1引言线制热电阻温度变送器是将温度信号线性地变换成4，20，1六直流标准输出信号。由于模拟线制温度变送器大都采用分离元件组成，存在较大的温漂；同时热电阻本身存在非线性，所以要进行非线性处理，模拟元件在处理上存在较大的问，因此精度大都不高，般在0.5，1.0级。随着微处理器的功耗的极大降低和新器件的不断出现，以瓜+微处理器+01模式的智能变送器。在信号的处理测量精度仪维修和维护等方面与老式变送器相比，存在无可比拟的优势。是今后变送器的主要发展方向。
智能式线温度变送器在系统结构分为电源管理模块信号处理模块数据运算模块1变换模块组成，电路结构如阉1.
接导线既是是源线也是倍号线。4，2，1信号体制为。线制设计提供了可能性。当被测信号的量程从100变化时。两根传输线上电流变化对应4，2，因此要求整体包括微处理器在内的电路静态工作电流小于4尺1为信号采样负载电阻，在供电电源17，30的前提下，回路4，20，1电流由热电6且位号尺确定=尺信号通过植我们可以看到，首先对信号源所产生的信号进行采集，然后通过信号处理模块对信号进行放大处理。再由数据处理模块进行信号的软件线性化处理，最后通过1变化模块把线性反映温度变化大小基于PIC16F877的新型线制温度变送器徐军李欣哈本滨理工大学计算机与控制学院哈尔滨150080有精度高可靠性好现场显，生产调试方便等持点。是老式线制温度变送器的理想替代产品，具有广泛的应用前景。
信号处理电源管埋数据运算16，加上系统的静态功耗4，形成4，20爪的电流信号通过线电流线输出。
2智能式线制变送器的硬件设计由于采用微处理器作为核心，因此要求微处理器和外围器件必修采用低功耗器件，必须保证其整体功耗小于4，1.下面就各部分工作原理作下介绍。
2.1电，管理模块普通的级制变送器由于采用模拟器件来实现，因此对电源的功耗要求较低，般采用78系列稳压模块。其工作电流般在2人之间，但对于智能变送来说相对较大，2这里我们采用Maxlm公司换，该器件具有如下的特点4，28电压输入范围；最大80；的静态工作电流；3.3，5，电压可选输出；30，1人输出电流；±2的电压输出精度。采用该器件将输入的24，电压变换成5电压，给外围5的器件供电。为进步降低微处理器的功耗和提高数据处理精度，再把5，电压经过河，619低功耗高精密电压基准源输出个3高精密的电压基准，对微处理器供电，并且为，转换提供参考电压，其中极管，是个保护极管，防止输入电压接反可能带来的对电路的影响和破坏。
2.2信号处理横块在3信号处理模块中，采用丁1公司的27完成信号的放大与输出，丁1272是低功耗精密运放放大器，其特点是单电源供电。超低功耗25，5时，电流为19，采用数字电位器，此103和，9.5，4作为信号的调零和放大。其中，9，103和X9c504分别是lk和50k具有100个抽头的低功耗数字电位器，由微处理器控制，对变送器进行数宇调零和调满量程，私尺只，9，103配合，000热电阻组成测温电桥，利用，此03可以对不同量程的变送器进行零点的调整，设数字电位器，103的电阻为界其中假设为只12热电阻，温度传感器封装在接线盒内，其接线电阻可以忽略，电桥中间两点电压作为差动运算放大器的输入信号。分别为该信号再经过差动放大对微弱信号进行放大，其中电容，12是滤波电容，用来防止信号受外界信号干扰，放大倍数由艮5和，把504构成，通过微处理器对此504的控制来获取可变的放大倍数，满足不同测量范围的要求，这里没有考虑热电阻的非线性补偿，对于热电阻的非线性补偿，本变送器是通过微处理器软件实现的，这将在变送器的软件设计中加以说明。
2.3数据运算奚块数据运算系统是变送器的关键部件之，它完成变送的六，转换测量对象转换键盘瀚入信号分析处理及信息显等功能。智能变送塍采甩401公司的打肪单片机168772，它是高性能类145，1内部带有8路10位，转换器8以14位片内朽8程序存储器368字节的数据存储器RAM256字节的掉电数据存储器EEPROM，14个中断，的，功耗单片机。
