CN105738005A - 基于阻值比较法的高精度测温系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种基于阻值比较法的高精度测温系统。在本次基于阻值比较法的高精度测温系统的设计中，所设计的是以铂热电阻作为温度信号采集元件、模数转换器、单片机作为控制单元、液晶作为显示器件的温度测量电路。在电路中将热电阻和已知阻值的参考电阻串联在一起，由5V电源进行供电。热电阻会感知温度的变化并产生相应的电压变化，该电压信号在经过模数转换器转化成数字信号并由单片机系统进行读取；单片机系统会把读取到的数字信号进行识别处理和校准，并且换算成与温度对应的数字信号，传递给液晶显示器由显示器输出温度值。

Description

基于阻值比较法的高精度测温系统

技术领域

本发明涉及的是一种温度测量系统，特别涉及一种基于阻值比较法的高精度测温系统。

背景技术

温度是表征物体冷热程度的物理量，是国际单位制里七个基本物理量之一。无论是在农业、工业、科学研究、国防和人们的日常生活的各个方面中，温度测量和控制都成为极为重要的课题。在工农业、科学研究、国防科技等领域中，温度控制精度是尤为重要的，其中温度测量正是温度控制的外在表现。在测温领域中对温度的测量一般都会转变为对电阻的测量，所以对电阻的精密测量显得尤为重要。温度测量的准确性主要是由测温电路的准确性来决定的，其中测温电路、激励电源以及采样电路是决定测温电路的准确性的关键因素。

基于阻值比较法的测温电路具有测温范围大、准确度高、性能稳定等优点，是一种比较理想的测温方法，在工业上得到了广泛应用。但是，由于铂电阻受到自身误差、电阻测量的系统误差和环境温度、引线等影响，温度测量精度不能达到很高，使用时会受到一定的限制。因此，研究基于阻值比较法的高精度测温系统，对于提高测温精度具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服传统阻值比较法的测温方法受到的铂电阻受到自身误差、电阻测量的系统误差和环境温度、引线等影响，温度测量精度不能达到很高，使用时会受到一定的限制，达到高精度测量的方法。

本发明是这样实现的：

在本次基于阻值比较法的高精度测温系统的设计中，所设计的是以Pt1000铂热电阻作为温度信号采集元件、AD7712作为模数转换器、MSP430F149单片机作为控制单元、LCD1602液晶作为显示器件的温度测量电路。在电路中将Pt1000热电阻和已知阻值的参考电阻串联在一起，由5V电源进行供电。热电阻Pt1000会感知温度的变化并产生相应的电压变化，该电压信号在经过模数转换器AD7712转化成数字信号并由单片机系统进行读取；单片机系统会把读取到的数字信号进行识别处理和校准，并且换算成与温度对应的数字信号，传递给液晶显示器由显示器输出温度值。由于选用的芯片的功能的不同，该测温电路可以分为电源驱动电路、A/D转换电路、单片机控制电路、液晶显示电路等各功能电路。

本次设计中软件的主要功能是：集成的A/D转换器AD7712将获取到的由温度传感器Pt100所测量到的物理信号通过A/D转换成数字信号，然后送入到单片机MSP430F149中进行校准，最后将校准后的数字信号由液晶显示器1602显示出来。应用模块化编程的思想，将系统软件分成主程序、数据采集程序、数据转换程序和数据显示程序等几部分，这样就可以实现系统的功能。系统主程序是整个系统软件中最重要的部分，它是用来管理测温电路的所有能实现的功能。主程序是系统软件的主体，它可以将其他子程序模块有机地联系在一起，构成一个整体，在不同的操作请求时调用与之相对应的子程序，完成功能的实现。对于数据采集、转换、显示等子程序来说，它们是用来完成与测温有关的控制任务的，这些控制任务有温度测量、A/D转换、液晶显示等。

测温电路选用MSP430F149单片机作为控制单元的原因就是该系列的单片机具有超低功耗的特点，所以在设计系统软件的时候就要考虑到低功耗的要求。对于一些电路使用不到的单片机外设，可以关闭电源停止供电，对于外围的元件实行电源管理方式，避免增加功耗。在软件编写的时候要设置好I/O端口的工作状态，保证测温电路只在有操作请求的时候会从休眠模式中醒来执行操作，在其他大部分时间中都处于低功耗模式，降低系统的功耗。

