基于嵌入式的测温系统设计及其Proteus仿真

　　温度测量有非常广泛的应用，无论在工业、农业、科学研究、国防和人们日常生活中，都有极为重要的作用。温度传感器主要由热敏元件组成，其中以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用较为广泛，但在工业中高温测量等复杂环境时，通常采用电阻式温度检测器。大部分电阻式温度检测器，是以金属做成的，其中以铂金(Pt)做成的电阻式温度检测器，因电阻-温度间线性关系好、最为稳定、耐酸碱及不易变质等特性，故应用最多。

　　本设计测量的温度范围为 0～850℃，采用线性度较好且耐用的 Pt100 铂电阻式温度检测器。同时控制核心采用 LPC2124 嵌入式芯片，构成具有存储、显示、通信等功能的智能测量仪表。

　　1 P t100 温度检测系统原理及电路设计方案

　　Pt100温度传感器，是应用铂电阻的阻值随温度变大而增加，并呈一定线性函数关系的特性来进行测温的。1V 的基准电压源加在 Pt 100 热电阻和 100Ω 精密电阻上时，通过测量 100 Ω 电阻的分压 U1，可得电路的电流 i，由公式：

　　可算出当前温度下Pt 100 的阻值。实际电路中，100 Ω 电阻的分压 U 非常小，不方便进行数据采集。本设计采用的检测方案是：将 U1 接入电压跟随器进行扩流、隔离，然后是经过两级同相比例放大电路，得U2，公式为

　　其中，α 为运放的放大倍数，电路中为 6 倍。再应用 Pt100 电阻与温度之间的近似线性函数当 - 200 ℃＜T ＜ 0℃时，

　　当 0℃≤T≤850℃时，

　　式中，

　　可得出结论：只要测出 U2 值即可算出 Pt100 所处的环境温度T。本系统设计方案，利用 LPC2124 做核心处理器，由Pt100 温度传感器产生电压信号，经过隔离、放大处理，进入 A/D 进行数据采集，经运算后，将电压、温度值送至液晶模块显示数据。电路如图1 所示。

　　1 .1 微处理器

　　设计中采用的核心控制芯片为LPC2124，是 32位ARM7 的微控制器。其在系统中主要作用包括：管理任务程序，控制 A/D 转换芯片进行数据采集;对采集信号进行运算，算出近似的电压值和温度值;控制液晶模块的数据显示和串口通信。

　　1.2传感器及检测电路

　　Pt100温度传感器的主要技术参数如下：

　　测量范围：–200 ～ + 850 ℃;允许偏差值±(0.15+0.002│t│)℃;

　　热响应时间< 30 s;

　　最小置入深度 ≥200 mm;允通电流≤5 mA。Pt100 在工业上一般都采用三线制接法，这是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。电路如图 2所示。