1引言線制熱電阻溫度變送器是將溫度信號線性地變換成4，20，1六直流標準輸出信號。由于模擬線制溫度變送器大都采用分離元件組成，存在較大的溫漂；同時熱電阻本身存在非線性，所以要進行非線性處理，模擬元件在處理上存在較大的問，因此精度大都不高，般在0.5，1.0級。隨著微處理器的功耗的極大降低和新器件的不斷出現，以瓜+微處理器+01模式的智能變送器。在信號的處理測量精度儀維修和維護等方面與老式變送器相比，存在無可比擬的優勢。是今后變送器的主要發展方向。

　　智能式線溫度變送器在系統結構分為電源管理模塊信號處理模塊數據運算模塊1變換模塊組成，電路結構如閹1.

　　接導線既是是源線也是倍號線。4，2，1信號體制為。線制設計提供了可能性。當被測信號的量程從100變化時。兩根傳輸線上電流變化對應4，2，因此要求整體包括微處理器在內的電路靜態工作電流小于4尺1為信號采樣負載電阻，在供電電源17，30的前提下，回路4，20，1電流由熱電6且位號尺確定=尺信號通過植我們可以看到，首先對信號源所產生的信號進行采集，然后通過信號處理模塊對信號進行放大處理。再由數據處理模塊進行信號的軟件線性化處理，最后通過1變化模塊把線性反映溫度變化大小基于PIC16F877的新型線制溫度變送器徐軍李欣哈本濱理工大學計算機與控制學院哈爾濱150080有精度高可靠性好現場顯，生產調試方便等持點。是老式線制溫度變送器的理想替代產品，具有廣泛的應用前景。

　　信號處理電源管埋數據運算16，加上系統的靜態功耗4，形成4，20爪的電流信號通過線電流線輸出。

　　2智能式線制變送器的硬件設計由于采用微處理器作為核心，因此要求微處理器和外圍器件必修采用低功耗器件，必須保證其整體功耗小于4，1.下面就各部分工作原理作下介紹。

　　2.1電，管理模塊普通的級制變送器由于采用模擬器件來實現，因此對電源的功耗要求較低，般采用78系列穩壓模塊。其工作電流般在2人之間，但對于智能變送來說相對較大，2這里我們采用Maxlm公司換，該器件具有如下的特點4，28電壓輸入范圍；最大80；的靜態工作電流；3.3，5，電壓可選輸出；30，1人輸出電流；±2的電壓輸出精度。采用該器件將輸入的24，電壓變換成5電壓，給外圍5的器件供電。為進步降低微處理器的功耗和提高數據處理精度，再把5，電壓經過河，619低功耗高精密電壓基準源輸出個3高精密的電壓基準，對微處理器供電，并且為，轉換提供參考電壓，其中極管，是個保護極管，防止輸入電壓接反可能帶來的對電路的影響和破壞。

　　2.2信號處理橫塊在3信號處理模塊中，采用丁1公司的27完成信號的放大與輸出，丁1272是低功耗精密運放放大器，其特點是單電源供電。超低功耗25，5時，電流為19，采用數字電位器，此103和，9.5，4作為信號的調零和放大。其中，9，103和X9c504分別是lk和50k具有100個抽頭的低功耗數字電位器，由微處理器控制，對變送器進行數宇調零和調滿量程，私尺只，9，103配合，000熱電阻組成測溫電橋，利用，此03可以對不同量程的變送器進行零點的調整，設數字電位器，103的電阻為界其中假設為只12熱電阻，溫度傳感器封裝在接線盒內，其接線電阻可以忽略，電橋中間兩點電壓作為差動運算放大器的輸入信號。分別為該信號再經過差動放大對微弱信號進行放大，其中電容，12是濾波電容，用來防止信號受外界信號干擾，放大倍數由艮5和，把504構成，通過微處理器對此504的控制來獲取可變的放大倍數，滿足不同測量范圍的要求，這里沒有考慮熱電阻的非線性補償，對于熱電阻的非線性補償，本變送器是通過微處理器軟件實現的，這將在變送器的軟件設計中加以說明。

　　2.3數據運算奚塊數據運算系統是變送器的關鍵部件之，它完成變送的六，轉換測量對象轉換鍵盤瀚入信號分析處理及信息顯等功能。智能變送塍采甩401公司的打肪單片機168772，它是高性能類145，1內部帶有8路10位，轉換器8以14位片內朽8程序存儲器368字節的數據存儲器RAM256字節的掉電數據存儲器EEPROM，14個中斷，的，功耗單片機。

