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摘 要

温 度 是 测 控 的 四 大 参 数 之 一，它 在 工 业 生 产、生 活 应 用 和 科 学 研 究 中 是 一 个 非 常 重 要 的 物 理 量 ，也 是 非 常 重 要 的 参 数 。 在今天的世上，无论是在平常生活中，还是在产业和营业来往，甚至学术研究，温度这个重要的参数在我们日常生活中其中非常重要的作用。

本次设计的测温系统主要应用工业领域。它实现方法是先利用Pt100温度传感器将温度量转化为电学量，采用经典的电桥电路进行测量，电桥桥臂上的电阻采用精密电阻，可以提高系统精确性，然后进行放大、A/D转换，接着将收集到的信息传输到MCU中，MCU经过计算处理以后，输出给4-20mA转换器，这样就把温度信号转化为标准的电流信号。

关键词： 铂电阻 温度变送器 单片机

Design of Pt100 Temperature Transmitter

Abstract

Temperature is one of the four parameters of measurement and control, it is in industrial production, life applications and scientific research is a very important physical quantity, is also very important parameters. In today's world, both in normal life and in industry and business dealings, and even academic research, temperature is a very important parameter for us. It is a part of our daily life.

The method is to first use the Pt100 temperature sensor to convert the amount of temperature into electrical quantity. It is measured by the classical bridge circuit. The resistance of the bridge bridge is made of precision resistance, which can improve the system accuracy and then amplify it. A / D conversion , Then the signal input to the microcontroller, the microcontroller after the calculation process, the output to the 4-20mA converter, so put the temperature signal into a standard current signal.

Key words: Platinum resistance; Temperature Transmitter；Single chip

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1论文课题背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1常见测温方式： 2

1.2.2变送器的分类 3

1.3 课题研究的目的、意义和主要内容 5

1.1.1 课题研究的目的 5

1.3.2 课题研究的意义 5

1.3.3 课题研究的主要内容 5

第二章 基于Pt100的设计思路 6

2.1系统设计的整体思路 6

2.2测温系统的硬件选型 6

2.2.1铂电阻 6

2.2.2电路硬件的选型 8

第三章 测温系统的硬件设计 10

3.1 系统硬件电路设计 10

3.1.1 Pt100电桥电路 10

3.1.2 放大电路 11

3.1.3 A/D转化电路 12

3.1.4 主控模块 13

3.1.5 电气隔离电路及4-20mA输出电路 14

3.1.6 供电电路 15

3.1.7 JTAG电路 16

3.1.8 模拟地与数字地的处理 17

第四章 测温系统的软件设计 19

4.1系统程序设计 19

4.1.1 主程序设计思路 19

4.1.2 AD转换软件设计 20

4.1.3 AD5420软件设计 22

4.1.4 在线编程功能 24

第五章 结果与分析 25

第六章 总结和展望 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

1.1论文课题背景和意义

温度的检测目前的方法非常多，通过查找文献以及参考书籍，了解到目前主要的测温系统的方式跟方法，并且了解到这些方式的优缺点，下面简单介绍一下目前常见的测温方式^[1]。它也是一个我们的日常生活的组成部分。当天气炎热时，我们使用空调以控制温度。温度得到控制在一定范围内实现恒定温度让我们感到舒适。在烹饪，根据不同成分不同温度是必要的。控制成分的温度在创造美味的膳食中发挥关键作用。在工业和学术研究，温度决定产品质量，公共安全和可靠性实验数据。我们研究温度如何最好控制以满足我们的需要和目标。自动程序控制在工业系统中起着重要作用。自动控制概念从人类扩展控制并且是人类控制所必需的。例如，将散热器加热到一定温度以加热液体^[2]。

1.2 国内外研究现状

温度变送器是将温度非电学量转化为可传输的连续稳定信号的设备，广泛应用于各种工业测控系统中^[3]。随着自动化技术的发展，对温度变送器有了更高的要求，传统的模拟式温度变送器具有的固有的缺点已不能满足控制系统的要求。列举如下^[4]：

（1）可依赖性差：非数字信号传输不仅精确度低，且易受外界的影响。因此，为提高体系测温的精确度采用了后期处理，结果增加了经济损耗。

（2）一对一结构：仪器与传输导线是一对一结构，这样就会使整个系统的走线变得非常复杂，对于安装成本比较高，安装周期也比较长，对于后期的维修保护变得更加困难。

（3）互换性差：在不同生产工业测温系统的厂家，就有不同的技术参数，虽然说是不同厂家都使用的是标准的（4-20mA）输出，但是因为各种参数的不同，导致了不同厂家的仪器不能交互使用，这就导致了用户选择了一种厂家的仪表，就会连续使用这家公司的仪表。

（4）失控状态：对于现场使用的以便，非现场操作人员在中控室内不能够及时了解到现场仪表的的状况，也不能对仪表进行参数修改，也不能对其发生的故障进行及时的修改，现场仪表故障造成严重后果的事情非常的多。

1.2.1常见测温方式：

（1）压力式测温系统^[5]

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