數字溫度智能巡檢儀測量電路的設計

數字溫度智能巡檢儀測量電路的設計：

用傳統的水銀或酒精溫度計來測量溫度，不僅測量時間長、讀數不方便、而且功能單一，已經不能滿足人們在數字化時代的要求。本文提出了一種新型的數字式溫度測量電路的設計方案，該方案集成了溫度測量電路和實時日歷時鐘電路。  

溫度測量電路的測溫范圍在-20℃～50℃之間，分辨率為1℃，測溫時間小于1秒。電路中采用凌特公司的電阻可編程振蕩器LT1799來實現電阻值到頻率的轉換，然后根據預先存儲在ROM中的參數值進行比較映射得到待測溫度值。實時日歷時鐘電路能顯示年、月、日、星期、時、分、秒七種時鐘信號，用戶可以對時間進行設定或修改。整個電路用Altera 公司的ACEX1K系列的FPGA進行了硬件仿真實現，電路設計靈活，便于修改。  

測溫原理：  

溫度監測主要是利用溫度傳感器來實現。本設計的溫度傳感器采用的是NTC熱敏電阻，即具有負溫度系數的熱敏電阻，其電阻值（RT）隨溫度（T）的升高而迅速減小。阻值溫度關系表達式為：  

式中，A、B是由半導體材料和加工工藝所決定的兩個常數，B值為熱敏指數。設計中選用的是R25℃為100kΩ的MF58高精度測溫熱敏電阻，熱敏指數為3650K。  

LTC1799是一種電阻可編程振蕩器，可以產生占空比為50%的方波，并具有溫度穩定和電源電壓穩定的特性，是一種低功率器件，外圍僅需一個元件，即設置電阻和旁路電容。LTC1799標準電路，0.1μF的電容接在電源引腳與地之間，可以將電源噪聲降至zui低。第1、3引腳之間連接設置電阻，用來控制輸出頻率，本設計中用熱敏電阻替代設置電阻。第4引腳是一個三態分頻引腳，決定主控時鐘在輸出前是被1、10或100分頻，設計中將該引腳接地，即輸出分頻系數為1。第5引腳為輸出引腳，輸出頻率與設置電阻之間的關系為：  

由于熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而改變，這樣便可以通過LTC1799建立溫度和頻率之間的關系，以實現對溫度的測量。  

由（1）、（2）式可知電路設計中存在兩種非線性關系：一是熱敏電阻的阻值和溫度之間的非線性關系，二是阻值頻率轉換時的非線性。對非線性問題，可以用數學方法進行處理，但算法比較繁瑣，而且要占用大量的硬件資源。因此設計中采用了另外一種方法進行處理，即利用ROM預先存儲頻率—溫度的數據，通過查表法進行溫度映射。這樣既避免了非線性問題的影響又節省了硬件資源。 

關鍵詞（產品）鏈接：電容式壓力變送器，多點熱電偶，鎧裝熱電阻