基于MSP430温度传感器为PT100的温度测量与控制.doc

评阅成绩2012年湖南省大学生电子设计竞赛设计报告（题号： A ） 竞赛题名称： 温度的测量和控制 参赛队编号： 25150 评阅人签名： 2012年8月27日竞赛题名称： 温度的测量和控制 31、设计思路 方案一：采用单片机Msp430g2553内部的比较器测量电阻，此方案充分利用了单片机的内部资源，发挥了它的优势，但考虑精度要求，故不采用此方案。方案二：采用555时基电路，由公式T=0，693（Ra+2Rb）C，可知当Ra，C不变时且用PT100温度传感器代替Rb，即可得到f与PT100温度变化的关系，由于做了好几次公式转化，存在很大的误差并且软件校正过程繁琐，故不采用此方案。方案三：采用恒流源式测温电路，设计一个恒流源通过Pt100 热电阻，电流流过Pt100时在其上产生压降，再经过差动放大电路放大，但是恒流源设计比较麻烦且存在不恒流的问题，达不到精度要求，故不采用此方案。方案四：采用惠斯顿电桥测温电路，当Pt100 的电阻值和R13是的电阻值不相等时，电桥输出一个毫伏级的压差信号，这压差经过差动放大电路放大到输出期望大小的电压信号，该信号可直接通过Msp430g2553单片机内部AD采样，通过前面几种方案的比较，此方法误差小，满足精度要求，故采用此方案。系统框图如图 1 所示。电压测量 Msp430单片机系统LCD51100键盘桥式电路仪表放大器PWM控制波形输出Pt100温度传感器图1 系统框图2、 硬件电路图图2 信号采集与处理图3 电源滤波图4 功率控制图5 指示部分 图6 电压检测3、 算法数学描述（1） 电桥关系式如图2，已知PT100允通电流5mA,取中间值2.5mA，选用5V的电源，则R4/R8=R5/R7=5V/2.5mA=2K,根据实际取R4、R5、R7、R8为4.7K。根据题目要求，温度范围30-80度和发挥部分，我们把温度定在30-100度，再根据PT100分度表，PT100的电阻范围大约为110到138ohm，所以R13取110ohm。则电桥的输出电压和PT100电阻RL的关系为 （1）（2）仪用放大部分当PT100为138ohm，时，电桥输出最大电压为单片机的采样最高电压为3.6V,所以后面的仪用放大器应的放大倍数为根据INA128的参数可得电阻R12的阻值为（3） 总个系统温度和AD采样值的关系温度和PT100电阻值的关系可以通过资料得将上式代入（1）式并代入数值可得一个最终公式4、 软件流程图5、 测试方法描述（1） 对仪用放大部分的测试把PT100用一个200ohm的精密可调电阻代替，调节此电阻，使电桥输出5mv、10mv、15mv50mv，并记录数据。（2） 对总个系统的测试总个系统的测试要记录AD采样值与万用表实测温度，得到一个曲线图，再和公式值去比较和修正。特别要注意的是温度传感器PT100和万用表的传感器有结构的区别，俩个对温度的反应时间是不同的，一定要创造一个稳定的温度环境使两个传感器核心温度相同时，测得的数据才是有效的。6、 测试数据（1） 放大部分数据(放大68倍)电桥输出电压（mv）5101520253035404550放大输出（mv）34568810231361171020382380272730653409理论值（mv）34068010201360170020402380272030603400（2） 总个系统的测试数据AD采样（mv）626924112213191509170719112101229526932884307732753458公式温度34.441.145.449.854.158.563.167.471.780.784.989.393.897.9修正公式温度27.735.440.245.149.654.559.864.269.079.487.589.494.398.3实测温度27.835.440.145.149.754.559.864.469.179.587.589.494.498.57、 数据分析与结论从放大部分所测得数据可以看出，放大部分基本和理论值相对应，有些误差可能的来源有：仪用放大器本身的误差、人工测量误差、万用表的误差等。从总个系统的测试数据看，特别是看