多方式溫度測量系統

摘要：論述了一種多方式溫度測量系統的設計，該溫度測量系統能夠實(shí)現PN結、熱電阻(PT100)、熱電偶(鎳鉻-鎳硅K型)三種方式的溫度測量?？梢詽M(mǎn)足不同測量范圍、不同測量精度及不同場(chǎng)合的需要。采用EDA與單片機協(xié)同設計，并且采用12位模／數轉換器，結果表明，不但測量精度得到了極大的提高，而且極高的程序執行速度使得系統響應更快更精確。使得單片機與FPGA的通信成為可能，整個(gè)設計理念得到提升。
關(guān)鍵詞：EDA；單片機；12位模／數轉換器；多方式溫度測量；協(xié)同設計

0 引言
目前市場(chǎng)中大多數溫度測量工具的測量范圍、測量方式及測量精度在出廠(chǎng)時(shí)就已經(jīng)固定。它們的測量方式單一、測量范圍固定、傳感方式也只能適應一定的場(chǎng)合。因此不能很好地適用一些多測量方式及測量范圍的場(chǎng)合。還有數據采集卡的數據存儲已經(jīng)固化，遇到一些有特殊要求的場(chǎng)合就不能適用。本文采用現場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA對數據進(jìn)行處理，VHDL程序能夠在線(xiàn)修改，該多方式溫度測量系統具有極強的可塑性，可以適時(shí)地對其程序及查表數據庫進(jìn)行改進(jìn)和更新，使系統的性能得到升級，可以使系統滿(mǎn)足不同場(chǎng)合的需求。

1 多方式溫度測量系統硬件設計
多方式溫度測量系統采用PN結(IN4007)、熱電阻(PT100)、熱電偶(鎳鉻-鎳硅K型)三種方式的溫度傳感器進(jìn)行溫度測量，PN結(IN4007)接到單臂直流電橋(非平衡)上，電橋的輸出接到放大器上(放大100倍)，再通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)接到12位模／數轉換器；熱電阻(PT100)以三線(xiàn)制方式接到直流電橋上，電橋的輸出接到放大器上(放大70倍)，再通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)接到12位模／數轉換器；熱電偶(鎳鉻-鎳硅K型)接到冷端補償器(自制電橋的四個(gè)橋臂都為1 Ω電阻，其中三個(gè)橋臂繞錳銅絲，一個(gè)繞銅絲)上，其輸出接到放大器(放大200倍)上，再通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)接到12位模／數轉換器。這樣三種傳感器的輸出最終轉換為0～10 V的電壓量，滿(mǎn)足了12位模／數轉換器的轉換要求。轉換后的數據送給FPGA，再經(jīng)FPGA進(jìn)行數據處理及顯示輸出。多方式溫度測量系統硬件框圖如圖1所示。