Pt100温度变送器的研究与设计软件部分
目录
1 引言1
1.1本课题研究的背景...............1
1.2本课题研究的目的和意义1
1.3本课题国内外研究状况及发展趋势2
1.4设计的主要工作3
2 温度变送器的原理3
2.1温度变送器的概述3
2.2温度变送器的分类4
2.3两线制温度变送器的特点4
3两线制温度变送器的总体设计方案5
3.1温度变送器的设计要求5
3.2温度变送器的构成 5
3.3设计原理图 6
4温度变送器的软件设计 7
4.1主程序7
4.2 温度采集程序8
4.3 数据采集与处理模块9
4.4线性化处理10
4.5显示设计11
4.6延时子程序12
4.7报警电路程序13
5系统的仿真与调试14
5.1仿真工具介绍 14
5.2硬件仿真调试14
5.3软件调试16
5.4联调19
结论21
致谢22
参考文献23
附录1电路仿真图24
附录2 Pt100热电阻分度表25
附录3程序代码28
1 引言
随着电子技术的快速发展，各种数字元器件的纷纷出现，工业仪器仪表在生产过程中的应用越来越广泛，因此对模拟信号的采集、传输及数据的处理提出越来越高的要求。温度采集和处理被广泛应用于工业现场数据采集系统中，是工业环境中非常重要的部分，因此智能温度变送器的研究具有现实的意义。
温度变送器的功用就 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
是将热电偶以及者热电阻作为测温元件继而收集信号，将采集到的信号经过一系列模块处理成4～20mA电流输出信号或1～5V的电压输出信号，伴随着软硬件越来越深入的研究，导致了自动化系统向着数字化以及计算机化的方向蔓延。科学技术的进步让更多的设备变得轻便，人性化以及智能化，以前的控制和操作系统需要多块仪表盘糅杂在一起才能达到我们所需要的功能，如今仅仅需要一个简单快捷的操作平台就能达到同样的功效。同样，智能温度变送器模块也需要向着人们所需求的方向发展。而在这之前，一些原有的温度传感器是非智能化的而它们采用了四线制接法，实现的方式是将多个独立的元器件配合使用以此来实现功效，然而现代低功耗智能温度变送器模块，必须有更高的精密度，可应用于各种温度传感器，可以设定范围，自动增益控制，公式法和线性补偿，高精度模拟输出和数字通讯接口。
1.1 课题研究的背景
在日常的工业生产与生活中，温度的检测准确度及控制水平对工业有着十分重要的影响。温度变送器应用范围很广，而且使用数量也十分巨大，高居各种变送器的榜首。目前，温度变送器呈现一体化，智能化，网络化和单片机系统化。随着微机技术的迅猛发展，促进了仪器仪表的智能化及自动化。科技的快速发展要求自动化体系朝着更快更完善的目标发展，加上工业应用范围的不断扩大，令设计人员对温度变送器的稳定性和准确度的要求越来越高。因此，许多国外公司不断推出各种类型的温度变送器来适应需求。温度变送器是工业生产过程中重要的智能设备，能够对电压信号和电阻信号进行测量和变送处理。随着工艺的多元化，高性能、大存储设备的不断增加，大多数设备越来越依赖仪器的自动化和智能化。
1.2课题研究的目的和意义
温度是表示物体冷热水平的物理量，在工业生产，日常生活和科学研究中是一个非常重要的指标。在工业生产过程中需要对被测对象进行温度控制，防止被测对象由于高温而被破坏坏，是以温度的实时控制就显得特别重要。对温度的实时控制检测有利于对被测对象进行检测保护并及时调整温度的上下范围。由于主控系统设计要求的差别，对变送器的设计也会有所差别，有的采用集成芯片设计，有的使用恒定电流源和电压源元器件。而铂热电阻具有测量范围大，线性度好，耐氧化等优势，所以设备采用PT100铂热电阻作为温度感应元件，进行温度传感器的研究。在设计中将电压信号转换为工业标准的4～20mA电流信号输出，既节约了电缆线的花费，还提升了信号的稳定性。
随着科技的快速成长以及工业改革逐渐完成，许多工业生产要求能够同时进行温度测量以及温度的显示。以前的温度测量以热电偶做为温度传感器，热电偶较便宜，还需要电路对信号进行持续处置，另外热电偶的线性度较差，检测系统准确度差。而如今温度变送器正向着自动化，模拟化，功能化和网络化的方向发展，基于智能温度变送器具有以上特点，随着现代化工业发展应用的需求及空间的拓展，智能温度变送器将会获得愈来愈普遍的关注。而国内温度变送器的研究和发展与国外相比较为滞后，由此温度变送器的研究具有十分重要的现实意义。
智能温度变送器拥有自行检测功能以及数据处理功能等优点，基于其优点，智能温度变送器在现代化产业中的应用变得更普及并且拓展空间也越来越大，得到的关注也会越来越多。
1.3国内外研究状况及发展趋势
