基于单片机的温度测量系统设计.docx

基于STC单片机的温度测量系统的研究

摘要：本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足，提出了一种基于STC单片机，采用Pt1000温度传感器，通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了，铂热电阻测量温度的原理，基于STC实现铂热电阻阻值测量，牛顿迭代法计算温度，给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证，该系统测量精度高，线性好，具有较强的实时性和可靠性，具有一定的工程价值。
关键词：STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。

StudyofTemperatureMeasurementSystembasedonSTCsinglechipcomputer
ZhangYapeng,WangXiangting,XuEnchun,WeiMaolin
Abstract:AmethodtoachievetemperatureMeasurementbytheIndirectMeasurementtheresistanceofplatinumthermistorisproposed.ItisrealizedbythesinglechipcomputerSTCwithPt1000temperaturesensor.TheshortcomingsofavailablemethodswhoseLinearity,Sensitivity,andvibrationresistanceareworseareovercamebytheproposedmethod.Thispaperemphasizesonthefollowingaspects:theprincipleoftemperaturemeasurementbyusingplatinumthermistor,themeasurementofplatinumthermistor’sresistancebasedonSTCsinglechipcomputer,thecalculatingtemperaturebyNewtonIterationMethod.Partsofhardwareandsoftwarearegiven.Theexperimentalresultsdemonstratethattheprecisionandlinearityofthemethodissuperior.Itisalsosuperiorinreal-timecharacterandreliabilityandhasacertainvalueinengineeringapplication.
Keywords:STCsinglechipcomputer，Pt1000temperaturesensor，platinumthermistor’sresistance，NewtonIterationMethod
0引言

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。
目前在国内，应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。
(1)热电偶的温度测量范围较广，结构简单，但是它的电动势小，灵敏度较差，误差较大，实际使用时必须加冷端补偿，使用不方便。
(2)集成式温度传感器是新一代的温度传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点，适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵，在国内测温领域的应用还不是很广泛。
(3)热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点，但其阻值与温度变化成非线性关系，在测量精度较高的场合必须进行非线性处理，给计算带来不便，此外元件的稳定性以及互换性较差，从而使它的应用范围较小。
（4）铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它
的价格相对于热敏电阻要高一些，但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范围内的稳定性较好，故其在工业测温领域应用较广。
本文提出的一种以STC单片机为控制核心，采用PT1000铂热电阻温度传感器作为测温元件的温度测量系统，能解决温度测量线性度、灵敏度、抗振动性能较差，测量范围较小的不足，精度较高，方便实用。

1系统总体方案
该温度测量系统主要由温度传感器、信号调理电路、STC单片机计算转换模块、温度显示模块组成。其中信号调理电路由信号滤波电路和信号放大电路组成。图1为基于STC单片机的温度测量系统的结构图。

图1基于STC单片机的温度测量系统的结构图

STC单片机作为本系统的核心，采集经滤波电路和放大电路进行滤波和放大处理后的PT1000温度传感器阻值信号，并由其片内10位A/D转换模块对阻值信号进行模数转换，一定的算法把阻值信号计算为温度，并控制液晶显示模块直观的