基于PT100的高精度温度采集系统设计与实验研究
基于PT100温度监测的设计
温度监测的设计电信科技08-2 韦一、课程设计内容(1)实时检测温度—50°C—180°C环境温度范围：室温—20°C—60°C；测量精度：2.5%±1字；(2)用LCD1602显示其温度（小数点保留两位）；(3)将温度上传到上位PC机显示。
二、系统方案2.1基本原理根据检测温度范围的要求，本设计采用铂热敏电阻PT100作为温度传感器，温度测量范围在-200~850之内。
热敏电阻的电阻值随着环境温度的变化而变化，其电阻值与环境温度有某种关系。
本设计使用的电阻——温度的关系如下：在负温区（-200~0°C）范围：Rt=R0（1+At+Bt^2+C(t-100)T^2）在正温区（0~850°C）范围内：Rt=R0（1+At+Bt^2）式中：Rt——温度t时刻铂热敏电阻的电阻值；R0——温度0°C的铂热敏电阻的电阻值；t——介质的温度；A、B、C——有关的常数，其值如下：A=3.90502*10^-3B= -5.80195*e-7C=-4.2735*e-12铂热敏电阻的允许误差如下：电阻——温度的关系如下表：利用电桥平衡原理，已知另外三个电阻的阻值和电桥的供电电压，再测出电的桥两端的电压差，就可计算出连入电桥中的铂热敏电阻的电阻值。
电桥两端电压差通过放大电路后，经过A/D转换，利用单片机读取A/D的数据，便可得到放大后的电压值，通过放大电路输入和输出的关系，可得到电桥两端的电压差，这样就可计算出铂热敏电阻的电阻值。
通过铂热敏电阻阻值与环境温度有某种关系，可将电阻值转换为温度，这一系列的计算，可由单片机完成，最后将温度值送到显示电路显示，或者作为后期的数据处理。
2.2原理框图如图2.2所示：含有铂热敏电阻PT100的电桥放大电路A/D转换器单片机显示部分送到PC机图2.2三、硬件电路原理图(1)电桥和放大电路部分如图3.1所示，U7是TL431稳压管，为电桥提供稳定的电压，供电电压为+5V，由直流激励源U7(k)提供。
基于PT100铂热电阻的高精度温度实时监测系统
Ｈｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎｇ ａ ｎｄ
ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＰＴ１ ０ ０
Ｗ ｅ ｉ Ｈａ ｏ ｄｉ
测 试 与监 控 系 统 ， 采用 Ｏ Ｐ ４ ８ ４ 集 成 运 放 和 基 准 源 ＴＬ ４ ３ １设 计 恒 流 源 为 热 电 阻 提 供 激 励 ， 热 电 阻 产 生 的输 出 电 压 经 信 号 调 理 放 大电路 进 行 放 大 ， 再 送 入 ＡＤ 变 换 器 ＴＬ Ｃ ２ ５ ７ ４进 行 模 数 转 换 ， 同 时 采 用 微 控 制 器 ＡＴ ｍｅ ｇ ａ １ ２ ８通 过 Ｒ Ｓ ２ ３ ２接 口 芯 片 ＭＡＸ ２ ３ ２ 接收 Ｐ Ｃ上 位 机 发 送 的 控 制 命 令 ， 可 以实 现温 度采 集启 动 与 停 止 、 采集周期 、 精 度 等 的命 令 控 制 。该 系 统 消 除 了 热 电
阻连 接 导 线 带 来 的 测 量 误 差 ， 具有采集精度高 、 人 机 交 互 能 力 强 等 优 点 ，同 时 系 统 电 路设 计 简 单 实 用 ， 性能稳定可靠 。
关键 词 ： Ｐ Ｔ １ ０ ０铂 热 电阻 ； 测 试与监控 ； 信 号 调 理 与放 大
中 图分 类 号 ：ＴＮ７ ９ ＋２ 文献标识码 ： Ａ 国家 标 准 学 科 分 类代 码 ： ５ １ ０ ． ４ ０ １ ０
ｗｉ ｒ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｐ Ｔ１ ０ ０ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ．Ａｆ ｔ ｅ ｒ ｅ ｘ ｉ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ
《传感器原理及应用》基于PT100温度传感器的温度测量电路设计实验报告
《传感器原理及应用》基于PT100温度传感器的温度测量电路设计实验报告1.实验功能要求了解铂热电阻的特性与应用；熟悉铂热电阻测温电路；利用P100铂电阻测量温度源的温度；记录温度与测量电路电压输出数据2.实验所用传感器原理利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用的热电阻有铂电阻(650℃以内)和铜电阻(150℃以内)。
铂电阻是将0.05~0.07mm的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。
在0-650℃以内。
铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计。
)。
实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示。
3.实验电路PT100铂电阻测温电路经验P100电压采集放大电路:前半部分是4.096V恒压源电路，然后是一个桥式电压采样电路，后面是一个电压放大电路。
一、4.096V恒压源电路因Vref=2.5V，故有4.096=(1+R1/R2)*2.5，得出R1/R2=1.6384，可以通过调节滑动变阻器实现。
二、桥式电压采样电路这是一个桥式电压采样电路，其原理是将V2作为参考电压，通过V1的变化去得到一个相对的电压数值，这样就能得到PT100的电阻数值，从而得到当前温度数值。
其中相对数值是通过R7去调节，可以是任意，其R7的主要作用还是在校准温度使用。
根据项目需要，现在使用的R7的阻值是138.5002Ω，也就是PT100在100摄氏度是的温度数值。
三、电压放大电路分析电路:1根据"虚断"原则，流过R3和R8电流相等(V1-Vx)/R3=Vx/R82根据“虚断"原则，流过R6和R1电流相等(V2-Vout)/(R6+R1)=(V2-Vy)/R6 3根据"“虚短"原则，Vy=Vx4根据这3个公式得出:11V1-10V2=Vout理想要的数值是10倍的放大倍数，但是现在在输出端多了减了V1，根据模拟的数值可知，V1的取值范围是0.215-0.36835241646对应温度范围是44.032- 75.43。
基于PT100的温度采集系统设计
基于PT100的温度采集系统设计基于PT100的温度采集系统设计姓名：冯学号：专业班级：目录一、设计简介 (3)二、硬件设计 (3)1、单片机电路 (1)2、信号调理电路 (4)三、上位机程序设计 (7)四、总结 (8)一．设计简介本设计采用STC89C51单片机实现测温功能。
传感器为PT100热电阻，测温范围为0℃~300℃。
采集的温度由四位数码管显示，并将温度值传送给上位机显示。
可实现上限报警功能。
二．硬件设计1.单片机电路本设计的单片机电路由STC89C51单片机最小系统、电源部分、数码管显示部分、按键部分、ADC及串行通信接口部分组成。
