基于C8051F350三線制熱電阻測溫儀表的設計

劉 偉，李 晶

(1．吉林化工學院信息與控制工程學院，吉林吉林132022;2．吉林信息工程學校電子教研組，吉林吉林132022)

工業中常采用熱電阻 PT100、Cu100以及Cu50等進行溫度測量，在熱電阻測溫儀表中為了消除導線電阻引入的誤差，一般均采用三線制檢測方式［1］，其結構組成框圖如圖1所示．

圖1 熱電阻三線制測溫儀表結構框圖

圖1中恒流源電路為測量熱電阻提供所需的電流，測量電路前級采用高阻抗輸入的差動運算放大電路對信號進行處理，再經ADC采集后送入CPU進行運算得到測溫結果．從圖中可以看出這種電路結構較復雜．而隨著新型C8051F等片上系統的出現，芯片中模擬器件集成度的逐漸提高，三線制熱電阻測量電路可以得到極大的簡化，電路的簡化不僅僅降低了成本，減少了生產的調試環節，同時也較大的提高了電路的可靠性．本文將詳細論述基于偏上系統的三線制熱電阻測溫儀表的設計．

1 熱電阻測溫原理及測溫電路

采用C8051F350片上系統簡化后的熱電阻測量電路如圖2所示．C8051F350片上系統運行速度可達50MIPS，并且內部集成有電流型IDAC、轉換速率達1 ksps的24位差分Sigma-Delta ADC、程控增益放大器PGA、15PPM/℃的電壓基準源以及定時器、PCA等資源［2］．

圖2 C8051F350熱電阻測量電路原理圖

根據C8051F350片上資源以及三線制測溫 儀表結構的分析，圖1中恒流源可采用電流型IDA0實現，放大電路采用內部集成的程控增益放大器PGA，A/D轉換電路采用內部集成的24位差分型ADC，并且通過寄存器配置實現AIN0．0與 AIN0．2，AIN0．1 與 AIN0．2 兩對差分輸入，分別對Uab與Uac的進行測量……