电子技术项目教程Proteus版课件-项目十一

11.1工作模块24温度检测采集电路设计

工作任务：使用集成运算放大器构成恒流源，实现恒流四线制的Pt100温度检测采集电路。要求恒流源提供1mA直流电流，送入四线制的Pt100，把温度变换转换成电信号输出。11.1.1认识PT-100铂电阻温度传感器产品采用日本林电工HAYASHIDENKO原装薄膜铂电阻元件精心制作而成，金属铂（Pt）的电阻值随温度变化而变化，并且具有很好的重现性和稳定性。目前市场上已有用金属铂制作成的标准测温热电阻，如PT100、PT500、PT1000等。通常使用的铂电阻温度传感器PT100零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，可靠性强，应用温度范围广，适用于工业自动化测量及各种实验仪器仪表，是中低温区（-200～650℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。1.PT-100引脚功能PT100的引脚如图11-1所示，其中E+、E-（供电回路）为热电阻提供恒定电流I，S+、S-（电压测量回路）把热电阻转换成电压信号U引至后续电路或二次仪表，用来检测热电阻的电压变化，依次检测温度变化。其实上面二个在内部是连在一起的，下面二个也是连在一起的。四线铂电阻完全可以并接，作为2线或3线使用，可以把它看成一个电阻，根据实际需要接入电路。图11-1中所示PT100上面的显示值是默认温度值（100℃），点击红色箭头即可增减温度值。2.PT-100分度表pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长，但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线，不同温度值下传感器阻值之间的关系详见Pt100分度表，因篇幅受限，请读者自行查阅。3.PT-100接线方式PT100热电阻接线主要有三种方式：二线制，三线制，四线制。11.1.2PT-100温度检测采集本项目采用恒流四线制的Pt100测温电路，包括恒流源驱动电路、Pt100铂电阻传感器的四线制接口两部分。1.温度检测采集电路设计2.温度检测采集电路仿真（1）运行proteus软件，打开触摸式声光防盗报警器。（2）单击仿真开关“”，通过电流探棒U2（POS-IP）可以看出，该电路可以实现1mA恒流输出，恒流源仿真电路如图11-3所示。11.2工作模块25温度检测信号处理电路

工作任务：使用集成运算放大器构成仪用放大器和反相运算放大器，实现温度检测信号处理，满足模数转换要求。11.2.1温度检测信号处理电路

1.温度检测信号处理电路设计仪器放大器由三只运算放大器组成，如图11-5所示，图中U3、U4构成同相放大器，U5为差动放大电路。2.温度检测信号处理电路仿真运行调试（1）运行proteus软件，打开温度检测信号处理电路。

（2）单击仿真开关“”，通过电压探棒U5（OP）可以看出仪器放大器输入电压为0.139504V时，输出电压为-3.53417V，实现温度检测信号放大处理任务。仿真电路如图11-7所示。11.3工作模块26温度检测模数转换与显示

工作任务：模拟量由温度检测处理电路产生，使用ADC0808/0809模数转换器，将温度检测处理电路的模拟量（模拟电压）转换为数字量，把转换结果送到8个电压探针进行显示（既二进制显示）。11.3.1模数转换显示电路

1.模数转换显示电路设计2.模数转换显示电路仿真运行调试（1）运行proteus软件，打开模数转换显示电路。（2）单击仿真开关“”，图11-8所示电路的U6（OP）输出电压信号（约等于3.5364V）直接送入转换电路IN0，利用SW1未闭合前，因管脚6没有有效下降沿，故OUT6-OUT8输出端均为低电平。如图11-10所示。11.3.2认识ADC0808

A/D转换器是一种将模拟量转换为与之成比例的数字量的器件，用ADC表示。按转换原理可分为四种：计数式A/D转换器、双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行式A/D转换器。1.常见的A/D转换器目前最常用的A/D转换器是双积分式A/D转换器和逐次逼近式A/D转换器。前者的主要优点是转换精度高，抗干扰性能好，价格便宜，但转换速度较慢，一般用于速度要求不高的场合。后者是一种速度较快、精度较高的转换器，其转换时间大约在几微秒到几百微秒之间。逐次比较式A/D转换器在精度、速度和价格上比较适中，是目前最常用的A/D转换器。单片集成逐次比较A/D转换器芯片主要有：ADC0801～0805（8位，单通道输入），ADC0808/0809（8位，8输入通道），ADC0816/0817（8位，16输入通道）等。2.A/D转换器ADC0808/0809ADC0808/0809是美国国家半导体（NS）公司生产的逐次比较A/D转换器，是目前单片机应用系统中使用最广泛的A/D转换器。ADC0809主要特性有以下几个方面：（1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位；（2）具有转换起停控制端；（3）转换时间为100μs；（4）单个＋5V电源供电；（5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准；（6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度；（7）低功耗，约15mW。3.ADC0808/ADC0809结构及引脚（1）ADC0809/ADC0808内部逻