摘要：文章设计了一个以C8051F310单片机作为主控制器，利用单片机自身所带的功能，以及温度传感器和其它外围电路结合软件编程构成了一个温度测量系统。采用单片机内部集成部件，降低了系统成本。
关键词：C8051F310；温度传感器
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)10-2299-02
C8051F310 Based Temperature Measurement Design
ZHANG Juan-juan
(Shandong University of Science and Technology Institute of Information and Electrical Engineering, Qingdao 266510, China)
Abstract: This paper designs a C8051F310 microcontroller as the main controller, the use of single chip the functions carried by itself, as well as temperature sensors and other peripherals with software programming constitutes a temperature measurement system. SCM integration with internal components, reducing system cost.
Key words: C8051F310; temperature sensor
测量电路主控芯片采Silicon Labs公司的完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片C8051F310，温度检测采用稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器PT100，信号放大采用偏移和失调极小的高精度放大器OP07进行放大，A/D转换部分使用单片机内部的10位逐次逼近型ADC，显示部分采用四位一体数码管。
1 C8051F310单片机及显示电路
C8051F310 单片机包含了256 字节RAM，8K FLASH 程序存储器，可以在系统编程，不需特别的编程电压。设计使用的温度传感器输出是模拟信号，该单片机内部集成 A/D 转换电路，模拟信号经放大后可直接接入C8051F310 单片机进行处理，这样既提高了可靠性、稳定性，又节省了外部电路使设计更为简洁。
经单片机处理后的数据送至显示部分的四位一体数码管显示。
2 温度传感器
铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200℃～650℃)范围的温度测量中。
Pt100铂热电阻的阻值随温度的变化关系如式（1）所示。
（1）
式中Rt为热电阻在温度为t℃时的阻值，R0 为热电阻在0℃时的阻值，是与传感器自身相关的系数。
由PT100和电阻元件组成的桥式电路将由于温度变化而引起的铂电阻阻值变化转为电压信号输入放大器，采用三线制接法。电路如图1所示。采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源；采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥，当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时，电桥输出一个mV 级的压差信号。
3 信号放大器
信号放大器采用OP07，Op07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压，所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低和开环增益高的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
7805集成稳压器输出+5V,为OP07正向输入端提供电压，小功率极性反转电源转换器7660将+5V电源转换成-5V电源给OP07反向输入端提供-5V电压，J1的1和2分别接传感器的两端，OP07的输出端输出放大后的信号接到C8051F310单片机的P2.2管脚，利用单片机的A/D转换功能，将模拟量转成数字量。
4 软件设计
本系统采用C语言进行程序设计，并在编程中对数据进行处理，提高了开发调试的工作效率。程序语言编辑环境用Keil C51进行编写。系统流程图3所示。
5 结束语
设计主要利用C8051F系列单片机与8051指令值完全兼容的CIP-51内核，它在单片机内集成了一个构成单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其功能部件，使电路简单，成本降低。
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