中国开始进入一个全面现代化的发展新阶段，石油，化工等行业得到了快速的成长，温度变送器是工业过程中一个重要自动化设备，能够对毫伏信号或电阻信号进行测量和变换处理。随着过程的复杂性，高参数和设备容量的增加，对配置的自动化和智能化的要求愈来愈高。4 ~ 20mA直流模拟信号传输的二线制温度变送器目前使用的更多，这种温度变送器在70年代进行了标准的统一。国内尚有部份企业采取四线制 0～10毫安电流传输的温度变送器。上面两种变送器在进行信号的传输时，不能完成简单的运算处理要求，而且不能够进行双方向传输，在要求高精度的工业场合必然达不到系统的要求。因此伴随着科技的发展，高参数化和功能的多样化，温度变送器在全世界的研究地位得到了很好提升。
国外在温度变送器领域的研究是超越我们的，尤其是美国，欧洲等发达国家，对电磁干扰以及电磁辐射的研究已经十分的成熟，而且不一样的地方有不一样的标准，如美国的UL508，欧洲的EN50178等。国外由于工业生产起始较早，发展也较快，技术比较成熟，所以他们在温度控制方面上较我国比较优越。而且可以达到较高的测量精度，所以在Pt100铂热电阻的研究领域也较为成熟。如西门子、ABB，艾默生等其他类型公司的产品。不过即便如此，温度测量的精度方面也难以满足日提高的要求，而且性价比相对较低。国外已经基本普及了变送器的使用。1982年，美Honeywell公司首先设计了智能型仪表ST3000系列的变送器。1985年在美国仪器学会的会议中，Rosemount和Foxboro等部分仪表公司推出了叫做智能变送器的新式变送器。短短的几十年发展，世界各大公司制造了多种多样的智能型变送器，解决了模拟信号变送器无法解决的一些问题。这种类型的智能变送器能够适应不同新环境、场合的需要，但功能检测的精度略差。优点方面主要体现在量程较大、维护起来容易方便、精准度也有所提升、漂移减小和维修费用减少等方面。因为这种变送器包含一个微处理器，并且测量方式采用模数转换方法，所以变送器可以同时传输模拟和数字信号，从而实现双方向通信传输。这种传输方法可以减少模拟电路的误差来源并达到提高精度的要求，可以满足更高的性能指标要求。
4.3数据采集与处理模块
温度采集与处理主要有A/D 转换完成，A/D转换芯片采用ADC0832，A/D 转换子程序流程图如图4.3所示。
1 引言1
1.1本课题研究的背景...............1
1.2本课题研究的目的和意义1
1.3本课题国内外研究状况及发展趋势2
1.4设计的主要工作3
2 温度变送器的原理3
2.1温度变送器的概述3
2.2温度变送器的分类4
2.3两线制温度变送器的特点4
3两线制温度变送器的总体设计方案5
3.1温度变送器的设计要求5
3.2温度变送器的构成 5
3.3设计原理图 6
4温度变送器的软件设计 7
4.1主程序7
4.2 温度采集程序8
4.3 数据采集与处理模块9
4.4线性化处理10
4.5显示设计11
4.6延时子程序12
4.7报警电路程序13
5系统的仿真与调试14
5.1仿真工具介绍 14
5.2硬件仿真调试14
5.3软件调试16
5.4联调19
结论21
致谢22
参考文献23
附录1电路仿真图24
附录2 Pt100热电阻分度表25
附录3程序代码28
1 引言
随着电子技术的快速发展，各种数字元器件的纷纷出现，工业仪器仪表在生产过程中的应用越来越广泛，因此对模拟信号的采集、传输及数据的处理提出越来越高的要求。温度采集和处理被广泛应用于工业现场数据采集系统中，是工业环境中非常重要的部分，因此智能温度变送器的研究具有现实的意义。
温度变送器的功用就 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
是将热电偶以及者热电阻作为测温元件继而收集信号，将采集到的信号经过一系列模块处理成4～20mA电流输出信号或1～5V的电压输出信号，伴随着软硬件越来越深入的研究，导致了自动化系统向着数字化以及计算机化的方向蔓延。科学技术的进步让更多的设备变得轻便，人性化以及智能化，以前的控制和操作系统需要多块仪表盘糅杂在一起才能达到我们所需要的功能，如今仅仅需要一个简单快捷的操作平台就能达到同样的功效。同样，智能温度变送器模块也需要向着人们所需求的方向发展。而在这之前，一些原有的温度传感器是非智能化的而它们采用了四线制接法，实现的方式是将多个独立的元器件配合使用以此来实现功效，然而现代低功耗智能温度变送器模块，必须有更高的精密度，可应用于各种温度传感器，可以设定范围，自动增益控制，公式法和线性补偿，高精度模拟输出和数字通讯接口。
1.1 课题研究的背景
