51单片机与PT100测温系统：原理与设计

"该文档介绍了如何使用PT100铂电阻进行温度测量，重点讨论了三线制PT100测温电桥和仪表放大器的设计，模数转换器（ADC）的原理和应用，以及软件滤波和线性插值在温度测量中的作用。文档适用于理解基于51单片机的温度检测系统，并要求实现0-300℃的温度测量，分辨率为1℃，并且支持远距离测温，通过液晶1602显示温度值。" 在温度检测中，PT100作为一种常见的接触式传感器，因其在-200℃至850℃宽广的测量范围和高精度，被广泛应用于工业环境。在0℃时，PT100的阻值为100Ω，随着温度升高，电阻值也会相应增加。为了在实际应用中准确测量PT100的电阻变化并转化为温度值，需要设计合适的电路。 三线制PT100测温电桥电路可以有效减少线路电阻带来的误差，提高测量精度。这种电路通常包含四个桥臂，两个桥臂由PT100的两段电阻组成，另外两个桥臂则使用精密电阻。当温度变化时，PT100的电阻变化会导致电桥不平衡，从而产生电压差，这个电压差可以进一步通过仪表放大器放大，以增强微弱的信号。 仪表放大器在温度测量中起着关键作用，它具有高输入阻抗、低输出阻抗以及良好的共模抑制比，能够有效地放大信号同时减少干扰。在51单片机系统中，仪表放大器输出的模拟信号需要经过模数转换器（ADC）处理。 ADC是将模拟信号转化为数字信号的关键组件，其工作原理包括采样、保持、量化和编码。采样是将连续的模拟信号转化为离散信号的过程，保持则是保证在采样后的信号稳定以便后续处理。量化是将采样后的信号划分到离散的等级，而编码则是将量化后的等级转换为二进制数字。在温度测量系统中，ADC的输出数字值与温度值之间通常需要通过校准和算法（如软件滤波和线性插值）进行关联，以提高测量的准确性和稳定性。 软件滤波通常用于去除噪声和不稳定因素，例如可以采用滑动平均滤波或指数平滑滤波等方法。线性插值则用于改善分辨率，将ADC的输出更精确地映射到温度刻度上，以达到1℃的温度分辨率。 最后，这些数字化的温度值会通过1602液晶显示器呈现出来，提供直观的温度读数。这样的系统设计既满足了远距离测温的需求，又能保证在0-300℃范围内实现高精度的温度测量。