基于89C2051构建的铂电阻测温电路

［摘要］本文介绍一种高精度铂电阻测温电路，该电路以89C2051为控制核心，利用可调节精密稳压器TL431构成工作电流可以调节的恒流电源，从而使流过铂电阻的电流在铂电阻很宽的阻值范围内保持电流恒定，使温度测量的精度得到了提高，具有非常广泛的实际用途。

［关键词］铂电阻 恒流源 温度控制 显示电路

［中图分类号］TH811 ［文献标识码］A［文章编号］1009-5349（2011）04-0120-02

引言

在日常的生活生产和工业生产中，物体的很多化学性质与物理现象都和温度相关，温度是作为被测量与控制的重要参数之一，很多的生产过程都是在特定的温度范围内进行的，这就需要控制与测量温度。铂电阻温度传感器零摄氏度标称电阻值为100Ω和10Ω，电阻变化系数为0.003851，精度高、稳定性好，是工程上应用广泛的温度传感器。该电路结合单片机和传感器技术，采用89C2051芯片和铂热电阻来实现信号检测、处理及显示，系统设计简单，具有较高测温分辨率和较高的测量精度。

一、恒流源电路

如图1虚框所示，电源经过电阻R1为TL431提供工作电流，在TL431的阴极和基准端之间接铂电阻，电位器W调节基准端流向地的电流大小。流过铂电阻的电流大小是：I=IZ-Iref=Vref/RW-Iref，其中Iref是基准端的吸收电流，RW是电位器电阻值，IZ为基准端流向电源地端的电流值。基准端的吸收电流在环境温度-48℃～+122℃变动时值为1.4～2.4μA，铂电阻PT正常时的工作电流大小为10Ma，因环境温度变化其基准端的吸收电流的测量误差为1‰，非常稳定。

图1 恒流源和双积分转换电路

二、双积分A/D转换电路

如图1所示，双积分A/D转换电路主要由运放电容C3、LM358、二极管D7、电阻R4与单片机INT0、P1.7构成。INT0采用的是边沿触发中断方式，定时器T0为16位计数工作状态。当输入电压为正向定时积分时，此时P1.7为高电平，D7处于截止状态，电压信号经过铂电阻两端的R4、R3对电容C3充电，充电的时间由T0进行控制。当P1.7处在低电平时，电容C3通过电阻R4、二极管D7放电，T0开始计数，一直到运放IC2A的输出反转，此时INT0响应中断并停止计时器T0的计数。因C3上的电压值与铂电阻两端电压成正比，计时器T0的计数值就是铂电阻两端的电压值。如果电阻R4用精密电阻，电容C3用聚丙烯电容，则该系统的分辨率可达到13位。

三、信号处理和显示电路

如图2所示，单片机89C2051对温度信号经过滤波、线性补偿与运算后，送到移位寄存器4094之中，从P1.5、P1.4、P1.3与P1.2输出位选信号，从而完成温度的显示。P1.6接修改键，P1.1接设置键，按下设置键后进入温度设置状态，然后按下修改键修改闪烁位的温度值，再次按下设置键就可以改变闪烁位的位置，然后就可以依次修改温度值。断电时该温度值保存在串行的EEPROM 24C04之中。当温度高于控制值的时候，P3.0输出的是低电平，继电器断电释放，系统停止加热，当温度低于控制值的时候，P3.0输出的是高电平，继电器通电吸合，系统开始预热，从而实现了温度的自动调控。

四、软件设计

该系统软件的设计语言采用单片机C51的语言为主，运用模块化的设计构想，将该系统的设计划分为不同的程序应用模块，整个系统软件主要包括：初始化程序、参数设置子程序、运算子程序、报警子程序、显示子程序等等。图3为单片机主程序流程图。

五、结束语

本温度控制器采用以单片机89C2051为测温装置的数据处理和控制核心，设计了一种基于铂电阻的高精度测温电路，该电路测量的范围在-10℃～+100℃之间，其误差在±0.5℃以内。该温度控制装置具有闭环温度控制的输出功能，可以由键盘修改控制温度值的大小。该温度控制器的测量精度较高，适合温度的精细控制。此外，可以通过软件，使温度测量模块具有上下限的报警输出功能，可以满足大多数对温度测控的要求。

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