1）单片机最小系统主函数部分代码：void main(void){uchar buff[4];TMOD = 0x20; //定时器1，在模式2SCON = 0x50; //8位串行口模式1，允许接收，REN=1 PCON=0x00;TH1 = 0xFD; //波特率为9600，晶体频率为11.059MHz TL1 = 0xFD; //波特率为9600，晶体频率为11.059MHz //ES = 1; //使能串行口中断TR1 = 1; //启动定时器1EA = 1; //使能全局中断while(1){wendu_chuli();beep=1;if(wendu>40)baojing();sprintf(buff,"%f",tem2);delay_ms(10);Send(buff);delay_ms(10);}}2）数码管显示电路数码显示部分代码：void write_74HC164(unsigned char mydata) { unsigned char i,byte,h;byte=mydata;i=8;h=0;while(i)VSCL=0;if((0x80 & mydata)==0x80){VSDA=1;}else{VSDA=0;}h=0;h=0;VSCL =1;h=0;h=0;mydata<<=1;i--;}}3）ADC转换电路AD转换代码：/**********************************************************/ unsigned int read_adc(void){unsigned int u=0;unsigned char i,j;cs=1;j=0;cs=0;for(i=0;i<10;i++){clk=0;u=(u<<1)|dout;clk=1;j=0;cs=1; //开始转换return(u); //返回ADC结果}4）串行通信接口部分串行通信部分代码：void Send(char *parr){do{SBUF=*parr++;while(!TI);TI=0;}while(*parr);}2.信号调理电路图中采用TL431稳压电路向PT100电桥供电。
基于PT100的高精度气温采集器设计
较高 ， 只 有 配合 高 精 度 的采 集 器 才 能 充 分 发 挥 其 性 能 。实
２ ． １ ． １ 铂 电 阻温 度 传 感 器 的 接 线 方 式
Ｐ ｔ 温度传感器 的接 线方 式有 两线 制 、 三 线 制 和 四 线 制 。 由 于热 电 阻随 温 度 变 化 而 引 起 电阻 的变 化 值 较 小 ， 如 铂 电阻 Ｐ ｔ ｌ ０ ０在 一５ Ｏ ℃ ～８ Ｏ ℃时 电阻变化幅度 为 ８ ０ ． ３ １ Ｑ
Ｐ Ｔ１ ０ ０是 铂 电 阻 温 度 传 感 器 的 一 种 ， Ｐ Ｔ后 的 １ ０ ０即
Ｒ ３ 是 固定 电 阻 器 ， 且 Ｒ ２ 一Ｒ ３ 。Ｒ １为 保 持 电 桥 平 衡 而 选
用 的 可 变 电 阻 器 。二 线 制 接 法 由于 没 有 考 虑 引 线 电 阻 和
表示它在 ０ ℃ 时 阻值 为 １ ０ ０ ｆ ￣ ， 在 １ ０ ０ ℃ 时 它 的 阻 值 约 为
摘 要 ： 介绍 了 Ｐ Ｔ１ ０ Ｏ的特 性 、 温 度 采 集 器 的硬 件 电路 设 计 原理 、 采集过程及其计算方法 ， 通 过 多种 手段 使 采 集 器 的
采 集精 度 达 到 了 ０ ． １ ℃ 。 设 计 方 案 已通 过 大 量 实验 验 证 ， 并应 用 到 了实 际 产 品 中。
的， 和 负 载 串 联 在 一 起 来 驱 动 负 载 。如 图 １所 示 ， Ｒ２和
毕业设计-基于PT100热电阻温度传感器和AT89C51单片机的温度检测系统设计
摘要本课题本系统采用PT100热电阻温度传感器和单片机组成可靠性高、功耗低的温度检测系统。
以AT89C51单片机系统为核心，对单点的温度进行实时检测。
采用模拟温度传感器PT100对温度进行检测；采用串型模数转换器ADC0809进行A/D转换把温度信号调解转换为电压信号与AT89C51单片机接口设置LED八段数码管实时显示温度值。
本设计包括温度传感器、A/D转换模块、数据传输模块、温度显示模块四个部分。
关键词：单片机，PT100热电阻，ADC0809，温度检测The design of Single Chip MicrocomputerTemperature Detection SystemBased on the Resistive Thermal Detector of PT100AbstractThis article AT89C51 monolithic integrated circuit which produces by ATMEL Corporation is the core, can inspect a single point of the temperature in real time. The adoption of the serial A/D for temperature signals into voltage signal mediation AT89C51 Single-Ship Compute interfaces with the eighth LED digital display of real-time temperature. The design includes four parts of the temperature sensor and the A / D converter module and the data transmission modules and the temperature display module. Each part functions and the process was described in the Paper in detail.Key words：Single-Ship Computer; Resistive Thermal Detector of PT100; ADC0809; Measure-temperature目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 方案论证 (2)1.2.1 单片机选型 (2)1.2.2 模数转换器选型 (3)1.2.3 显示方案确定 (3)2 硬件设计 (4)2.1 温度信号的获取与放大 (4)2.1.1 元件介绍 (4)2.1.2 放大电路设计 (4)2.2 模数转换单元 (5)2.2.1 8位串行A/D转换器ADC0809 (5)2.2.2 模数转换单元电路的设计 (7)2.3 键盘电路的设计 (8)2.4 LED显示电路的设计 (8)2.4.1 LED数码管原理 (9)2.4.2 LED数码管编码方式 (9)2.4.3 LED数码管显示方式和典型应用 (10)2.4.4 LED数码管的原理图 (11)2.5 声光报警电路 (12)2.6 单片机接口电路 (13)2.6.1单片机的时钟电路 (13)2.6.2复位电路和复位状态 (13)3 软件设计 (16)3.1 程序设计语言的选用 (16)3.2 软件程序的设计 (16)3.2.1 程序流程 (16)3.2.2 键盘管理 (17)3.2.3 LED显示 (18)3.2.4 模拟量的采集与处理 (18)3.3源程序 (22)4 抗干扰设计 (29)4.1 用于单片机系统的干扰抑制元件 (29)4.2 提高单片机系统抗干扰能力的主要手段 (29)5 结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)论文原创性声明 ...................................................................................... 错误!未定义书签。
基于PT100铂热电阻的高精度测温系统的设计