在日常的工业生产与生活中，温度的检测准确度及控制水平对工业有着十分重要的影响。温度变送器应用范围很广，而且使用数量也十分巨大，高居各种变送器的榜首。目前，温度变送器呈现一体化，智能化，网络化和单片机系统化。随着微机技术的迅猛发展，促进了仪器仪表的智能化及自动化。科技的快速发展要求自动化体系朝着更快更完善的目标发展，加上工业应用范围的不断扩大，令设计人员对温度变送器的稳定性和准确度的要求越来越高。因此，许多国外公司不断推出各种类型的温度变送器来适应需求。温度变送器是工业生产过程中重要的智能设备，能够对电压信号和电阻信号进行测量和变送处理。随着工艺的多元化，高性能、大存储设备的不断增加，大多数设备越来越依赖仪器的自动化和智能化。
1.2课题研究的目的和意义
温度是表示物体冷热水平的物理量，在工业生产，日常生活和科学研究中是一个非常重要的指标。在工业生产过程中需要对被测对象进行温度控制，防止被测对象由于高温而被破坏坏，是以温度的实时控制就显得特别重要。对温度的实时控制检测有利于对被测对象进行检测保护并及时调整温度的上下范围。由于主控系统设计要求的差别，对变送器的设计也会有所差别，有的采用集成芯片设计，有的使用恒定电流源和电压源元器件。而铂热电阻具有测量范围大，线性度好，耐氧化等优势，所以设备采用PT100铂热电阻作为温度感应元件，进行温度传感器的研究。在设计中将电压信号转换为工业标准的4～20mA电流信号输出，既节约了电缆线的花费，还提升了信号的稳定性。
随着科技的快速成长以及工业改革逐渐完成，许多工业生产要求能够同时进行温度测量以及温度的显示。以前的温度测量以热电偶做为温度传感器，热电偶较便宜，还需要电路对信号进行持续处置，另外热电偶的线性度较差，检测系统准确度差。而如今温度变送器正向着自动化，模拟化，功能化和网络化的方向发展，基于智能温度变送器具有以上特点，随着现代化工业发展应用的需求及空间的拓展，智能温度变送器将会获得愈来愈普遍的关注。而国内温度变送器的研究和发展与国外相比较为滞后，由此温度变送器的研究具有十分重要的现实意义。
智能温度变送器拥有自行检测功能以及数据处理功能等优点，基于其优点，智能温度变送器在现代化产业中的应用变得更普及并且拓展空间也越来越大，得到的关注也会越来越多。
1.3国内外研究状况及发展趋势
中国开始进入一个全面现代化的发展新阶段，石油，化工等行业得到了快速的成长，温度变送器是工业过程中一个重要自动化设备，能够对毫伏信号或电阻信号进行测量和变换处理。随着过程的复杂性，高参数和设备容量的增加，对配置的自动化和智能化的要求愈来愈高。4 ~ 20mA直流模拟信号传输的二线制温度变送器目前使用的更多，这种温度变送器在70年代进行了标准的统一。国内尚有部份企业采取四线制 0～10毫安电流传输的温度变送器。上面两种变送器在进行信号的传输时，不能完成简单的运算处理要求，而且不能够进行双方向传输，在要求高精度的工业场合必然达不到系统的要求。因此伴随着科技的发展，高参数化和功能的多样化，温度变送器在全世界的研究地位得到了很好提升。
国外在温度变送器领域的研究是超越我们的，尤其是美国，欧洲等发达国家，对电磁干扰以及电磁辐射的研究已经十分的成熟，而且不一样的地方有不一样的标准，如美国的UL508，欧洲的EN50178等。国外由于工业生产起始较早，发展也较快，技术比较成熟，所以他们在温度控制方面上较我国比较优越。而且可以达到较高的测量精度，所以在Pt100铂热电阻的研究领域也较为成熟。如西门子、ABB，艾默生等其他类型公司的产品。不过即便如此，温度测量的精度方面也难以满足日提高的要求，而且性价比相对较低。国外已经基本普及了变送器的使用。1982年，美Honeywell公司首先设计了智能型仪表ST3000系列的变送器。1985年在美国仪器学会的会议中，Rosemount和Foxboro等部分仪表公司推出了叫做智能变送器的新式变送器。短短的几十年发展，世界各大公司制造了多种多样的智能型变送器，解决了模拟信号变送器无法解决的一些问题。这种类型的智能变送器能够适应不同新环境、场合的需要，但功能检测的精度略差。优点方面主要体现在量程较大、维护起来容易方便、精准度也有所提升、漂移减小和维修费用减少等方面。因为这种变送器包含一个微处理器，并且测量方式采用模数转换方法，所以变送器可以同时传输模拟和数字信号，从而实现双方向通信传输。这种传输方法可以减少模拟电路的误差来源并达到提高精度的要求，可以满足更高的性能指标要求。
4.3数据采集与处理模块
温度采集与处理主要有A/D 转换完成，A/D转换芯片采用ADC0832，A/D 转换子程序流程图如图4.3所示。
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