热电阻传感器
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2023年3月19日发(作者：汉语拼音音节表)1工作原理
本系统可以分为五大部分：热电阻温度采集、运行状态显示、继电器控制、键盘输入、
风向步进电机控制。
2.1热电阻温度采集
热电阻传感器以其温度特性稳定、测量精
图1Pt1000热电阻温度测量电路
度高的特点，在大型中央空调得到了广泛的应用。
采用Pt1000热电阻作为温度传感器的测量电路原理图如图1所示。热电阻Rt与三个电阻
接成电桥。当温度变化时，使得运算放大器的同相输入端的电位发生变化，经过运算放大器
放大之后输入到Atmega16单片机进行AD转换。由于单片机采用5V电压作为ADC的参考电
源，而电桥在温度变化为0～100°C时，输出电压范围为0～0.7V，所以确定运算放大电路
的放大倍数为7,以获得最佳的测量结果。运算放大电路的电阻按以下公式确定：
710
4
5
i
u
u
R
R
＋
456
//RRR
取
860,1,6
645
RkRkR。输出电压变化范围大致是0～5V。
由于ADC的转换精度为10,故当输入电压为5V时，其采样值为1023,根据电桥平衡原理，
可得到以下公式：
)
2
1
(
10237
5
0
••
t
t
RR
R
U
NV
（1）
其中，N——ADC数据寄存器的值，
U——电桥电源电压，
0
R——Pt1000在0°C时的电阻1000。
Pt1000热电阻的阻值按以下公式计算：:
)1(2
0
tBtARR
t
（2）
Rt——温度为t时铂热电阻的电阻值，Ω；
t——温度，℃；
0
R——Pt1000在0°C时的电阻1000
。
A——分度常数，A＝0.28
B——分度常数，B＝-0.
用根据以上公式（1）、（2）生成用N来查找温度t的程序表格，其代码如
下：
PrivateSubPt1000()
=rsor
()
DimUAsInteger=9'电桥电源电压
'热电阻0度时的电阻值
DimPt1000_R0AsInteger=1000
DimnAsInteger
DimsngTAsSingle
DimsngRtAsSingle
Text("constfloatPt1000Tab[]={"&Chr(13)&Chr(10))
Forn=0To1023
sngRt=(10000*n+*U)/(7161*U-10*n)
sngT=(-const_A+Sqrt(const_A^2-4*const_B*(1-sngRt/Pt1000_R0)))/(2*const_B)
Ifn "*/") Text(Format(Abs(sngT),"0.0")&"/*"&n&"*/"&Chr(13) &Chr(10)&"};") EndIf IfnMod5=0Then Text(Chr(13)&Chr(10)) EndIf Next All() () =t EndSub 生成的程序常数表格（1024个值）部分如下： constfloatPt1000Tab[]={ 0.0,/*0*/0.1,/*1*/0.2,/*2*/0.2, …… 63.4,/*696*/63.5,/*697*/ …… 99.3,/*1022*/99.4/*1023*/ }; 2.2运行状态显示 本系统采用一块16×4的字符型液晶模块，这种类型的LCD应用很广泛，其控制驱动主 芯片为HD44780及其扩展驱动芯片HD44100（或兼容芯片），少量阻、容元件，结构件等装 配在PCB板上而成。字符型液晶显示模块目前在国际上已经规范化，无论显示屏规格如何变 化，其电特性和接口形式都是统一的。因此只要设计出一种型号的接口电路，在指令设置上 稍加改动即可使用各种规格的字符型液晶显示模块。odeVisionAVR集成开发环境集成这种类 型LCD的函数，可方便实现LCD的读写，其部分函数及功能简单介绍如下，更详细的资料可 查阅各种文献。 2.3继电器控制 Atmega16输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流，直接驱动LED， 但是仍然不能直接驱动更大电流的器件，如继电器，所以必须接入较大功率的驱动器。常用 的驱动方法有74系列功率集成电路驱动、MOC系列光耦合过零触发双向晶闸管驱动、固态 继电器驱动等。 本系统采用ULN2003芯片来驱动继电器。其内部结构如图2所示。 ULN2003是达林顿阵列，是专门用来驱动继电器的芯片，甚至在芯片内部做了一个消线 圈 图2ULN2003内部结构图 反电动势的二极管。ULN2003的输出端允许通过IC电流200mA，饱和压降VCE约1V左 右，耐压BVCEO约为36V。采用集电极开路输出，输出电流大，故可以直接驱动继电器 或固体继电器(SSR)等外接控制器件，也可直接驱动低压灯泡，共可以驱动7路，减少了电 路板的连线数量，成本较低，广泛应用于各种工控板，其驱动原理如图3所示。 图3驱动原理 压缩机离合器继电器采用RS触发器和ULN2003一起控制，这样做的好处是：当单片机 受到外界干扰而不断复位或看门狗超时复位时，保证压缩机始终处于开启或关闭状态，有助 于延长压缩机的寿命。 2.4键盘输入 本系统采用3×3矩阵式键盘。通过键盘可以控制系统工作方式（关闭、送风、制冷）、 风向步进电机（水平送风、倾斜送风、扫风）、温度设定等。 键盘的行由PD0、PD1、PD2（使能内部上拉电阻）控制，而列则由PC3、PC4、PC5控 制，如图4所示。采用程序扫描的方式识别键码，其工作过程如下： (1)判断键盘中有无键按下。通过以下代码实现： PORTC&=~0x20; if((PIND&0x07)!=0x07){//……} 首先置PC5为“0”，再判断PD0、PD1、PD2是否都为“1”。如果全为“1”,则表明 第3列无键按下，否则有键按下,进入消除抖动程序；再置PC4为“0”，再判断PD0、 PD1、PD2是否都为“1”。如果全为“1”,则表明第2列无键按下，否则有键按下,进 入消除抖动程序；再置PC3为“0”，再判断PD0、PD1、PD2是否都为“1”。如果全 为“1”,则表明第1列无键按下，否则有键按下,进入消除抖动程序。 图43×3矩阵式键盘 (2),消除抖动。当发现有键按下时，延时一段时间再判断键盘状态，若仍有键保持按下 状态，则可以确定有键按下，否则认为是抖动。通过以下代码实现： delay(); if((PIND&0x07)!=0x07){//……} (3)判断键码。以下是识别为“Key2-3”（第2行第3列）的程序代码，其它按健类似。 if((PIND&0x07)==0x05) {//Key2-3 //ucharkey_num[]="K23"; //等待按键释放 while((PIND&0x07)==0x05); //判断换气风机是否在运行 if(ventilator_state==1) { ventilator_state=0; //关闭换气风机 stop_ventilator(); //在LCD上的(12,3)显示“OFF”lcd_gotoxy(12,3); lcd_putsf("OFF"); } else { ventilator_state=1; //开启换气风机 start_ventilator(); //在LCD上的(12,3)显示“Run” lcd_gotoxy(12,3); lcd_putsf("Run"); } return;//识别完毕，返回主程序 } 2.5风向步进电机控制 Atmega16的定时器能够输出PWM，编程简单，精度高。编程让定时器2工作于相位 可调模式，产生高精度的PWM波形输出，调节占空比，以达到控制步进电机不同转角的目 的。初始化设置如下：