安全生产等方面起着非常关键作用。因此，能够确保快速，准确的测量温度 的技术及装置受到世界各国的高度重视，近年来，随着工业的发展，科技的 进步， 对温度测量的速度及准确度提出了更高的要求，因此高精度的温度测 量技术已经成为温度测量的一种趋势。本课题设定的精密温度测量仪把 Pt100 温度传感器与单片机有机的结合起来，构成精密的温度测量装置，该 装置具有性能可靠，测温准确，结构简单，价格低廉，抗干扰性强等优点， 能在实际工程中得到广泛的应用。

　　在图中可以看出该测量系统主要包括测量系统的核心部件微处理器， 检 测温度信号的敏感元件-Pt100，将恒流源电路作为信号的采集电路，为了提 高计算机对信号的识别能力采用了放大电路对采集的信号进行放大， 在信号 的前向通道的最后一个部分， 运用一个价格适中、分辨率较高的 A/D 转换器 将温度这个模拟信号转换为计算机能识别的数字信号， 作为模拟信号与计算 机之间的一个接口。在智能检测系统中键盘和显示器是人机接口的重要环 节，在本系统，键盘的主要作用是用来设定现场的高低温度报警值，显示器 实时显示现场温度， 当温度超过设定值时， 系统会显示该温度同时自动报警。 最后的电源电路是任何测量仪表所不能缺少也是非常重要的一个环节， 而且 从某种意义上讲， 电源好坏将直接影响测量仪表的使用寿命，近年来已受到 国内设计者的普遍重视。

　　根据所选课题的条件和要求，设计的本产品的主要技术指标为: （1）测温范围：-50～300℃； （2）测量精度：± 0.1℃； （3）设置上下限温度，超过上限或低于下限自动报警； （4）上下限温度值能通过键盘调整；

　　有了较大发展，现在温度检测装置也越来越多，温度测量的范围也变得越 来越广泛，测温系统的制作方法一般能分为以下几类： （1）利用利用物体热胀冷缩的机理设计的温度测量装置。根据这种机理设 计的测温系统一般分为三种：玻璃测温系统、压力测温装置、双金属测温 计。 （2）利用物体热点效应的原理设计的温度测量系统。通过这种原理制成的 温度测量装置主要是热电偶。热电偶发展的早，技术也比较先进成熟，目 前为止还是应用范围比较广的测温器件。热电偶有很多的优点，例如，它 的结构很简单，测量的范围也比较的宽，制作起来很方便，更重要的是测 量的精度特别高，热惯性还小，因此是应用很多的热敏元件。 （3）通过热电阻效应制成的测温装置。通过此原理制成的测量系统大概可 以分为导体测温、电阻测温以及陶瓷热敏测温等。 （4）通过热辐射原理设计的高温计。热辐射高温计分为两大类：一是单色

　　在对各类温度传感器原理了解的基础上，根据本课题设计的任务要求， 完成温度传感器的选择、CPU的选择[5][6]、并设计包括电源电路、恒流源电 路[7]、放大电路、A/D转换电路、显示电路、报警电路等系统的硬件设计， 并且需要编制程序输入单片机进行温度测量实验，然后对系统不断进行调 试，最终达到设计要求。 （1）电流源电路。 （2）温度传感器的信号调理电路。 （3）A/D转换电路。 （4）显示电路。 （5）系统的软硬件设计。 研究如何提高测温精度的问题： （1）反复比较各元器件的优缺点，选择最适宜的使其达到最佳效果。 （2）数据的处理方法。 （3）通过整理资料，进行整理和分析。 （4）放大器的选取以及电阻的热效应问题。

