溫度采集系統電子電路設計

目前市場中大多數溫度采集卡的測量范圍、測量方式及測量精度在出廠時就已經固定。測量方式單 、測量范圍固定、傳感力式也只能適應一定的場合。因此不能很好的適用一些多測量方式及測量范圍的場合。再者它們的測量程序和查表數據庫已經固定，對于一些有特殊要求的場合不能適用。本系統采用現場可編程門陣列(PFGA(EPIK30QC208-3))對數據進行處理?它的程序能夠在線修改，因此有極強的可塑性。可以適時的對其程序及查表數據庫進行改進和更新，能使系統的性能得到升級。從而可以使系統滿足不同的場合需要。

溫度采集系統硬件設計

由于不同的傳感器有不同的輸出量，但是最終都需要轉換為。0~10V的電壓值，從而才能滿足A/D轉換器的轉換要求。因此各個傳感器需要不同的轉換和放大電路。轉換后的電壓量經過多路模擬開關選擇送到同一個 A/D轉換器進行轉換。再經FPGA進行數據處理及顯示輸出。整機框圖如圖1所示。

由于PN結隨溫度變化產生的是一個電壓信號，溫度每升高1℃.PN結的正向導通壓降下降lmV。但在 0℃時要求輸出電壓為OV，因此必須將 PN結連接成單臂非平衡直流電橋 并且將輸出電壓放大到0~10v范圍送A/D轉換電路 電路原理圖如圖(2)所示：

由于PT100熱電阻隨溫度變化產生的是一個電阻信號，當溫度升高時電阻值增大。因此必須將熱電阻接成單臂直流電橋，將其阻值變化轉換為電壓變化信號。再將這個電壓信號放大到0~10V范圍送A/D轉換電路。

熱電偶測溫原理硬件電路

熱電偶的輸出是一個隨溫度變化的電壓信號 ，它必須加上冷端補償電路才能正常工作，并且它的輸出也要轉換為0~10V的范圍 A/D轉換電路。電路圖如圖 3所示：

溫度采集系統軟件分為單片機程序設計和F比A程序設計，單片機程序采用匯編語言編寫，實現對外圍電路的控制。FPGA采用VHDL語言編寫實現對數據的處理及被測溫度的顯示輸出。該溫度采集系統能夠實現PN結(20~100℃)、熱電阻(PT100)(0~800℃)、熱電偶種方式的溫度測量。可以滿足不同測量范圍、不同測量精度及不同場合的需要。本設計采用EDA作為開發工具，搭配單片機控制 使得整個設計具有較新的設計思想。采用12ADC模數轉換器，使得測量精度得到了極大的提高。數據處理采用現場可編程門陣列 PFGA(EPIK30QC208-3)，它極高的程序執行速度使得系統響應更快更精確。

本文介紹了一種用單片機和EDA協同設計溫度采集系統，該溫度采集系統能夠實現 PN結、熱電阻(PT100)、熱電偶(鎳錯一鎳硅K型)3種方式的溫度測量 可以滿足不同的測量范圍、不同的測量精度及不同場合的需要。本設計采用EDA作為開發工具，搭配單片機控制，使得整個設計具有較新的設計思想。