　　它具有低功耗睡眠模式可中斷喚醒和片內看門狗定時器以，下，易于實現低功耗抗干擾設計。此外，冗1研877與其他8位微處理器相比，代兩壓筆速度提高了4倍，器件性能大大提。因此冗16抑77是低功耗低智能儀器較為適宜的微控制器處理模塊后，送入，16877的2腳是片內10位，的輸入端口口模擬輸入通道3350腳通過心3接操作回車鍵；36RB3腳通過R2.接操作設置鍵，選擇調整對象；3582腳通過艮1接搡作+鍵，34腳通過私2接操作鍵，對數據進行加減操作，1920尺00尺01腳雙向10口分別接0顯器的時鐘與數據端口。282930，05尺06尺07躑雙向10口分別接串行0轉，器丁105615的片選時鐘和數據端口。232414只5腳雙向口分別接，如103和此504數字電位器的片選信號。2122只，2尺，3腳雙向口分別接，103和9，504數字電位器的調整脈沖信號和電阻上升下降信號。

　　由4可，數據運算系統的硬件電路較為簡單，儀器只設有個操作鍵，通過軟件管理。完成溫度測氈基準值調節溫度，量斜率值調節基準電流值調節和滿童程量電流值調節等控制命令。

　　2.41變換模塊變換模塊電路5由，和，1變換部分組成，部分選用丁乙5615串行1芯片。

　　它是低功耗10位，3電壓輸出，已它的特點是5，單電源工怍；3線串行接口；高阻抗基準輸入；基準電壓兩倍的輸出電壓范圍；低功耗。751評；1.2出的更新速率；在溫度范圍內保持單調性。

　　1變換部分采用負載共地方式，運算放大器采用丁1公司的高速低功耗精密運算放大器12012精密電阻尺3，億，丁1組成。為輸入電壓，1為輸出電流，億為反饋采樣電阻，民為限流電阻，民。為負載電阻心為限六電阻。艮采樣電流信號以電壓的形號反相，形成個電流并聯負反饋電路。

　　由于運算放大器的輸入阻抗很高，流入運算放大器輸入端的電流可以忽略。在心心凡的條件下，流經尺5心的電流與1.相比可以忽略。由運算放大器正負輸入端電位近似相等，假設艮=艮=私，5=民=可得簡化得Io中各電阻應當選用精密電阻；正電源+民+父，是的最大值。

　　2.5系統功耗由于要求智能變送器系統的整體靜態電流小于4仙，所以必須保證所選器件為低功耗或超低功耗的芯片。2，5，經過實測，其中電源管理部分，要器件MAX161的靜態電流為80μA1619的靜態電流為10；信號處理部分主要器件此103和，504的靜態電流各為50丁，712的靜態電流為120；數據運算部分主要器靜態電流為23027660的猙態電流近似為200；其他部分散件的靜態電流大約為5假設系統的總體靜態電流為則lA=0.

　　3智能式線制變送器的軟件設計3.I沱16877的10位人，轉換為使，轉換器滿足定的轉換精度，就必須讓采樣電路的保持電容有足夠的充電時間，因此必須正確選擇AD轉換的時鐘源。系統采用lMHZ的晶振，程序如下啟動0轉換ADGO=讀轉換結果3.2傳感器特性線性化處理在實際工程中，大多數傳感器的輸出信號與被測參數之間呈現非線性，這是造成測量精度低誤差大的主要原因。熱電阻的輸出電壓與被測溫度之間就是個非線性，溫度與，轉換值之間的關系非線性如和計算法結合在起的插值法。

　　首先通過精密電阻箱模擬鉑電阻的分度，每隔5獲取其10位，轉換結果顯在，得到關于被測溫度與轉換數值對應，如為溫度0，3000時，16877內部10位0轉換器對應換數值之間的對應曲線，用平滑的曲線連接各點。可以得到6所不的特性曲線，可以看出它是個非線性函數。

　　為以時，實際測童溫度值丁，定會落在某個區間丁1+采用線性插值法進行插值，用通過隊，1和隊1+，兩點的直線近似代替原特性。通過兩點3，和氏+1的直線方程為從中可以看出線性化的精度由哲線的段數決定，分段越多，精度與準確度越好。有時為了提高精度，也溫度，可以采用拋物線插值。分段是可以采用等分也可以采用非等分，這里我們采用等分的方法。

　　3.3線性化軟件的語言實現根據上述公式其線性化處理程序如下4結論器，經過單片機數據處理之后，精度可以保證在，1 3，具有現場顯變送體化功能，同時采用數字電位器實現零點和滿度的調整，操作簡單直觀準確度高。該變送器體積小成本低精度高可靠性好，已產品化批量生產，并得到廣泛的應用。

　　1趙新民。智能儀器設計基礎4.哈爾濱哈爾濱工業大學出版社，1999.

　　2劉和平。單片機原理及應用。重慶重慶大學出版社，上接第142頁3毛希安。核磁共振基礎簡論。北京北京科學出版社，1996.