基于PT100铂热电阻的高精度测温系统的设计严长城;应贵平【摘要】PT100传感器是工业现场中常用的测温传感器，介绍了一种基于PT100的测温装置，采用电桥及三线制接法，以STC80C52RC单片机为控制核心，12位串行芯片MAX1270为AD转换芯片。
经过实测系统工作稳定可靠，测量精度在±0.1℃以内。
%The PT100 temperature sensor is widely used in the industrial field, this article introduce a temperature collection system based on PT100,using Wheatstone bridge circuit and Three wire connection method, STC80C52RC MCU is used as control core, the 12 bit serial chip MAX1270 is used as the AD conversion chip. The system can work steadily and reliab ly by testing and ± 0.1℃control precision is ensured.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P71-74)【关键词】PT100;惠斯通电桥;三线制接法;最小二乘法【作者】严长城;应贵平【作者单位】上海海事大学商船学院，上海 201306;上海海事大学商船学院，上海 201306【正文语种】中文【中图分类】TP29热电阻是中低温常用的一种温度传感器，其工作原理是基于电阻的热效应，即电阻的阻值随着温度的变化而变化。
因铂热电阻在热电阻中的精度是最高的并且有着抗振动，稳定性好，耐高压的特点，所以被制成各种标准温度计供计量和校准使用。
基于PT100的温度测控系统的设计与仿真
基于PT100的温度测控系统的设计与仿真王青【摘要】温度测控在现代工业生产过程中起着非常关键的作用,也是设备按照预定的方案正常运行的必要条件;针对目前工业设备温度控制系统电路稳定性差、精度低、实时显示效果差等缺点,设计了基于PT100的温度测控系统;该系统采用电桥对PT100传感器输出的电信号进行采样;采用LM741设计差分放大电路消除线路阻抗引起的测量偏差;采用ADC0808逐次逼近法消除温控系统的非线性误差;采用STC高性能单片机作为主控芯片进行数据处理、并能够实时显示温度数值和具有设定上下限的功能,最后通过继电器实现对被控对象通断进行控制;系统通过Proteus软件仿真运行验证了电路设计的合理性、温度显示数据的高精度和系统正常运行的鲁棒性.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)009【总页数】5页(P47-50,56)【关键词】PT100;温度;Proteus仿真【作者】王青【作者单位】南通理工学院电气与能源工程学院,江苏南通226002【正文语种】中文【中图分类】TP230 引言温度是表征物体冷热程度的物理量，它可以通过物体随温度变化的某些特性(如电阻、电压变化等特性)来间接测量，通过研究发现金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化，并且具有很好的稳定性，利用铂的这种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器[1]。
金属铂电阻温度传感器精度高、稳定性好，在工业测量方面有广泛的应用。
1 PT100测温工作原理通常所说的PT100是指铂电阻温度传感器在0 ℃时对应的电阻值为100 Ω，电阻变化率为0.385 1 Ω/ ℃，PT100的分度表如表1所示。
根据电阻值和摄氏温度的具体关系，可以推算出变化电阻对应的温度值。
由于PT100是中低温区(-200～650 ℃)最常用的一种温度传感器，故环境温度下具体的电阻取值关系为。
RPT=R0[1+AT+BT2+C(T-100)T3](1)式(1)中R0为摄氏温度在0 ℃时金属铂电阻温度传感器对应的阻值，T为实时环境温度值，ABC分别表示系数值A=3.908*10-3;B=-5.775*10-7;C=-4.183*10-12，RPT为实时环境温度T对应PT100的电阻值[2]。
基于PT100的高精度气温采集器设计
基于PT100的高精度气温采集器设计摘要：介绍了PT100的特性、温度采集器的硬件电路设计原理、采集过程及其计算方法，通过多种手段使采集器的采集精度达到了0.1℃。
设计方案已通过大量实验验证，并应用到了实际产品中。
关键词：PT100；温度采集；高精度；自动校正0 引言PT100温度传感器由于精度高、价格适中，在温度测量中被大量使用，目前虽然有新的精度更高的温度传感器不断问世，但是由于种种原因PT100还是无法被取代。
PT100为模拟信号温度传感器，如要做到较高精度的温度采集，只是PT100的精度高是不行的，它对采集器的依赖较高，只有配合高精度的采集器才能充分发挥其性能。
实现高精度的采集器有很多种方法，本文将介绍其中的一种。
1 PT100特性铂电阻温度传感器是利用金属铂在周围温度变化时自身电阻值也随之改变，且其电阻值和温度值成特定函数关系而制成的温度传感器。
由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性较好等特点，铂电阻温度传感器被广泛用于中低温（-200℃～650℃）范围的温度测量中。
PT100是铂电阻温度传感器的一种，PT后的100即表示它在0℃时阻值为100Ω，在100℃时它的阻值约为138.51Ω。
它的阻值会随着温度上升而成近似匀速地增长，但它们之间的关系并不是简单的正比关系，而更应该趋近于一条抛物线。
国际上有标准的《Pt100热电阻分度表》，表中列出了PT100在每摄氏度的电阻值。
2 硬件电路设计由于PT100的电阻值随温度的变化而变化，即在不同的温度下PT100都有所对应的电阻值。
因此PT100测量温度的原理为：测量PT100的电阻值，根据PT100的电阻值计算出PT100所在环境的温度。
测量电阻的一般方法为：将电阻接入电源，测量电阻的电流和两端电压，根据R=U/I计算出电阻值。
电流一般采用恒流源，这样只用测量其电阻两端的电压即可计算出阻值。
2.1 需要考虑的问题2.1.1 铂电阻温度传感器的接线方式Pt温度传感器的接线方式有两线制、三线制和四线制。
一种基于PT1000的高精度温度测量系统设计
一种基于PT1000的高精度温度测量系统设计
精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高，而温度控制的核心正是温度测量。
采用铂电阻测量温度是一种有效的高精度温度测量方法，但具有以下难点：引线电阻、自热效应、元器件漂移和铂电阻传感器精度。
其中，减小引线电阻的影响是高精度测量的关键点。
对于自热效应，根据元件发热公式P=I2R，必须使流过元件的电流足够小才能使其发热量小，传感器才能检测出正确的温度。
但是过小的电流又会使信噪比下降，精度更是难以保证。
此外，一些元器件和仪器很难满足元器件漂移和铂电阻传感器精度的要求。
易先军等提出了以铂电阻为测温元件的高精度温度测量方案，解决了高精度测量对硬件电路的一些苛刻要求问题，但是精度不佳(±0.4℃)；杨彦伟提出了以MAX1402、AT89C51 和Pt500 铂电阻设计的精密温度测量系统方案解决了基本的高精度问题，但是系统功耗大，精度仍然不佳；李波等提出采用以负温度系数热敏电阻为核心的高精度测量方案，较好解决了高精度的问题，但是性价比不高，实施效果不佳，测温分辨率能达到0．01℃，测温准确度只达到O．1℃。
