• PT100温度传感器在单片机项目化实训中的应用 不要轻易放弃。学习成长的路上,我们长路漫漫,只因学无止境。


      摘 要:按照名目化教养的需求,哄骗PT100温度传感器设计一款单片机数码温度显现器。文中次要论说了PT100温度传感器的测温情理、软硬件完成方式以及名目实训进程。(本文原刊于煤矿开采2014年5月) 下载论文网   关键词:PT100温度传感器;运算放大器;IAP15F2K60S2;在线仿真   温度计是现实生活中一重要实用物品,将该产物举行名目化教养设计可极大进步先生的深造积极性。可将其剖析为数码管显现子名目、按时器中缀使用子名目、串行通讯子名目、AD模数转换子名目,并可扩展按键输出、报警输出子名目。该名目基础包罗了单片机教养的次要内容:输出/输出口使用、中缀、按时器、串行口、模数转换等。经由进程名目剖析,使先生把握单片的基础布局、情理、法式设计与使用零碎开发进程。每次实训停止后,大都先生都甚至想出资并强烈要求把自已的实训作品带走。若将该名目举行产物化可进一步推进单片机教养向生产性实训靠拢。   PT100铂热电阻00C时其电阻值为100Ω,1000C时电阻值为138.5Ω,其电阻值跟着温度的升高近似线性增大,其阻值随温度转变的盘算公式为:   -200  图1 PT100温度阻值线性化   0≤t<850℃ Rt=R0(1+At+Bt2)   由上述公式可看出PT100阻值与温度的关连濒临于抛物线。为了减化编程,本实例中将PT100电阻和温度线性化,如图1在法式中把温度区间分段,分段区间内其电阻值与温度近似成正比,得   T=K(Rt -100)=K Rt -100K=K Rt ?CB 式(1)   由图1知K=100/(138.5-100)≈2.5974   统过转变其比例系数K并减去一批改常数B使其更濒临于现实温度。这比查PT100阻值-温度关连分度表要容易的多,精确度也可完成较高。   图2是PT100的放大电路,PT100热电阻电压采样采纳电阻分压桥式电路,TL431是稳压二极管,经由进程电阻R1使电压不变在2.5V,防止电源电压的颠簸影响采样电压的不变。PT100在零度时的电阻为100Ω,与电阻R2串联分压送运算放大器正向输出端;R3和R4分压送运算放大器负向输出端;理论上零度时正负输出端压差为0,跟着温度的升高,每升高一度,PT100阻值添加0.390C,流过PT100的电流为1mA,即温度每升高一度,前级运算放大器正负输出端压差升高0.39mV。运算放大器采纳LM258单电源运放,事情电压为+5V,即满量程输出为0~5V,为了防止放大倍后超过5V限幅,限定运算放大器输出幅宽4V。已知流过PT100的电流为Ii(1mA),Pt100的阻值为Rt。PT100在5500C的阻值为297.49Ω,取整数值300Ω。设放大倍数为A,盘算A值如下。   Ii*(Rt-100)*A<4   0.39*10-3(300-100)*A<4   A<51   即放大倍数应小于51,取50,可丈量温度规模为00C ~5500C。   设运算放大器输出压差为Vi,输出电压为Vo,有   Vo=A*Vi=A*Ii*(Rt-100)   上式中A=50,Ii=1mA。得:   Vo=50*1*10-3*(Rt-100)=0.05(Rt-100) 式(2)   放大后的旌旗灯号送单片机ADC0模数转换输出接口,经由进程8位AD转换将模仿电压Vo转换为数字量n。   Vo=V*n/256   已知单片机AD转换事情电压为5V,得:   Vo=5*n/256 式(3)   由式(2)和式(3)得   0.05(Rt-100) =5*n/256   Rt=100*n/256+100 式(4)   图2 PT100旌旗灯号放大电路   由式(1)和式(4)可盘算得出温度T。   若按上述划定温度丈量规模为5500C,单片机AD采样用8位AD转换器,则其无效丈量精度小于550/256,即丈量精度约莫20C。若要进步测理精度,可采纳更高位AD转换器(比方12位AD转换器,无效丈量精度550/4096,小于0.20C。),或缩小温度丈量规模(00C ~500C),并增大运算器放大倍数。   IAP15F2K60S2单片机外部

    暮气有一10位AD转换器。IAP15F2K60S2单片机不仅存在ISP/IAP在线编程功效,哄骗其外部

    暮气的监控法式还可举行在线仿真,便当法式调试,又节流本钱

    撑持,出格合适教养。哄骗IAP15F2K60S2单片机的1.0模仿输出接口采集模仿旌旗灯号,转换成数据旌旗灯号后按照式(4)记算电阻值Rt,而后按照式(1)记算温度T。别的由于运算放大器和电阻误差的存在,按照现实温度将显现了局做微调。C3、C4是运算放大器LM258的电源滤波电容,C4是高频旁路电容,电容C6对运算放大器输出滤波。   考虑到ADC0809是单片机教养中经常使用模数转换接口芯片,名目中扩展了ADC0809接口芯片的使用,ADC0809芯片外部

