具有数据传输功能的荧光数码温度计

　　0　引　言

　　荧光数码网络温度计用于中央空调、大型冷库和大仓储系统的现场温度显示和网络温度数据前端采集。温度测量范围为-40~85℃,显示精度为1℃。荧光数码显示屏具有显示亮度高,色泽艳丽等高档次的特点。以单片机为核心的数字温度计与串行总线RS485相结合,具备网络数据传送能力、功能强大、应用广泛。

　　1　硬件结构

　　电路组成方框图见图1。系统由以PIC16C73为中心的控制部分、荧光屏显示及驱动部分、温度检测部分、亮度检测部分、通用异步串行通信部分和电源部分组成。控制部分以PIC16C73为核心。PIC16C73是RISC指令系统单片机,只有35条指令。片内含五路8位A/D转换器, 4k×14位的EPROM程序存贮器,通用异步接收发送器(univer2sal synchronous asynchronous receiver transmitter,USART),强大的片内功能模块使得外围电路设计十分简单^[1]。由单片机PIC16C73控制完成温度检测、亮度检测、温度显示和控制输出以及与上位机通信等多项功能。

　　1.1　温度检测模块

　　温度检测由具有负温度系数的热敏电阻器R_T1和R_T2及相应的分压电阻器R₁和R₃构成的,将R_T1安装在室内用于检测室内温度,R_T2安装于室外用于检测外部环境温度(可采集四路温度数据)。热敏电阻器用抗干扰的屏蔽双绞线连接安装在测温点。用分时显示的方式交替显示内外温度值。热敏电阻器具有灵敏度高、温度系数大、稳定性好、体积小的优点,但它的非线性严重。非线性影响测量的准确性和测量范围,必须进行补偿和校准。热敏电阻器用于温度测量时,非线性补偿方法有采用复杂电路补偿法和软件补偿法。本系统采用软件补偿热敏电阻器的非线性,因此,测量电路非常简单。温度检测电路见图2。热敏电阻器的阻值跟随温度变化的规律为

　　式中　R_T,R₀为温度T,T₀时的电阻值;T为热力学温度,K;B为热敏电阻材料常数,一般取2000~6000K^[2]。

　　参考电压经R₁和R_T1分压后得到随温度变化的电压

　　式中　U_T为随温度变化的电压;U₀为模数转换参考电压;R_T1为热敏电阻器在温度T时的电阻值;R₁为分压电阻器的电阻值。

　　U_T经电阻R₂限流后进入单片机的AN0脚进行A/D转换。在单片机的存储器中存放一张由热敏电阻分度表计算和校准过的温度表,根据A/D转换值查表就可以得到温度值。通过修改表格数据就能对热敏电阻器的非线性进行补偿,而且,还可以对热敏电阻器连接导线电阻进行补偿。分压电阻器R₁和R₃采用温度稳定性好的精密金属膜电阻器。C₁,C₂和C₃用于消除瞬间脉冲干扰。