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1．4 Pt100測溫電路

系統的測溫模塊由兩個1 kΩ電阻，一個電位器和Pt100組成橋式測溫電路。橋式測溫原理如圖5所示。

電橋的輸入電壓通過TL431穩壓至2．5 V，經過測量得到電橋實際輸入電壓為2．49 V。電橋的4個橋臂中的一個橋臂采用電位器，因為通過調解電位器可以調整輸入到運放的差分電壓信號大小，設計中用此電位器來調整零點。

Pt100數據手冊推薦使用LM358芯片放大差分信號，由于LM1117提供給運放的電壓只有3．3 V，供電電壓過低會導致運放工作不正常，電壓放大倍數和理論計算的放大倍數誤差很大，這樣直接導致放大倍數不穩定，影響測溫精確度。經過比較選擇發現INA126精密儀器儀放大器，具有高精度，低噪聲差分信號采集的優點，它的兩個運放設計提供卓越性能具有非常低的靜態電流(175 mA／chan)，結合寬工作電壓范圍±1．35～±18 V的，使其成為高性能的運算放大器。所以改用INA126作為運算放大器，經過測試發現放大倍數穩定。系統中放大倍數約等于6．27倍。由于INA126需要雙電源供電，所以使用ICL7660進行電壓轉換，這樣可以輕松得到負電壓對INA126進行雙電源供電。通過INA126對電橋信號進行差分放大。橋式差分放大電路圖如圖6所示。

對電位器R6進行零點調整可以得到U_=50．012 mV。INA126對U+和U_進行差分放大，放大后電壓U0=F×(U+-U_)，F是電壓放大倍數，經過測量得到F=6．27。所以

這樣得到Pt100的電阻值與經過INA126放大后的電壓關系，把U0送入A／D，通過A／D轉換，單片機算出Pt100的電阻值，然后查表，查到的電阻值與表中的相近時，得出此時的溫度值，然后送出數據在液晶屏上顯示。

2 軟件設計

系統的軟件包括溫度采集部分、A／D轉換模塊，接收結果處理顯示部分。整個程序采用C語言編寫，采用模塊化程序設計。

設計采用Pt100模擬溫度傳感器采集數據，單片機通電后，Pt100由于溫度變化，引起電阻發生變化，進而橋式測溫電路的電壓值發生變化，經過差分放大、A／D轉換后送入單片機。單片機始終等待A／D轉換值的到來，因為本設計只需要測量溫度，所以沒有采樣周期，讀取A／D值的程序放入無限循環中。在設計中，由于Pt100的電阻值和溫度不成線性關系，所以設計用Matlab擬合函數創建一個電阻值一溫度對應表格，查表得到溫度值。程序開始后，先對液晶屏、A／D進行初始化處理，然后確定液晶屏在空閑狀態，調用液晶寫地址指令函數，使液晶屏分兩行顯示，接著調用液晶寫數據函數在第1行寫入溫度計的英文Thermometer，第2行寫入查表得到的溫度值。

A／D模塊，首先對A／D初始化，然后把A／D的CS管腳、時鐘脈沖CLK拉至高電平，接著把CS拉至低電平開始采樣。在寫程序的時候要注意先發送給A／D兩個下降沿脈沖，然后才開始采樣數據。實驗證明，如果直接進行采樣，會導致采樣數據誤差很大。采樣完成后給CS管腳拉至高電平，停止采樣，返回數值。接著進行下一組數據的采樣。主程序流程圖如圖7所示。

3 系統測試

液晶模塊的硬件電路接好后，接通電源，調節與LCD連接的電位器，使液晶顯示亮度適中，顯示結果與預期結果相同，液晶模塊測試正常。開啟電源，Pt100開始測溫，利用水銀溫度計做參考，計算Pt100溫度測量誤差。Pt100溫度測量結果如表1所示。

由于設計的溫度計精度只有1℃，所以小數點后的溫度值都為0，經過測試計算，溫度測量的平均誤差為2．5％。

4 結束語

在程序模塊，開始沒有利用查表法，直接用公式進行計算，誤差較大。經過不斷地修改，發現查表法很好地解決了這個問題，在系統的大范圍測溫中，這個誤差在高溫環境下影響不大。系統可以用于高溫環境中，測溫準確、操作方便、成本低廉，有較高的實用性。還可以經過改善做成無線收發系統，成為遠距離測溫控制系統。