熱敏電阻的高電阻應用于單片機進行頻率法的溫度測量

0．引言

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，許多情況下需要溫度測量，用來測量溫度的傳感器種類很多，熱敏電阻器就是其中之一。熱敏電阻靈敏度高、穩(wěn)定性好、體積小、電阻值大等特點,已廣泛于溫度測量和控制領(lǐng)域。在所有被動式溫度傳感器中，熱敏電阻的靈敏度(即溫度每變化一度時電阻的變化)最高，在溫室大棚內(nèi)，溫度測量精度一般在±0.5—1?C左右，在這種情況下，,熱敏電阻的引線長度在100—200米，對測量造成的誤差可以忽略不計，使測量系統(tǒng)的電路簡單、使用方便。

1．熱敏電阻的測量電路

在多點溫度測量系統(tǒng)中，熱敏電阻采用溫度-頻率法測量框圖，如圖1所示。

圖1溫度—頻率測量原理

圖1中，IC1是555時基集成電路，是一個典型的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器,IC2是AT89C52單片機。R3是555電路輸出的電平上拉電阻，使輸出的高電平穩(wěn)定在5V，C2為抗干擾濾波電容，Rt為熱敏電阻，f是頻率信號輸出。

其中 f=1.442695041/（C1*（R1+2*Rt ））

從上式可以看出，當C1、R1為固定值時，555時基電路的輸出頻率f僅僅與Rt有關(guān),而熱敏電阻的阻值Rt與測量的溫度有關(guān)。因此，需要測量的溫度由Rt熱敏電阻轉(zhuǎn)換成電阻值，通過555時基電路轉(zhuǎn)換成頻率信號，單片機通過P3。5（T1口）對頻率進行測量，就可以計算出測量的溫度值。

多路控制開關(guān)的組成與工作原理如圖2所示。

圖2 多路開關(guān)控制原理

在圖2中，IC2 為單片機，IC3、IC4為74LS138集成電路組成，J01--J16為繼電器。單片機的P1.0 – P1.2作為二個74LS138的地址，P1.3、P1.4作為二個74LS138的片選信號,單片機改變P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4的值，就可以控制繼電器，使熱敏電阻依次接入，進行溫度信號的測量。采用繼電器控制，減少了熱敏電阻接入路的接觸電阻，可以提高測量的精度。顯示設備為5位LED數(shù)碼管，2位用于顯示溫度信號的通道號，3位用于顯示溫度值，其中，2位整數(shù)，1位小數(shù)。

2．單片機的應用

單片機為AT89C52，片內(nèi)有256B RAM和8KB的Flash ROM，可以反復多次改寫程序，十分方便。單片機的定時器/計數(shù)器T1工作在方式1，作為16位的外部脈沖計數(shù)器，記錄555電路輸入的脈沖數(shù)。單片機的定時器/計數(shù)器T0也工作在方式1，作為16位定時器用，記錄單片機CPU的時鐘脈沖。在編寫程序時，使T0的定時時間為0.1秒，通過T1在0.1秒內(nèi)測量到的脈沖數(shù)，就可以計算出頻率值，從而知道被測量的溫度值。參考程序如下：（CPU振蕩頻率為12MHz）

MOV TMOD，#15H ；設置 T0為16位計數(shù)方式，T1為16位定時方式

MOV TH0，#00H ；T0計數(shù)器清零

MOV TL0，#00H ；

MOV 30H，#14AH ；循環(huán)20次，使定時時間為0.1秒

SETB TR0 ；啟動T0計數(shù)器開始計數(shù)

Y1：MOV TH1，#3CH ；T1定時器設置初值

MOV TL1，#ACH ；

SETB TR1 ；啟動T1定時器開始計時

Y2：JBCTF1，Y3 ；判別T1定時器計時50mS到否，到則轉(zhuǎn)Y3

AJMP Y2 ；50mS未到，則繼續(xù)

Y3：DJNZ 30H，Y1 ；判別定時0.1秒到否，未到則繼續(xù)

CLR TR0 ；定時0.1秒到，清T0、T1溢出標志

CLR TR1 ；

MOV 7BH，TH0 ；將測量的頻率值存放在7AH、7BH內(nèi)存中

MOV 7AH，TL0

在單片機進行頻率采樣的時候，首先通過多路控制開關(guān)輸出某溫度測量信號的地址值，然后進行溫度的測量。