    暮气不时钟电路, ADC0809的CLK为时钟输出端,其频次应小于640KHz,本实例顶用单片机的按时器1发生一400KHz的时钟作为ADC0809的事情时钟。模仿输出使用通道IN0,转换后的数据输出到单片机的P0口。为了更好的懂得ADC0809的模仿转换进程,在硬件和软件设计上不采纳总线体式格局,而是用单片机的三个I/O口别离发生地点锁存ALE/启动转换旌旗灯号ST、转换停止判别旌旗灯号EOC、允许转换了局输出旌旗灯号OE。   图4 三极管标识及引脚图   显现电路采纳数码管动太扫描体式格局,目的在于加强对单片机基础知识的懂得。进一步懂得数码管静态显现和静态扫描情理及使用,把握数码管静态扫描编程。并在名目中添加了按键调解电路,报警电路,串口通讯。名目实例基础包罗了51单片机次要知识点。为了减小AD采样时期电源颠簸,在AD转换时期应防止单片机I/O口的状态转变,名目顶用按时器T0每按时1ms采样一次,并对10次采样值求和取均匀举行数值滤波。   实训进程中最佳让先生哄骗Protel对象软件自力绘制电路情理图和PCB制板图。制造数码管、DC电源等SCH元件库,设计情理图,制造数码管、DC电源等PCB元件库,设计PCB制板图,输出CAM文件。进一步懂得元器件在情理图中引脚排列和现实封装中的对应关连。比方PNP型开关三极管在电路情理图(图4)中的三个引脚1脚(发射极E,接电源Vcc)、2脚(基极B,接1K电阻)、3脚(集电极C,接数码管阳极公众端)与其现实封装中的三个引脚的对应关连。进一步加强对电路中元器件事情情理的懂得才能。   在PCB图设计中,尽量要求先生手工步线,在手动步线进程中,对比情理图中各元器件的线路衔接关连,进一步检讨各导线间的衔接关连及步线的正确性,加深对电路的懂得与使用,为后序的软硬件调试打好坚固基础。   图5 主法式   图6 按时器T0中缀办事   对焊接实训教科书中比拟具体,再也不赘述。由于先生焊接的谙练水平和技巧才能无限,过错在劫难逃。若是把一块板子上的一切元器件都焊接完成,再调试检讨硬件线路比拟困难。咱们在实训中的做法是先焊接胜利一个小零碎,比方本例中先点亮一个数码管,或先点亮一个数码管中的一段,设计对应的数码管闪耀测试法式,此阶段可不要求数码管显现数字,仅是让单片灵活起来。这不唯一利于检讨硬件线路,还进步了同窗们的软件编程才能,进步同窗们的硬件排除才能,加强自傲力。而后再焊接其余数码管,一样要求先生一边焊接,一边测试,不首倡先生一次焊接多个元器件,直到四个数码管局部闪耀显现。这时候可要求先生编写0-9的数码显现测试法式,比方先显现0123,一秒后再显现4567,再隔一秒显现890.1带小数点显现等,到此阶段显现电路制造完成。第二阶段推荐先焊接ADC0809模数转换芯片,编写对应的单片机测试法式,将ADC0809的通道IN0接地或接电源,检讨其数字输出,测试ADC0809能万博体育新闻,意甲联赛直播万博app,英超联赛直播万博app否正常事情。最初焊接PT100和LM258运算放大电路,编写法式,测试软硬件。   IAP15F2K60S2单片机存在在线仿真调试功效,与下载器衔接仅需4根线:电源、TxD、RxD和地。经由进程stc-isp-15xx-v6.63软件配置IAP15F2K60S2单片机为仿真芯片,可举行单步、断点、实行到命令行等调试。stc-isp-15xx-v6.63法式代码下载器软件外部

    暮气集成串口调试、波特率、按时器常数盘算及法式自动天生对象,可大大简化了编程事情量,进步编程郊率。采纳USB调试接口,不需求在电路板中添加max232电平转换接口便可完成串行化数据显现及发送。   主法式次要完成按时器T0、按时器T1、串行口的初始化,挪用显现子法式和温度盘算子法式。按时器T0用于控制AD采样的频次,如图6,每50ms中缀1次,中缀20次1秒,完成每隔1秒单片机举行一次AD模数转换,并将转换数据保存在AD采样了局数组。按时器T1用于发生400KHz时钟,由其时钟输出口P3.4送模数转换结口ADC0809,用作ADC0809的时钟。按时器T1应禁止中缀。串行口次要用作法式调试时的数据显现。温度显现用4位数码管静态扫描完成,扫描频次50Hz。   图7 温度盘算   温度盘算次要包孕两个方面内容,如图7,一是对AD转换了局举行数值滤波处置,二是将处置后的数据向温度值转换。由于搅扰的存在,在采样进程中会涌现采样旌旗灯号的颠簸,为了减小搅扰形成的丈量误差,名目中配置采样10次求均匀值的方式举行滤波。在举行数值滤波驾御之后,正如开篇所述,要将AD了局转换为温度,经常使用两种方式,查表法和公式法。查表法占用存储空间,编程比拟费事,完成精度也不高;公式法比拟简略,只需求确定比例系数K和批改误差B便可。   在上述名目的基础上也可拓展声光报警电路、按键输出电路等。该名目不仅涵盖了单片机教养的基础知识点,又可在名目实训进程中强化编程训练,把握法式调试技能。经由进程调试各个模块法式,由小到大、逐步添加,而后调试主法式,再将各部分衔接举行综和调试,培育先生的法式调试才万博体育新闻,意甲联赛直播万博app,英超联赛直播万博app能。总结来讲,名目教养法是以先生为核心,以实在名目为载体,以培育先生的现实驾御技能为目的,在整个进程中边理论边深造。将被动深造变成自动探究深造,让先生在深造进程中发觉问题、思考剖析问题、解决问题,进步先生的深造自动性和着手驾御才能。(本文原刊于煤矿开采2014年5月)   作者简介   本文作者胡建波,1994年7月山东产业大学毕业,工程硕士,长期从事嵌入式教养与理论驾御,次要研究标的目的为微型盘算机开发与使用。

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