[發明專利]基于阻值比較法的高精度測溫系統

在審

• 申請號: 201410732667.0
• 申請日: 2014-12-07
• 公開（公告）號: CN105738005A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 李冰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱米米米業科技有限公司
• 主分類號: G01K7/21
• 分類號: G01K7/21
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種溫度測量系統，特別涉及一種基于阻值比較法的高精度測溫系統。

背景技術

溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是國際單位制里七個基本物理量之一。無論是在農業、工業、科學研究、國防和人們的日常生活的各個方面中，溫度測量和控制都成為極為重要的課題。在工農業、科學研究、國防科技等領域中，溫度控制精度是尤為重要的，其中溫度測量正是溫度控制的外在表現。在測溫領域中對溫度的測量一般都會轉變為對電阻的測量，所以對電阻的精密測量顯得尤為重要。溫度測量的準確性主要是由測溫電路的準確性來決定的，其中測溫電路、激勵電源以及采樣電路是決定測溫電路的準確性的關鍵因素。

基于阻值比較法的測溫電路具有測溫范圍大、準確度高、性能穩定等優點，是一種比較理想的測溫方法，在工業上得到了廣泛應用。但是，由于鉑電阻受到自身誤差、電阻測量的系統誤差和環境溫度、引線等影響，溫度測量精度不能達到很高，使用時會受到一定的限制。因此，研究基于阻值比較法的高精度測溫系統，對于提高測溫精度具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種克服傳統阻值比較法的測溫方法受到的鉑電阻受到自身誤差、電阻測量的系統誤差和環境溫度、引線等影響，溫度測量精度不能達到很高，使用時會受到一定的限制，達到高精度測量的方法。

本發明是這樣實現的：

在本次基于阻值比較法的高精度測溫系統的設計中，所設計的是以Pt1000鉑熱電阻作為溫度信號采集元件、AD7712作為模數轉換器、MSP430F149單片機作為控制單元、LCD1602液晶作為顯示器件的溫度測量電路。在電路中將Pt1000熱電阻和已知阻值的參考電阻串聯在一起，由5V電源進行供電。熱電阻Pt1000會感知溫度的變化并產生相應的電壓變化，該電壓信號在經過模數轉換器AD7712轉化成數字信號并由單片機系統進行讀取；單片機系統會把讀取到的數字信號進行識別處理和校準，并且換算成與溫度對應的數字信號，傳遞給液晶顯示器由顯示器輸出溫度值。由于選用的芯片的功能的不同，該測溫電路可以分為電源驅動電路、A/D轉換電路、單片機控制電路、液晶顯示電路等各功能電路。

本次設計中軟件的主要功能是：集成的A/D轉換器AD7712將獲取到的由溫度傳感器Pt100所測量到的物理信號通過A/D轉換成數字信號，然后送入到單片機MSP430F149中進行校準，最后將校準后的數字信號由液晶顯示器1602顯示出來。應用模塊化編程的思想，將系統軟件分成主程序、數據采集程序、數據轉換程序和數據顯示程序等幾部分，這樣就可以實現系統的功能。系統主程序是整個系統軟件中最重要的部分，它是用來管理測溫電路的所有能實現的功能。主程序是系統軟件的主體，它可以將其他子程序模塊有機地聯系在一起，構成一個整體，在不同的操作請求時調用與之相對應的子程序，完成功能的實現。對于數據采集、轉換、顯示等子程序來說，它們是用來完成與測溫有關的控制任務的，這些控制任務有溫度測量、A/D轉換、液晶顯示等。

測溫電路選用MSP430F149單片機作為控制單元的原因就是該系列的單片機具有超低功耗的特點，所以在設計系統軟件的時候就要考慮到低功耗的要求。對于一些電路使用不到的單片機外設，可以關閉電源停止供電，對于外圍的元件實行電源管理方式，避免增加功耗。在軟件編寫的時候要設置好I/O端口的工作狀態，保證測溫電路只在有操作請求的時候會從休眠模式中醒來執行操作，在其他大部分時間中都處于低功耗模式，降低系統的功耗。

本發明的優勢和特點：

（1）克服傳統阻值比較法的測溫方法受到的鉑電阻受到自身誤差、電阻測量的系統誤差和環境溫度、引線等影響，使得溫度測量能達到較高精度，減少使用的限制。

（2）主控芯片采用低功耗的MSP430F149，測溫電路只在有操作請求的時候會從休眠模式中醒來執行操作，在其他大部分時間中都處于低功耗模式，降低系統的功耗。

附圖說明

圖1為系統原理結構圖；

圖2為系統軟件流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：