这里提出采用三线制恒流源驱动方案克服引线电阻、自热效应，利用单片机系统校正控制方案实现元器件漂移和铂电阻传感器精度校准，最后在上位机中采用MLS 数值算法实现噪声抵消，大大提高了温度测量精度和稳定度。
1 高精度测量方案及原理
铂电阻传感器是利用金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化的物理特性而制成的温度传感器。
以铂电阻作为测温元件进行温度测量的关键是要能准确地测量出铂电阻传感器的电阻值。
按照IEC751 国际标准，现在常用的。
基于 pt1000 的高精度多点式无线测温系统
基于 pt1000 的高精度多点式无线测温系统 摘 要
高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，冶炼的整个过程都是在高炉这个密闭的空间内进行。由 于其高温高压的特点，无法直接获得高炉内部情况，而只能通过对高炉炉身冷却水温差的监测 以推测高炉内部的异常状况。通过对冷却水温差的在线监测，并通过炉体热负荷管理，进而指 导高炉的操作和维护。 现在通用的基于总线的高炉冷却水温监测系统已经很难满足任意布局、移动性的要求。随 着无线技术在我国军事、医疗、农业、建筑等领域广泛应用，将无线技术应用于高炉冷却水温 监测已是大势所趋。本文主要介绍了一种高精度可无线传输的测温系统，用于高炉冷却水温监 测，主要由两大部分组成，第一部分是基于 Pt1000 铂热电阻的高精度测温系统，第二部分是 以 Chipcon 公司的 CC1010 作为传输核心的 Zigbee 无线数据传输网络。 终端节点模块主要完成温度数据的采集，包括铂电阻测温电路和无线数据发送。Pt1000 铂热电阻通过桥式电路得到温度数据， 数据经信号调理后送到 CC1010 的 ADC 端口进行 A/D 转 换，CC1010 的 51 核心直接读取转换后的数字信号，处理后将数据打包然后通过 CC1010 的射 频部分将温度数据发送出去。协调节点模块主要完成 Zigbee 无线网络的组建和无线温度数据 的接收及显示。 整个系统主要包含无线接收、 STC89C52 数据处理、 LCD1602 液晶显示三个部分， 通过无线接收到温度数据，经 STC89C52 处理后在液晶屏幕上显示测温结果。
关键词：Pt1000，无线测温，CC1010，高精度，多点式
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北方工业大学硕士学位论文
High precision multi-point wireless temperature measurement system based on Pt1000 Abstract
基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计
基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计摘要本文介绍了一种基于PT100热电阻的单片机温度检测系统设计。
该系统采用了Maxim的MAX31865芯片来测量PT100热电阻的电阻值，并通过单片机将电阻值转换为温度值。
该系统可以实现高精度的温度测量，并且具有较低的功耗和较高的稳定性。
背景在许多工业应用中，需要对温度进行精确的测量。
PT100热电阻是一种常用的温度传感器，它的电阻值随着温度的变化而变化。
由于PT100热电阻的电阻值变化很小，因此需要使用高精度的电路来进行测量。
单片机是一种常见的控制器，它可以方便地集成多种功能。
将单片机与PT100热电阻结合使用，可以实现精确的温度测量，并且具有较低的功耗和较高的稳定性。
设计硬件设计硬件设计采用了MAX31865芯片来测量PT100热电阻的电阻值。
MAX31865是一种高精度热电偶转换器，可以方便地测量PT100热电阻的电阻值。
MAX31865还提供了冗余检测和安全防护功能，可以提高系统的可靠性。
MAX31865芯片的引脚与单片机的引脚连接如下：MAX31865引脚单片机引脚SDI MOSISDO MISOSCK SCLKCS SS其中，MOSI、MISO、SCLK和SS是SPI总线的引脚，用于与MAX31865进行通信。
单片机的中断引脚连接到MAX31865的RDY引脚，用于检测MAX31865是否准备好进行测量。
PT100热电阻的引脚连接到MAX31865的RTD+和RTD-引脚。
为了减小测量误差，应尽量将RTD+和RTD-的长度保持一致，并且尽可能靠近MAX31865芯片。
软件设计软件设计采用了Arduino环境，可以方便地进行程序开发和调试。
首先需要初始化SPI总线和MAX31865芯片。
可以使用Arduino的SPI库来初始化SPI总线，使用MAX31865库来初始化MAX31865芯片。
MAX31865库提供了方便的接口来进行温度测量和数据读取。
基于PT100的温度测量系统设计
摘要本文首先简要介绍了铂电阻PT100的特性以及测温的方法，在此基础上阐述了基于PT100的温度测量系统设计。
在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。
另外，还设计了时钟电路模块，能实现对温度的实时测量。
本设计采用了两线制铂电阻温度测量电路，通过对电路的设计，减小了测量电路及PT100自身的误差，使温控精度在0℃～100℃范围内达到±0.1℃。
本文采用AT89S51单片机，TLC2543 A/D转换器，DS1302时钟芯片，AD620放大器，铂电阻PT100及6位数码管组成系统，编写了相应的软件程序,使其实现温度的实时显示。
该系统的特点是：使用简便；测量精确、稳定、可靠；测量范围大；使用对象广。
关键词：PT100 单片机温度测量DS1302AbstractThis article briefly describes the characteristics of PT100 platinum resistance and temperature measurement method, on the basis it describes the design of temperature measurement system based on PT100. In this design, it is use a PT100 platinum resistance as temperature sensor, in order to acquisition the temperature signal, it use of constant-current temperature measurement method and use single-chip control, Amplifier, A / D converter. In addition, it designs a clock circuit modules to achieve real-time measurement of temperature.It can still improve the perform used two-wire temperature circuit and reduce the measurement eror. The temperature precision is reached ±0.1℃between 