基于RC充放电的PT100铂电阻测温试验.pdf

基于 RC 充放电的 PT100 铂电阻测温试验（一）．PT100 Pt100 温度传感器为正温度系数热敏电阻传感器，主要技术参数如下：测量范围： -200℃～ +850℃；对应电阻值为：18.52~390.48 欧；0 度时的值为100 欧 允许偏差值△℃：A 级±（ 0.15＋0.002│t│） ， B 级±（ 0.30＋0.005│t│） ；最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm；允通电流≤ 5mA另外， Pt100 温度传感器还具有抗振动、稳定性好、 准确度高、 耐高压等优点 铂热电阻的线性较好，在 0~100 摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于0.5 摄氏度利用单 片机I/O口 使用RC 充放 电原理 进行 温度测 量，前 提是 单片机 的 I/O口 应有 高阻功 能， 若为AT89C51/AT89C2051 系列单片机其I/O 口为准双向口无高阻功能；所以，需加一只三极管进行高阻功能扩展下图中 RK 为 220 欧精密电阻（精度为1%） ，RP 为 100 欧精度为1%的 PT100 铂电阻， C1为 10uf 的胆电容其中电阻和电容的选择应更据单片机的时钟频率及RC 充放电时间常数进行选择；选择方法是在保证RK 与 RP 和 C1 之间的充放电时间常数不能大于单片机内部的定时器的最大定时时间，若无法达到要求，则需降低单片机的时钟频率。

本文提供了一种电路非常简单，且易于实现，并且适用于几乎所有类型的单片机其电路原理图如下所示：图中：P1.0、P1.1 和 P1.2 是单片机的3 个 I／O 脚；RK 为 220 欧的精密电阻；RP 为 100 欧－精度为1％的 PT100 铂电阻；R1 为 100Ω的普通电阻，若单片机的I/O 口灌入电流大于20mA 则 R1 可用导线代替；C1 为 10μ的胆电容其工作原理为：1.先将 P1.1、P1.2、P1.3 都设为低电平输出，使C1 放电至放完2.将 P1.1、P1.2 设置为输入状态，P1.3 设为高电平输出，通过RK 电阻对C1 充电，单片机内部计时器清零并开始计时，检测P1.1 口状态，当P1.1 口检测为高电平时，即C1 上的电压达到单片机高电平输入的门嵌电压时，单片机计时器记录下从开始充电到P1.1 口转变为高电平的时间TK3.将 P1.1、P1.2、P1.3 都设为低电平输出，使C1 放电至放完4.再将 P1.1、P1.3 设置为输入状态，P1.2 设为高电平输出，通过RP铂电阻对C1 充电，单片机内部计时器清零并开始计时，检测P1.1 口状态，当P1.1 口检测为高电平时，单片机计时器记录下从开始充电到P1.1 口转变为高电平的时间TP。

5.从电容的电压公式：可以得到： TK／ RP＝TP／RT，即 RT＝ (TP／ TK ) ×RK 通过单片机计算得到铂电阻RP 的阻值从上面所述可以看出，该测温电路的误差来源于以下几个方面：单片机的定时器精度，RK 电阻的精度，铂电阻 RP 的精度，而与单片机的输出电压值、门嵌电压值、电容精度无关因此，适当选取热敏电阻和精密电阻的精度，单片机的工作频率够高，就可以得到较好的测温精度当单片机选用4MHz 的工作频率，RK、 RP 均为 1％精度的电阻时，温度误差可以做到小于1℃如果P1.1 具有外部上升沿中断的功能，程序可以更简单，效果更好本试验使用 AT89C2051 单片机，利用了AT89C2051的 P1.0或 P1.1脚无上拉电阻的特点，否则需I/O 口具有高阻功能的单片机或在放电回路加入一只二极管才能实现原理图如下：注意：若采用比较器则比较器同相输入端的分压电阻供电应使用精密稳压电源（如TL431 等） ，令外RC 充放电回路也应采用精密稳压电源供电，否则，显示的温度值将在很大范围内跳变，这是由于电压波动造成的，可以在单片机供电电路中加一个精密稳压器件由于 AT89C2051 的 I/O 口为准双向口无高阻态功能，所以加入三极管来实现高阻态。

程序如下：/****************************************************************************************** 本程序利用I/O 口的阀值电压来代替电压比较器进行RC 充电时间的计算******************************************************************************************/ #include sbit over=P1^1; //用于检测充电电压sbit CLK=P1^7; //MAX7219 时钟信号线sbit LD=P1^6; //数据加载线sbit DIN=P1^5; //数据输入线unsigned char code disp_table[]={0x7e,0x30,0x6d,0x79,0x33,0x5b,0x5f,0x70,0x7f,0x7b, 0x77,0x1f,0x4e,0x3d,0x01,0x00}; //非译码方式时的共阴数码管显示编码,0~9,E,o,r,d,-, 息灭void w_max7219(unsigned char addr,unsigned char wdata); //向 MAX7219 写数据函数声明void init_max7219(); //MAX7219初始化函数声明void timer_ms(unsigned char tim); //毫秒级延时函数声明void temp_pt100(); //pt100 铂电阻测温函数声明/****************************************************************************************** 函数名称： main 函数说明：主函数入口参数：出口参数：其它：******************************************************************************************/ main() { TMOD=0x01; //设置 T0 的工作模式init_max7219(); //MAX7219 初始化函数m1: temp_pt100(); //调 PT100 铂电阻测温函数goto m1; } /****************************************************************************************** 函数名称： temp_pt100 函数说明： PT100 铂电阻测温函数入口参数：出口参数：其它：******************************************************************************************/ void temp_pt100() { bit flag; //正负温度标志位，0 为负， 1 为正。

unsigned char j,qw,bw,sw,gw; //计数，显示缓存单元分别为，千，百，十，个位unsigned int t; //保存温度值float pt=0,tk,tp; //测得的 PT100 的阻值及RK,Pt 的充电时间for(j=0;j=100) //判断测得的PT100 电阻值是否大于0 度时所对应的阻值，大于则跳转到后面执行{ flag=1; //正温度t=(pt-100)/0.385; //计算 0 度以上的温度公式//使用以下注释掉的语句代码将超过2K 字节//if(1000;k--); //时钟频率高的单片机需曾加延时时间，此处为12MHz CLK=1; for(k=5;k>0;k--); temp<<=1; } i+=8; } LD=1; } /*------------------------------------------------------------------------------------------- 函数名称：timer_ms 函数说明：1ms 延时子程序入口参数：tim 为接收主调传来需延时的毫秒数，取值范围1~256，定时时间1~256ms 出口参数：其它：------------------------------------------------------------------------------------------*/ void timer_ms(unsigned char tim) { unsigned char i; while(tim--) { for(i=0;i<200;i++); //延时 1ms } } 。