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摘要：文章設計了一個以C8051F310單片機作為主控制器，利用單片機自身所帶的功能，以及溫度傳感器和其它外圍電路結合軟件編程構成了一個溫度測量系統。采用單片機內部集成部件，降低了系統成本。
關鍵詞：C8051F310；溫度傳感器
中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：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
測量電路主控芯片采Silicon Labs公司的完全集成的混合信號片上系統型MCU芯片C8051F310，溫度檢測采用穩定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻傳感器PT100，信號放大采用偏移和失調極小的高精度放大器OP07進行放大，A/D轉換部分使用單片機內部的10位逐次逼近型ADC，顯示部分采用四位一體數碼管。
1 C8051F310單片機及顯示電路
C8051F310 單片機包含了256 字節RAM，8K FLASH 程序存儲器，可以在系統編程，不需特別的編程電壓。設計使用的溫度傳感器輸出是模擬信號，該單片機內部集成 A/D 轉換電路，模擬信號經放大后可直接接入C8051F310 單片機進行處理，這樣既提高了可靠性、穩定性，又節省了外部電路使設計更為簡潔。
經單片機處理后的數據送至顯示部分的四位一體數碼管顯示。
2 溫度傳感器
鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數關系而制成的溫度傳感器,由于其測量準確度高、測量范圍大、復現性和穩定性好等,被廣泛用于中溫(-200℃～650℃)范圍的溫度測量中。
Pt100鉑熱電阻的阻值隨溫度的變化關系如式（1）所示。
（1）
式中Rt為熱電阻在溫度為t℃時的阻值，R0 為熱電阻在0℃時的阻值，是與傳感器自身相關的系數。
由PT100和電阻元件組成的橋式電路將由于溫度變化而引起的鉑電阻阻值變化轉為電壓信號輸入放大器，采用三線制接法。電路如圖1所示。采用TL431和電位器VR1調節產生4.096V的參考電源；采用R1、R2、VR2、Pt100構成測量電橋，當Pt100的電阻值和VR2的電阻值不相等時，電橋輸出一個mV 級的壓差信號。
3 信號放大器
信號放大器采用OP07，Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調電壓，所以OP07在很多應用場合不需要額外的調零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低和開環增益高的特點，這種低失調、高開環增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等方面。
7805集成穩壓器輸出+5V,為OP07正向輸入端提供電壓，小功率極性反轉電源轉換器7660將+5V電源轉換成-5V電源給OP07反向輸入端提供-5V電壓，J1的1和2分別接傳感器的兩端，OP07的輸出端輸出放大后的信號接到C8051F310單片機的P2.2管腳，利用單片機的A/D轉換功能，將模擬量轉成數字量。
4 軟件設計
本系統采用C語言進行程序設計，并在編程中對數據進行處理，提高了開發調試的工作效率。程序語言編輯環境用Keil C51進行編寫。系統流程圖3所示。
5 結束語
設計主要利用C8051F系列單片機與8051指令值完全兼容的CIP-51內核，它在單片機內集成了一個構成單片機數據采集或控制系統所需要的幾乎所有模擬和數字外設及其功能部件，使電路簡單，成本降低。
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