1 引言
    目前工業(yè)化作業(yè)工作溫度非常寬泛，若要準確測量溫度需采用智能溫度控制儀,。因此,，該智能溫度控制儀以熱敏電阻外加恒流源作為溫度傳感器，將溫度信號以電壓信號形式采集,，經放大A／D轉換器轉換,，傳輸至單片機處理，便得到溫度值,，并在數碼管上顯示,。該儀表處理速度快，精度高,，應用廣泛,，諸如高溫熔爐、工業(yè)冶金,、水溫測量等領域,。

2 系統(tǒng)硬件設計
    圖1為該系統(tǒng)硬件設計的結構框圖，主要由傳感器,、顯示,、A／D轉換采樣、單片機控制單元,、串口通信,、人機交互等模塊組成。

2．1 傳感器模塊
    傳感器模塊采用PT一100型熱敏電阻,，其阻值隨溫度升高而升高,，PT-100加恒流源,，其測量溫度范圍受PT一100耐溫的影響．范圍為一50℃～620℃。PT一100是一個前端為金屬,，后端為導線的熱敏電阻,，若將其包裹防腐蝕、耐高溫材料,，則可將作為探頭探進高溫熔爐,、低溫冰窖，實現溫度測量,。PT-100熱敏電阻自帶兩根導線,，將其兩線改成四線制測量，可有效消除引線電阻(即將傳感器的信號傳到遠方二次儀表之間的連接導線或電纜)影響,，使測量結果更準確,。圖2為傳感器前端接口電路，通過調節(jié)器TL43l給電路中的恒流源提供基準電壓V-ref為2．49l V(基準電壓范圍為2．440～2．550 V),。這里選取2．491 V電壓,，便于后續(xù)數字量計算。將基準電源接至放大器0P07,，為PT-100提供恒流源,。

    由于該系統(tǒng)設計采用的PT一100是無源傳感器，因此需設計傳感器接口電路,。該接口電路可提供一個恒流源接入,，使阻值轉換成電壓值。其恒流值為2．491 V,，2．5 kΩ≈1 mA,。圖2中R2為精密電阻，能夠提供穩(wěn)定恒流值,，無溫漂,。并在算法中加入軟件濾波，可將外界干擾降至最低,。

 

2．2 A/D轉換器采樣模塊
    探針式智能溫度控制儀采樣模塊主要是由基準器件A／D轉換器AD623和AD7705組成,，由于所采集的溫度傳感器電壓為毫伏級，所以需通過具有放大功能的AD623完成,，其電壓放大倍數由RC決定,，放大倍數G=(100 kΩ/RG)+1。由于傳感器輸出電壓為80～320 mV,，基準電壓2．491 V,，故選取RG為20 kΩ，則放大倍數G≈6。經運放放大,，其輸出電壓信號為0．48～1．92V,，完全滿足輸入電壓不高于基準電壓的要求。圖3為信號放大電路,。

 

2．3 顯示模塊
    如圖4所示,，在單片機和LED顯示之間接入一串入／并出的鎖存器74HC595，驅動LED燈,。單片機I／O接口控制4個LED數碼管的位選,，利用三極管的飽和、截止特性,。數碼管通過4根位選線與接三極管相連,。單片機I／0接口向移位寄存器逐位移入8位二進制數，在上升沿信號時,，存儲器移入1位二進制數。存滿后,，單片機控制存儲器輸出8位二進制數,，點亮對應數碼管，這樣可減少單片機資源消耗,。

3 系統(tǒng)軟件設計
3．1 溫度算法
    圖5為信號變換框圖,，由電阻值可得數字量，反之單片機對A／D轉換器采樣的數字量進行處理,，可通過公式2．5×(數字量／65．536)計算輸入的模擬電壓值,，逆推出電阻值。由于熱敏電阻PT-100阻值與溫度具有分段接近線性的特征,，并參考PT一100阻值與溫度的對照表,，將溫度值每10℃分作一組與對應電阻值求其斜率，可根據單片機采樣的數字量計算出相應的溫度值,。

 

 

3．2 程序流程設計
    圖6為該系統(tǒng)軟件設計的主程序流程,，其子程序包括數模轉換、按鍵中斷,、電阻值線性變換等,。智能溫度控制儀采用VB編寫上位機程序，主板和上位機串口連接,，通過上位機觀察實驗數據,，且不受存儲范圍限制。VB程序通過MSComm控件與下位機串口連接,，并將采集的數據傳給上位機,，進而儲存在硬盤中。

4 實驗結果
    將上位機采集的數值存儲至計算機,，經整理得出如表1所列結果,，該智能溫度控制儀采用軟件濾波,、延時去抖等方法顯示程序，使溫度值穩(wěn)定顯示,，其數據顯示測量誤差不超過1％,，則可用于那些對環(huán)境和精度要求較高的應用領域。

5 結論
    在惡劣環(huán)境下,，探針式智能溫度儀表能夠準確測量溫度,。在保證單片機及其各器件正常工作的情況下．探針式的溫度傳感器能夠測量熔爐、冰洞等惡劣環(huán)境下的溫度,。這種對外界要求不太高的溫度傳感器,，可將其與中央處理單元分開使用，無需考慮溫度控制儀工作環(huán)境是否影響主板工作,。