0℃～100℃.The system contains SCM(AT89S51), analog to digital convert department (TLC2543), DS1302 chip, AD620 amplifier, PT100 platinum, LED Digital tube with six, write the corresponding software program to achieve real-time temperature display. The system is simple , accurate , stable and wide range.Keywords:PT100 SCM Temperature Measures DS1302目录前言 (1)第一章方案设计与论证 (2)第一节传感器的选择 (2)第二节方案论证 (3)第三节系统的工作原理 (3)第四节系统框图 (4)第二章硬件设计 (5)第一节PT100传感器特性和测温原理 (5)第二节信号调理电路 (6)第三节恒流源电路的设计 (6)第四节放大电路的设计 (7)第五节A/D转换器的选择与设计电路 (9)第六节DS1302时钟电路设计 (12)第七节单片机控制电路 (14)第八节按键和显示电路 (14)第三章软件设计........................................................................... 错误!未定义书签。
基于Pt100传感器的温度测量系统设计
ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ， ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ＬＣ Ｄ１ ６ ０ ２ ， ｄ ｅ —
ｓ ｉ ｇｎｅ ｄ ａ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｕ ｓ ｉ ｎｇ Ｃ ｌ ａ ｎｇ ｕａ ｇ ｅ ｔ ｏ ｐｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ， ｒ ｅ ａ ｌ —ｔ ｉ ｍｅ ｄｅ —
还 具有稳 定性 好 、 准确度 高和 耐高 压等优 点 ， 使 其在
中低温 区测温 得 到广泛 的应用 ］ 。
ＡＴ８ ９ Ｃ５ １ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ０Ｕｅ ｒ ：ｉ ｎｓ ｔ ｒ ｕｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏｎ ａ ｍｐｌ ｉ — ｆ ｉ ｅ ｒ
２ 系 统 硬 件 设 计
Ｌ ＡＮ Ｙｕ。 Ｂ ＡＩ Ｊ ｉ ｅ （ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｘｉ ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ７ １ ２ ０ ０ ０， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
系统 主要包 括温度 采集 单元 、 单片 机单 元 、 放 大 电路 和 Ａ／ Ｄ转 换 电路 。系统 结 构 如 图 ｌ所 示 。工 作原理 ： Ｐ ｔ ｌ ０ ０传 感器 将 温 度 量 转换 为 电 阻 的变 化
基于 Ｐ ｔ ｌ Ｏ ０传感器的温 度测量 系统设 计
兰 羽 ， 白 洁
（ 陕西 工业职 业技 术 学院 电气工程 学 院 ， 陕西 成阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ ）
基于PT100传感器的温度测量系统的设计
R=Ro(1+αT)
其中α=0.00392,Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度。因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。
PT100是电阻式温度传感器，测温的本质其实是测量传感器的电阻，通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，然后再将模拟信号转换成数字信号，再由处理器换算出相应温度。
具体的需求对象可以从以下几个方面进行表述：
1、在人类社会进入知识经济时代、信息技术高速发展的背景下，热电阻及其测量控制技术得到日益广泛应用，给热电阻行业的快速发展提供了良好契机。热电阻是信息产业的源头和组成部分，是信息技术的重要基础。
2、热电阻广泛应用于装备、改造传统产业的工艺流程的测量和控制，是现代化大型重点成套装备的重要组成部分，是信息化带动工业化的重要纽带。
图3.2 信号采集调理电路
根据运放的“虚短”、“虚断”作用，电压信号放大转换为可以输入A/D转换器的合适电压值。
2.3 A/D模数转换模块
2.3.1 ICL7135功能介绍
ICL7135是一种四位半的双积分A/D转换器，可以转换出±20000个数字量选通控BCD码输出，与单片机接口十分方便。它具有精度高（相当于14位A/D转换），价格低的优点。其转换速度与时钟频率相关，每个转换周期均有：自校准（调零），正向积分（被测模拟电压积分），反向积分（基准电压积分）和过零检测四个阶段组成，其中自校准时间为10001个脉冲，正向积分时间为10001个脉冲，反向积分直至电压到零为止（最大不超过20001个脉冲）。故设计者可以采用从正向积分开始计数脉冲个数，到反向积分为零时停止计数。将计数的脉冲个数减10000，即得到对应的模拟量。具体电路如图2.3所示。
PT100温度测量试验
内燃机测试技术试验实验PT100热电阻温度测量试验实验学时：2实验类型：基础型实验对象：本科生一．实验目的：1.了解热电阻温度测量基本原理。
2.了解PT100热电阻温度特性。
3.掌握PT100热电阻恒流温度测量电路实现和关键参数计算。
二．实验原理及设备说明1.热电阻温度测量基本原理热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。
它的主要特点是测量精度高，性能稳定。
其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。
金属热电阻的感温元件有石英套管十字骨架结构，麻花骨架结构得杆式结构等。
金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。
工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。
薄膜热电阻是利用电子阴极溅射的方法制造，可实现工业化大批量生产。
其中骨架用陶瓷，引线采用铂钯合金。
热电阻材料热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即Rt=Rt0[1+α（t-t0）]式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。
半导体热敏电阻的阻值和温度关系为Rt=AeB/t式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。
相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。