本发明的优势和特点：

（1）克服传统阻值比较法的测温方法受到的铂电阻受到自身误差、电阻测量的系统误差和环境温度、引线等影响，使得温度测量能达到较高精度，减少使用的限制。

（2）主控芯片采用低功耗的MSP430F149，测温电路只在有操作请求的时候会从休眠模式中醒来执行操作，在其他大部分时间中都处于低功耗模式，降低系统的功耗。

附图说明

图1为系统原理结构图；

图2为系统软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，图1是本发明的系统原理结构图。在本次基于阻值比较法的高精度测温系统的设计中，所设计的是以Pt1000铂热电阻作为温度信号采集元件、AD7712作为模数转换器、MSP430F149单片机作为控制单元、LCD1602液晶作为显示器件的温度测量电路。在电路中将Pt1000热电阻和已知阻值的参考电阻串联在一起，由5V电源进行供电。热电阻Pt1000会感知温度的变化并产生相应的电压变化，该电压信号在经过模数转换器AD7712转化成数字信号并由单片机系统进行读取；单片机系统会把读取到的数字信号进行识别处理和校准，并且换算成与温度对应的数字信号，传递给液晶显示器由显示器输出温度值。由于选用的芯片的功能的不同，该测温电路可以分为电源驱动电路、A/D转换电路、单片机控制电路、液晶显示电路等各功能电路。

结合图2，图2是系统软件流程图。本次设计中软件的主要功能是：集成的A/D转换器AD7712将获取到的由温度传感器Pt100所测量到的物理信号通过A/D转换成数字信号，然后送入到单片机MSP430F149中进行校准，最后将校准后的数字信号由液晶显示器1602显示出来。应用模块化编程的思想，将系统软件分成主程序、数据采集程序、数据转换程序和数据显示程序等几部分，这样就可以实现系统的功能。系统主程序是整个系统软件中最重要的部分，它是用来管理测温电路的所有能实现的功能。主程序是系统软件的主体，它可以将其他子程序模块有机地联系在一起，构成一个整体，在不同的操作请求时调用与之相对应的子程序，完成功能的实现。对于数据采集、转换、显示等子程序来说，它们是用来完成与测温有关的控制任务的，这些控制任务有温度测量、A/D转换、液晶显示等。

测温电路选用MSP430F149单片机作为控制单元的原因就是该系列的单片机具有超低功耗的特点，所以在设计系统软件的时候就要考虑到低功耗的要求。对于一些电路使用不到的单片机外设，可以关闭电源停止供电，对于外围的元件实行电源管理方式，避免增加功耗。在软件编写的时候要设置好I/O端口的工作状态，保证测温电路只在有操作请求的时候会从休眠模式中醒来执行操作，在其他大部分时间中都处于低功耗模式，降低系统的功耗。

Claims (3)

1.一种基于阻值比较法的高精度测温系统，其特征是：在本次基于阻值比较法的高精度测温系统的设计中，所设计的是以Pt1000铂热电阻作为温度信号采集元件、AD7712作为模数转换器、MSP430F149单片机作为控制单元、LCD1602液晶作为显示器件的温度测量电路；在电路中将Pt1000热电阻和已知阻值的参考电阻串联在一起，由5V电源进行供电；热电阻Pt1000会感知温度的变化并产生相应的电压变化，该电压信号在经过模数转换器AD7712转化成数字信号并由单片机系统进行读取；单片机系统会把读取到的数字信号进行识别处理和校准，并且换算成与温度对应的数字信号，传递给液晶显示器由显示器输出温度值；由于选用的芯片的功能的不同，该测温电路可以分为电源驱动电路、A/D转换电路、单片机控制电路、液晶显示电路等各功能电路。

2.根据权利要求1所述的基于阻值比较法的高精度测温系统，其特征是：本次设计中软件的主要功能是：集成的A/D转换器AD7712将获取到的由温度传感器Pt100所测量到的物理信号通过A/D转换成数字信号，然后送入到单片机MSP430F149中进行校准，最后将校准后的数字信号由液晶显示器1602显示出来；应用模块化编程的思想，将系统软件分成主程序、数据采集程序、数据转换程序和数据显示程序等几部分，这样就可以实现系统的功能；系统主程序是整个系统软件中最重要的部分，它是用来管理测温电路的所有能实现的功能；主程序是系统软件的主体，它可以将其他子程序模块有机地联系在一起，构成一个整体，在不同的操作请求时调用与之相对应的子程序，完成功能的实现；对于数据采集、转换、显示等子程序来说，它们是用来完成与测温有关的控制任务的，这些控制任务有温度测量、A/D转换、液晶显示等。

3.根据权利要求2所述的基于阻值比较法的高精度测温系统，其特征是：测温电路选用MSP430F149单片机作为控制单元的原因就是该系列的单片机具有超低功耗的特点，所以在设计系统软件的时候就要考虑到低功耗的要求；对于一些电路使用不到的单片机外设，可以关闭电源停止供电，对于外围的元件实行电源管理方式，避免增加功耗；在软件编写的时候要设置好I/O端口的工作状态，保证测温电路只在有操作请求的时候会从休眠模式中醒来执行操作，在其他大部分时间中都处于低功耗模式，降低系统的功耗。