基于单片机的多点温度测量仪的设计

提出一种以热敏电阻为温度传感器，经电阻-脉宽转换电路将热敏电阻的输出转换为脉宽信号，再由PIC16F876单片机进行处理，以实现多点温度显示的温度测量仪。采用比较法消除了电阻-脉宽转换电路由于器件参数变化造成的测量误差，提高了测量精度。该多点温度测量仪具有数字显示温度和以RS232串口输出温度的功能。 本文主要介绍了一种基于单片机的多点温度测量仪设计，该仪器使用热敏电阻作为温度传感器，通过电阻-脉宽转换电路将热敏电阻的阻值转换为脉宽信号，然后由PIC16F876单片机进行处理，实现多点温度的数字显示和RS232串口输出。 在设计中，为了提高测量精度，采用了比较法来消除电阻-脉宽转换电路因器件参数变化导致的测量误差。热敏电阻作为温度传感器，因其高输出灵敏度、较高的测量精度、良好的互换性和成本效益而被选用。测量仪的电路主要包括热敏电阻、多路转换开关、电阻-脉宽转换电路、单片机、显示部分和RS232串行输出接口。 电阻-脉宽转换电路由555定时器、电阻R和电容C构建，其工作原理是利用脉冲宽度与外接电阻成正比的特性，通过测量脉冲宽度得到电阻值。PIC16F876单片机的捕捉输入接口用于精确测量脉冲宽度，确保测量精度。多路转换开关CD4051允许多个热敏电阻共享同一转换电路，降低了硬件成本。显示电路采用扫描显示方式，通过数码管分时显示温度值，而RS232接口电路采用MAX232芯片将串行通信信号转换为标准的RS232格式，支持远距离传输。 测量误差可能源于电阻-脉宽转换电路的非线性关系，即t=RCln3。为了补偿这种误差，可以通过校准或软件算法来修正转换关系，确保测量结果的准确性。此外，考虑到环境因素如温度漂移、器件老化等，也需要在系统设计中考虑相应的补偿措施。 基于单片机的多点温度测量仪设计巧妙地结合了硬件和软件技术，实现了对多个测量点的高精度温度监控，同时提供了直观的数字显示和远程通信功能，适应了多种应用场景的需求。这种设计不仅注重测量精度，还考虑了系统的成本效益和扩展性，为实际应用中的温度测量提供了一种实用方案。