金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。
工业上常用金属热电阻从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系（最好呈线性关系）。
基于PT100的高精度温度采集系统设计与实验研究
该系统以铂热电阻 PT100 为温度传感器 ,测量范 围为 0 ℃～100 ℃,测量的分辨率为 ±0. 1 ℃。从 硬件电路和软件算法设计上保证了测量精度和可 靠性 [1 ] 。
收稿日期 : 2010 - 01 - 06 修改日期 : 2010 - 01 - 26
第 6期
张修太 ,胡雪惠等 :基于 PT100的高精度温度采集系统设计与实验研究
Abstract: The design and experimentation of hardware and software of temperature acquisition system based on PT100 are introduced. This system is comp rised of the upper computer which is personal computer and the lower computer which is mainly composed of temperature sensor, conditioning circuits made up of instrum entation amp li2 fier AD620, A /D convertorMAX197 and m icrocontroller AT89S52. The softwares of the upper computer and lower computer are designed based on VB6. 0, and the C - language respectively. The change of the PT100’s resistance w ith temperature is converted to voltage’s variety under excitation of constant current source. Conditioning circuit carries out the magnification and conversion of the voltage signal. The output standard signal from 0V to 5 V is transported to lower computer through A /D converter MAX197. The converted digital data are sent to upper com2 puter through serial communication and are stored in and disp layed graphic result on it. The scale conversion algo2 rithm which m eets the demand of p recision, is gained w ith the linear least squares during the different temperature section for the relation between resistance and temperature by the aid ofMATLAB. The comparative tests w ith W Z2 PB - 1 type standard p latinum resistor thermometer show that the m easuring accuracy of this system is better than ± 0. 1 ℃ between 0 ℃ and 100 ℃. The test results also show that this system is credible and stable. Key words: PT100; temperature acquisition; AD620; MAX197; MATLAB; least squares; linear fitting; scale conversion EEACC : 7230; 7320R
基于PT100的温度测量系统设计
基于PT100的温度测量系统设计唐军;罗德雄;杜秀君【摘要】超声电源设计中,换能器管道温度是电源控制的重要参数之一,本设计利用精确度度极高的电阻温度检测器PT100作为温度传感器,利用OP27和可调节精密并联稳压器TL431设计了恒流源电路,并将PT100上接入恒流源电路中,利用后级的差分放大电路对PT100上的温度-电压信号进行放大,再利用高性能模数转换器ADS1110进行AD转换,转换后的数据送入单片机进行查表比对,得到了精确的温度信息.通过实验证明,本系统测量温度准确,具有高可靠性和高精度的特点.%In design of ultrasonic power supply,the temperature of transducer pipe is one of the important parameters of power control.In this paper,we designed a device for measuring temperature.Firstly,a temperature sensor with high accuracy of resistance temperature detector PT100 is used,and the constant current source circuit is designed by using the OP27 and the adjustable precision shunt regulator TL431. Secondly,the PT100 is connected to the constant current source circuit, and the differential amplifier circuit is used to amplify the temperature voltage signal on the PT100. Thirdly,high performance analog to digital converter ADS1110 is used for AD conversion.Finally,the accurate temperature information is obtained while the data of conversion into the single chip microcomputer is check with table. The experimental results show that the system has high reliability and accuracy.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P29-30,130)【关键词】温度测量;传感器;电源【作者】唐军;罗德雄;杜秀君【作者单位】宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000;宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000;宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系,四川宜宾,644000【正文语种】中文课题：宜宾市重点科技计划项目+宜宾市科技局+新型大功率超声电源研制+2013GY011温度是表征物体冷热程度的物理量，温度的测量是当今工业中一个基础性课题，在很多工业场合，都需要完成温度的测量。
