基于MCU的智能流量监控系统设计

3.2热电阻测温度及补偿

热电阻测温度是利用某些导体或半导体材料的电阻值随温度变化这一性质来做成温度测量敏感元件，通常采用的有铂热电阻Pt100、铜热电阻Cu50o这些材料的电阻随温度变化而改变，通过测量电阻值再根据阻值和实际温度的对照线性表就可以推算被测对象的温度。这类传感器主要用于低温和中温范围内的温度测量。

为了准确的测量电阻值，消除引线电阻的影响，我们采用三线法测量电阻。具体的电路图如图3。

3.3变送电压、电流信号的测量

在流量监控系统中，由于有变送器输入的温度信号、压力信号、差压信号、流量信号等，所以就必须设计针对变送输入的0-5V和1-5V电压信号的测量以及0-10mA和4-20mA的电流信号的测量。

对于电压信号的测量，因为我们采用的A/D转换芯片在基准电压为0.5V时，测量的电压范围为0-1 V，所以要先对大电压信号进行相应的衰减后才能进行有效的测量。我们所用的测量电路为图4:

3.4输入信号处理

在测量流量时，各种传感器送来的信号都要进行抗干扰处理，否则将会被噪声信号埋没。比如当测量毫伏输入信号时，如果不加处理，那么很小的几个毫伏的信号将会被埋没，因为A/D转换器对输入的信号幅度也有限制。另外对电流信号也不能直接的测量，要将其转换为电压信号后才可以测量。所有这些都要求对输入信号进行适当的处理，因此我们引入了小信号处理电路。还有对各种信号的放大倍数要求也不一样，我们采用了程序适当的控制增益的方法。

由前面的内容可以知道，在系统中涉及的信号类型较多，各种信号范围各异，由于体积的限制以及考虑到成本，故在多路信号的检测过程中，多个通道共用一个放大器。信号经放大处理后送至A/D转换器，由于各个输入量传送到放大器的信号电平不同，放大器的增益也应不同。一般情况下，应使被转换量的数值大小落在A/D转换线性特性区间内，并尽可能使模拟量信号输入采用小放大倍数，即根据未知参数量值的范围，自动地选择合适的增益和衰减，以切换到合适的量程。量程自动设置的方法是在采集通道中设置可变增益放大器，借助量程转换开关，控制其通断，获得所需的量程。

系统中此处电路的程控放大采用八选一多路模拟开关4051和运放OP07组成。多路开关4051用来改变放大器的增益，根据输入信号的大小，由单片机控制4051的选通，改变其反馈电阻的大小，从而达到改变放大器增益的目的，实现量程的自动切换。

模拟开关部分4051和运放OP07完成将信号输入前端测量的热电偶、热电阻、电流、电压信号全部转换成0-1V内的小电压信号。程序自动完成对信号的识别后，控制第一片八选一模拟开关4051完成对送往放大器信号的选择，程序通过对第二片4051的控制完成对放大倍数的选择。