项目说明

本项目主控采用GD32F407ZG,实现PT100变送器设计，测量范围0~100摄氏度，测量精度达到0.2%。

目标：

1.实现测量温度范围在0~100摄氏度之间。

2.拥有人机交互设计。

3.测量精度大于0.5%。

系统总体设计

  本设计以GD32F407ZGT6单片机为核心控制器，加上其他的模块电路一起组成PT100温度测量系统的整个系统，其中包含主控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了GD32F470ZGT6单片机，其主要作用是获取输入部分数据，经过内部处理，控制输出部分。输入由两部分组成，第一部分是PT100测温传感器和信号放大电路组成的测温模块电路，通过该模块电路放大PT100的信号供单片机ADC处理数据；二部分是独立按键，通过该独立按键切换模式以及设置上下限；输出由两部分组成，第一部分是jlx12864显示模块, 通过该模块可以显示当前环境的温度、上下限阈值、模式；第二部分是LED，温度低于设置下限时，绿LED亮，高于上限温度，红LED亮。

电路设计设计

1.主控电路

使用GD32F407ZG与外设进行通信处理数据控制整个系统。

2.PT100恒流源电路

     PT100测量电路，有电桥和恒流测量两种方法，本次设计采用恒流源来测量。使用恒流源测量，需要考虑电流的大小，如果电流过大由于PT100自身的自热效应，1 mW会产生约会造成0.02～0.75℃的温度变化量，电流太小PT100产生的信号容易受到外界的噪声干扰，所以一般可以取值在0.5～2 mA，本次设计将恒流源电流选择为1mA恒流源。本次恒压源采用运放与三级管组成的带负反馈的压控恒流源。整个恒流源电路由运算放大器GS8552、TL431-2.5v基准电压源、电阻和9012PNP三极管组成。TL431提供一个2.5v的电压基准给GS8552同相端，根据运算放大器的“虚短”反向端电电压也为2.5V。流过R2的电流为：1ma。三极管流过复合管的Ib很小，可以近似认为1ma全部流入PT100。

3.PT100信号放大电路

     Pt100信号放大电路运算放大器选型，考虑到后端GD32内部ADC的Vref为3.3V，整个运算放大电路输出的电压要小于3.3v以及确定运算放大器的工作电压VDD>3.3V。其次考虑到PT100直流系统运算放大器的GBW可以一般选取。考虑到使用运算放大器组成差分电路，需要运放拥有有优异的共模抑制比。还需要Vos以及温漂尽可能的小。综上所述，以及考虑设计不依赖数控双电源和后端电压跟随器保护电路，选择国产GS8552为运算放大器，此运放支持单电源供电，单电源供电范围在+1.8V~+5.5V符合设计要求的输出电压在3.3V内以及支持单电源供电。Vos仅为30ua以及温漂仅为0.01ua/℃。此运放是输入输出轨到轨满足后端电压跟随器保护电路设计要求。

差分放大电路，考虑到100℃下PT100的电阻值为139Ω左右流过的电流为1ma，产生的电压为0.139V左右，考虑到后端ADC的参考电压为3.3V。

G=3.3V/0.139V≈23.74

得到放大倍数不能超过23.74倍，为了是测量范围尽可能的宽选择放大倍数为21倍。在不考虑减去线阻产生的电压的情况下运算放大器的输出电压为。

Vout = 0.139*21=2.919V

4.系统供电设计

     本设计采用CH224k诱骗PD电源，诱骗9v电源经过1117-5降压，为运放提供电源。

5.系统外设电路设计

     主要包括JLX12864显示屏，声光报警电路，以及BH45B1225电路其中BH45B1225为I2C协议，在SCL、SDA需要两个上拉电阻。

软件说明

     程序以及上传，其中JLX12864代码移植自厂家代码代码比较规范，BH45B1225自己根据手册自己写的，还没规范代码一些寄存器的值没有宏定义，具体的转换步骤中文手册中也写明了。

实物图

PCB板上有ADC选择，通过跳线帽选择外部ADC还是内部ADC，以为梁山派ADC参考选择是DC-DC的3.3V建议使用外部ADC在传输速率10sps下，有效位为21.5bit。为保证精度与运放相关的电阻最好选用0.1%的精密电阻。