基于PT100的高精度温度测量电路的设计
智能感知与仪器仪表测控技术2018年第37卷第5期• 101 •基于PT100的高精度温度测量电路的设计顾吉林，刘淼，耿杨，汤宏山，王聆语，于月，吴茜(辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁大连116026)摘要：普通四线制恒流源驱动测温系统受温度电流漂移等影响，温度测量准确率很低，很难超过0.1°C 量级。
基于P T100设计了一种改进的恒流源驱动四线制 度温度测量电路，通过 温度稳定系数电阻的电 电阻电压的比值，消除了恒流源由于温度漂移等因素影响的电流变化，使得输出电 与铂电 线性关系。
L T C2492A/D信号进 ，将信号传A T M E G A32单片机，单片机进行数据处理并保存和显示数据。
实验测试结果表明，该电路温度测量的 精度和稳定性均可以达到之内，与理论值一致。
关键词：P T100;温度测量电路；高精度；四线制中图分类号:T N702文献标识码：A文章编号：000 -8829(2018)05 -0101 -03Design of a High-Precision Temperature Measuring Circuit Based on PT100G U Ji-lin,L I U Mi a o,G E N G Y a n g,T A N G H o n g-shan,W A N G Ling-y u,Y U Y u e,W U Qian(School of Physics and Electronic Technology,Liaoning Normal University,Dalian 116026, China)Abstract：The temperature measurement accuracy of the conventional four-wire constant current source driven temperature measurement system i s very low due to the interference factor of temperature current drift,i t i s difficult to exceed the order of 0. 1 C.A n improved four-wire high-precision temperature measurement circuit driven by constant current source was designed based on P T100. By sampling the ratio of high precision resistance voltage of high temperature stability coefficient to platinum resistance voltage,the current variation of constant current source due to temperature drift and other factors were eliminated,so that the output voltage ratio has a good linear relationship with the platinum resistance.The signal was sampled by L T C2492A/D converter and transmitted to A T M E G A32which processed,stored and displayed the data.The experimental results show that the temperature measurement accuracy and stability of the circuit can reach within 5%c,which i s consistent with the theoretical value.Key words:P T100；temperature measurement circuit;high precision;four-wire温度作为表征物体冷热程度的物理量，与很多物理现象和化学性质有关。
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1 系统工作原理 [ 2 - 3 ]
系统的原理框图如图 1所示 。
图 1 系统原理框图
恒流源激励 PT100 产生的电压信号经过调理 电路转换成 0V ～5V 的标准电压信号 ,送给 A /D 转 换器 MAX197,转换的数字量送给单片机 AT89S52 计算出温度值 。DS1302 时钟电路为系统提供时间 和日期 。液晶显示模块 LCD12864 用以显示温度 、 时间和日期等信息 。测量的温度数据通过 RS232 串行总线上传给计算机进行存储和处理 。
Acqu isition System Ba sed on PT100
ZHAN G X iu ta i13 , HU X uehu i2 , ZHA I Yafang1 , Q IN Changha i1 , ZHAN G J ijun1
1. A nyang Institu te of Technology, D epartm ent of E lectron ic Inform a tion and E lectrica l Eng ineering, A nyang Henan 455000, Ch ina; 2. X inyang N orm al U n iversity, College of Physics and E lectron ic Eng ineering, X inyang Henan 464000, Ch ina
