电阻：03004、工作条件：环境温度：0+50 相对湿度：85% 工作振动：频率25Hz 全振幅0.1 周围空气中不应含有对铬、镍镀层，有色金属及其合金起腐蚀作用的介质。5、电源电压：24VDC10%6、功耗：2W7、重量：2三.型号及规格名称型号测

43、量元件测量范围基本误差热电阻温度变送器DWB-1210GCu50温度区间在10以上的任意温度范围0.5%DWB-1220GCu100DWB-1230GPt10DWB-1240GPt100由以上参数选择DBW-1240G型号的热电阻变送器。功能简介：DBWM型热电阻温度变送器是DDZ型DBW热电阻温度变送器的改进型产品。 DBWM型热电阻温度变送器与各种不同型号的热电阻配套使用，将被测温度线性地转换成统一的标准信号15VDC（或420mADC），输出供给指示。记录仪，摸拟电动调节器，可编程数字调节器，分数控制系统及工业过程控制机使用。特点：本仪表采可用三、四线制连接方式，由于在电路设计上采用了高性能的功能模块结构方式，使整机结构紧凑，体积小，重量轻，安装调校简单，维护