　　随着电子技术、计算机技术[1]、通信技术的不断发展，工业测控领域采 用先进的上述技术对工业现场的各种参数进行检测、监控，是工业生产向自 动化转化的重要标志。 根据以往经验对数据进行统计，在工业生产中被检测 最多的参数应该是压力、流量、温度这三大参数，无论是在石油、化工、煤 炭、水利等行业，还是在电力、机械、航天、国防等部门，都需要对这些参 数进行测量控制，当然，除此之外，还有对以下例如液面位置、密度、扭矩、 浓度、速度、位移、距离、等众多物理参数的监测，但用的最多的仍然还是 温度的监测， 可以很肯定的说对温度的测量是以后工业发展很长一段时间不 变的话题。 温度测量的范围相当广泛，不论是在工业领域，还是在民用领域、军用 领域，都离不开温度参数的测量。在工业领域，如工厂机械温度检测，汽车 维护与检修，冷库温度测量，温室大棚温度检测，各种化学反应所需温度监 控等。在民用领域，超市的食品架内温度，人们生活空间环境的温度，空调 的控制温度，人体的体温检测，冰箱、冰柜的温度测量等等。当然，不同的 领域，不同的测温要求，不同的测温范围，不同的测温对象，测量的精度要 求也不一样，这些是大家都知道的。例如，如果我们对动物体温测量时，检 测的准确度及速度要求应该非常的严格，要达到 0.1℃左右，但在测量机械 温度时，允许的测量误差可以达到 1℃以上。 当然，我们做任何一件东西，必须是在满足设计要求的条件下，尽量的 降低复杂程度，所花费的越少越好。这个原则在航天、工业、民用的领域的 测量，也不例外。但从人类认识客观事物的规律，从检测的方面，从误差的 角度，从真实值的角度来讲，测量时应该尽量提高我们测量的精度，使我们 生产的系统或装置更加的优良与准确。 虽然现在市场上测量温度的仪器仪表有很多种类，同时，他们的测量速 度，测量精度也都在以很快的速度在发展，价格也越来越便宜，但是相对来

　　现在的产品生产中，基本上也不再使用这种原理。 （3）智能式 这是目前温度测量装置设计的第一选择方式， 利用目前非常科学的计算 机技术， 通过其强大的对数据的处理功能， 把来自前向通道的数据进行存储、 分析、 判断和处理。 这种方式的测温仪可以通过特定的显示驱动芯片将要现 实的数据送到数码管进行数码显示， 对温度的报警系统，可采用数字滤波等 算法提高系统的测量精度，保证系统更加安全可靠的运行，同时，计算机通 信接口功能是上述两种方式所不可能具备的功能与优势， 采用智能式的温度 测量系统构成计算机网络系统， 这样即使工作人员不在现场一样可以随时了 解现场的温度等情况， 完全按照现代工业所要求的实现生产的自动化、管理 的科学化要求， 这种方式设计的带有微型处理器以及外加接口电路所设计的 仪表被称为微机化测量仪表，一般称为智能仪表，属于第三代仪表，是现代 测温装置优先考虑的方式。 当然，随着国内玩科学技术的不断发展，在很多的测量领域里，讲一个 测量装置的所有电路， 包括微处理器都集成在一个芯片上，这也是目前仪表 设计所考虑的方向。 本课题考虑国内的测温技术的发展，构成器件的来源以 及计算机技术的发展，应该用上述第三种方式对测温装置经行设计。

　　说性价比仍然不是很高。 本课题的主要目的就是，运用比较常规的温度传感 器以及价格低廉的电子元件构成低成本、高性能的智能测量温度的系统，同 时考虑系统必须具有一定的通用性和可移植性，在其它测量领域，只要改变 测量系统的传感器，系统就能进行其它不同物理量的测量。