它具有低功耗睡眠模式可中断唤醒和片内看门狗定时器以，下，易于实现低功耗抗干扰设计。此外，冗1研877与其他8位微处理器相比，代两压笔速度提高了4倍，器件性能大大提。因此冗16抑77是低功耗低智能仪器较为适宜的微控制器处理模块后，送入，16877的2脚是片内10位，的输入端口口模拟输入通道3350脚通过心3接操作回车键；36RB3脚通过R2.接操作设置键，选择调整对象；3582脚通过艮1接搡作+键，34脚通过私2接操作键，对数据进行加减操作，1920尺00尺01脚双向10口分别接0显器的时钟与数据端口。282930，05尺06尺07踯双向10口分别接串行0转，器丁105615的片选时钟和数据端口。232414只5脚双向口分别接，如103和此504数字电位器的片选信号。2122只，2尺，3脚双向口分别接，103和9，504数字电位器的调整脉冲信号和电阻上升下降信号。
由4可，数据运算系统的硬件电路较为简单，仪器只设有个操作键，通过软件管理。完成温度测毡基准值调节温度，量斜率值调节基准电流值调节和满童程量电流值调节等控制命令。
2.41变换模块变换模块电路5由，和，1变换部分组成，部分选用丁乙5615串行1芯片。
它是低功耗10位，3电压输出，已它的特点是5，单电源工怍；3线串行接口；高阻抗基准输入；基准电压两倍的输出电压范围；低功耗。751评；1.2出的更新速率；在温度范围内保持单调性。
1变换部分采用负载共地方式，运算放大器采用丁1公司的高速低功耗精密运算放大器12012精密电阻尺3，亿，丁1组成。为输入电压，1为输出电流，亿为反馈采样电阻，民为限流电阻，民。为负载电阻心为限六电阻。艮采样电流信号以电压的形号反相，形成个电流并联负反馈电路。
由于运算放大器的输入阻抗很高，流入运算放大器输入端的电流可以忽略。在心心凡的条件下，流经尺5心的电流与1.相比可以忽略。由运算放大器正负输入端电位近似相等，假设艮=艮=私，5=民=可得简化得Io中各电阻应当选用精密电阻；正电源+民+父，是的最大值。
2.5系统功耗由于要求智能变送器系统的整体静态电流小于4仙，所以必须保证所选器件为低功耗或超低功耗的芯片。2，5，经过实测，其中电源管理部分，要器件MAX161的静态电流为80μA1619的静态电流为10；信号处理部分主要器件此103和，504的静态电流各为50丁，712的静态电流为120；数据运算部分主要器静态电流为23027660的狰态电流近似为200；其他部分散件的静态电流大约为5假设系统的总体静态电流为则lA=0.
3智能式线制变送器的软件设计3.I沱16877的10位人，转换为使，转换器满足定的转换精度，就必须让采样电路的保持电容有足够的充电时间，因此必须正确选择AD转换的时钟源。系统采用lMHZ的晶振，程序如下启动0转换ADGO=读转换结果3.2传感器特性线性化处理在实际工程中，大多数传感器的输出信号与被测参数之间呈现非线性，这是造成测量精度低误差大的主要原因。热电阻的输出电压与被测温度之间就是个非线性，温度与，转换值之间的关系非线性如和计算法结合在起的插值法。
首先通过精密电阻箱模拟铂电阻的分度，每隔5获取其10位，转换结果显在，得到关于被测温度与转换数值对应，如为温度0，3000时，16877内部10位0转换器对应换数值之间的对应曲线，用平滑的曲线连接各点。可以得到6所不的特性曲线，可以看出它是个非线性函数。
为以时，实际测童温度值丁，定会落在某个区间丁1+采用线性插值法进行插值，用通过队，1和队1+，两点的直线近似代替原特性。通过两点3，和氏+1的直线方程为从中可以看出线性化的精度由哲线的段数决定，分段越多，精度与准确度越好。有时为了提高精度，也温度，可以采用抛物线插值。分段是可以采用等分也可以采用非等分，这里我们采用等分的方法。
3.3线性化软件的语言实现根据上述公式其线性化处理程序如下4结论器，经过单片机数据处理之后，精度可以保证在，1 3，具有现场显变送体化功能，同时采用数字电位器实现零点和满度的调整，操作简单直观准确度高。该变送器体积小成本低精度高可靠性好，已产品化批量生产，并得到广泛的应用。
1赵新民。智能仪器设计基础4.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，1999.
2刘和平。单片机原理及应用。重庆重庆大学出版社，上接第142页3毛希安。核磁共振基础简论。北京北京科学出版社，1996.