Abstract: The design and experimentation of hardware and software of temperature acquisition system based on PT100 are introduced. This system is comp rised of the upper computer which is personal computer and the lower computer which is mainly composed of temperature sensor, conditioning circuits made up of instrum entation amp li2 fier AD620, A /D convertorMAX197 and m icrocontroller AT89S52. The softwares of the upper computer and lower computer are designed based on VB6. 0, and the C - language respectively. The change of the PT100’s resistance w ith temperature is converted to voltage’s variety under excitation of constant current source. Conditioning circuit carries out the magnification and conversion of the voltage signal. The output standard signal from 0V to 5 V is transported to lower computer through A /D converter MAX197. The converted digital data are sent to upper com2 puter through serial communication and are stored in and disp layed graphic result on it. The scale conversion algo2 rithm which m eets the demand of p recision, is gained w ith the linear least squares during the different temperature section for the relation between resistance and temperature by the aid ofMATLAB. The comparative tests w ith W Z2 PB - 1 type standard p latinum resistor thermometer show that the m easuring accuracy of this system is better than ± 0. 1 ℃ between 0 ℃ and 100 ℃. The test results also show that this system is credible and stable. Key words: PT100; temperature acquisition; AD620; MAX197; MATLAB; least squares; linear fitting; scale conversion EEACC : 7230; 7320R
PT100、由仪用放大器 AD620构成的调理电路 、A /D转换器 MAX197和微控器 AT89S52构成 ,上位机为 PC机 。下位机软件用 C言语编写 ,上位机软件用 VB6. 0设计而成 。在恒流源的激励下 , PT100的阻值随温度的变化转换成电压的变化 ,调理电路对 电压信号进行放大 、变换 ,输出 0 V ～5 V 的标准信号 ,经 A /D 转换送下位机 ,再通过串行通信上传给 PC机进行存储 、显示和 图形化 。系统采用分段线性化算法 ,利用 MATLAB软件进行最小二乘法线性拟合 ,得到不同温度区间上的标度变换算法 。与 W ZPB - 1型标准铂电阻温度计的对比实验结果表明该系统的测量精度优于 ±0. 1 ℃,系统工作稳定 、可靠 。
在 0 ℃～100 ℃区间上进行线性拟合 ,得到温 度与电阻关系模型 :
T0 = 2. 596 7R - 259. 915 7, 0 ℃～100 ℃ 该模型最大理论误差为 0. 2467 8 ℃,精度低于 ±0. 1 ℃,应对温度区间进行细分 。 把 0 ℃～100 ℃划分为 0 ℃～50 ℃、50 ℃～ 70 ℃、70 ℃～100 ℃三段 ,根据分度表 ,利用一阶最 小二乘法分别对各温度段进行拟合 ,得到温度与电 阻关系模型 :
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传 感 技 术 学 报
温度与阻值的关系不是线性关系 ,为提高测量精度 , 应进行分段线性化处理 , 在较小的温度范围内用式 T =AR - B 进行近似表示温度与阻值的关系 ,用最 小二乘法进行线性拟合 。可以用 MATLAB7. 0 的 polyfit (R, T, 1)命令进行拟合 。 3. 1 温度与电阻关系式的拟合
该系统以铂热电阻 PT100 为温度传感器 ,测量范 围为 0 ℃～100 ℃,测量的分辨率为 ±0. 1 ℃。从 硬件电路和软件算法设计上保证了测量精度和可 靠性 [1 ] 。
收稿日期 : 2010 - 01 - 06 修改日期 : 2010 - 01 - 26
第 6期
张修太 ,胡雪惠等 :基于 PT100的高精度温度采集系统设计与实验研究
第 23卷 第 6期 2010年 6月
传感技术学报
CH INESE JOURNAL OF SEN SORS AND ACTUA TORS
Vol. 23 No. 6 Jun. 2010
The D esign and Exper im en ta l Study of High Prec ise Tem pera ture
第 23卷
T1 = 2. 577 4R - 257. 793 0, 0 ℃～50 ℃ T2 = 2. 604 9R - 261. 025 0, 50 ℃～70 ℃ T3 = 2. 624 0R - 263. 468 3, 70 ℃～100 ℃ 三个模型最大理论误差分别为 0. 056 626 ℃、 0. 018 787 ℃和 0. 019 380 ℃,能够满足精度要求 。 3. 2 标度变换 由恒流源电路和调理电路可以知道 , A /D 转换 器的输入电压 Uad = GI ( R - R0 ) , Uad对应的数字量 为 AD , 由 模 拟 量 与 数 字 量 的 对 应 关 系 可 得 Uad /AD = 5 /4 096,根据线性拟合结果 T =AR - B ,可 以求得标度变换表达式 :
入偏置电流小 ,精度高 ,增益设置和调节简单 。在 AD620的 1脚和 8脚之间外接一个电阻 RG 就可以 设置放大电路的增益 ,增益 G = 1 + 49. 4 kΩ /RG。
系统的测量范围是 0 ℃～100 ℃, PT100对应的电 阻值为 100Ω～138. 51Ω,由恒流源电路可知 , PT100对 应的输出电压也是调理电路的输入为 170. 67 mV ～ 236. 39 mV,调理电路的输出电压为 0 V ～5 V。因此 , 调理电路应完成输入电压与输出电压的对应变换 ,即 170. 67 mV 与 0 V、236. 39 mV 与 5 V、236. 39 mV 170167 mV = 65. 72 mV 与 5 V 的对应变换。由以上分 析可知 ,两级放大电路的总的增益为 G = 5 /0. 065 72≈ 76。第一级放大电路的增益确定为 - 19倍 ,第二级为
基于 PT100的高精度温度采集系统设计与实验研究
张修太 13 ,胡雪惠 2 ,翟亚芳 1 ,秦长海 1 ,张继军 1
1. 安阳工学院电子信息与电气工程系 ,河南 安阳 455000; 2. 信阳师范学院物理电子工程学院 ,河南 信阳 464000
摘 要 :介绍了温度采集系统的硬件 、软件设计和实验研究 。系统由下位机和上位机构成 ,下位机硬件主要由温度传感器
- 4 倍。图 3 中的 R5 和 R6 构成的偏 置电 路实 现 170167 mV与 0 V的对应变换。