　　辐射高温计，称为光学高温计；另一种是全辐射高温计，它的原理是物体 吸收热辐射后，视物体本身的性质，能将它吸收、通过或反射。 随着科学技术的不断提高，工业技术水平也不断的进步，自动化的水 平范围也不断的延伸，这就对温度的测量提出了更高的要求，大致有以下 几个部分： （1）扩展测温的范围。一般工业上普遍的监测范围是-200～3000℃，但今 后提出更高要求，要能测量更低与更高的温度。 （2）增加测温对象的种类。温度测量应该由传统的点测量向线、面、甚至 是立体测量方向发展。应用的范围也应该从先前的工业扩展到农业，航天 业，环化等方面。 （3） 设计新的产品类型。 在利用先前的测温技术生产适用于不同工作环境， 不同应用场合生产新型产品的同时，还应根据客户的要求，利用新的技术 开发新的产品。 （4）生产适应特殊工作环境的新型产品。在很多的时候对温度测量装置有 着非常特殊的要求，如防腐、防硫、耐高温等性能的要求；还有就是对移 动物体和高速旋转物体的进行温度的测量，高温的连续测量等。 （5）显示直观、数字化。温度测量装置数字化的最突出的好处就是看起来 直观方便、读数误差小分辨率也比一般的要高很多，所以具有很好的发展 潜力。 （6）标定自动化。应用计算机技术快速、准确、自动的标定温度检测器。 根据以上要求，国内外温度仪表制造商可以朝着下面的几方面考虑： （1）继续保持各种传统的测温元件的生产，例如:热电偶、热电阻、热敏电 阻等。 （2）在原来基础上增加新兴产品的开发。比如今年来逐渐发展起来的碳化 硅薄膜测温装置，热敏电阻温度测量仪。 （3）向智能化[2]、集成化、适用化方向生产产品。新产品不但能够测量温 度，还应该能够判断温度，报警，设置报警的上下限温度值等功能。采用计 算机[3][4]向智能化、自动化方向发展。

　　测量精度等各方面综合考虑该如何设计才能实现符合要求的同时， 尽量提高 精度以及降低成本，其次，介绍了几种能够实现温度测量的方式，以及选择 智能式设计的原因， 最后， 大致描述了本系统的工作原理以及大致的结构框 图。

　　一个典型的智能检测系统， 包括被测量信息的提取、 放大、 变换、 接收、 处理以及传输部分，在本课题的温度测量系统中，温度传感器的选型，调理 电路的设计，A/D 转换电路的设计，CPU 的选型以及显示电路、报警电路 和电源电路的设计。

　　根据第一章对本课题的性能指标的设计要求， 本系统不仅要满足一定的 温度测量功能， 还要考虑系统的最低成本，还有就是系统的温度超限报警输 出功能，同时还要显示当前温度值及上下限温度的功能，除此之外，本温度 测量仪要求的测温范围比较宽，设计时还要考虑供电电源的问题。最后，还 要考虑如何通过各种无论是硬件上还是软件上的措施来提高整个系统的测 量精度。显然，作为工业现场用的监测类仪器，系统工作的可靠性指标也是 系统在设计时值得考虑的一个非常重要因素。

　　能实现该功能的设计的方式分为以下几种： （1）纯模拟式 这种设计的方式全部的电路都是用模拟电路组成的，例如，对温度信号 进行采集，恒流源电路的设计，还有就是放大电路，报警电路的设计，比较 器的选择以及超过上下限温度的报警的指针显示电路的设计， 虽然这种方式 设计的电路也能实现温度的选择与报警功能， 但是不能够获得温度的历史数 据，显示的也不够直观，读书更容易引起误差，在整个系统的抗干扰性上由 于电路没有强大的判断能力很轻易引起错误的报警导致错误的操作。 在生产 的成本上比其他方式也不低， 通过上述原理设计的测温仪表成为第一代测温 仪表，目前已经很少使用这种方式生产仪表。 （2）数字式 通过这种方法折成的温度测量系统在信号的采集、 信号的放大以及报警 设置等方面的设计原理与第一种方式基本一致。 只不过我们在信号的放大之 后，又加入了一个A/D转换电路。可以将温度这个模拟信号转化为电压等数 字信号， 然后经过驱动电路进行数码显示，这种装置最大的优点是显示比较 直观， 属第二代仪表。 上世纪80年代设计的仪表大都是采用这种原理制成的，