基于OP07和LTC1543温度采集模块的设计

　　温度是表征物体冷却程度的物理量，也是一种最基本的环境参数，在工农业生产及日常生活中，对温度的测量及控制始终占据着极其重要的地位。用模拟传感器所得到的温度信息是模拟量，不适于单片机的处理，所以A/D转换器起着至关重要的作用。基于LTC1543温度采集模块，分辨率高，速度快，性价比高。

　　1 测量系统概述

　　典型的温度测量控制系统如图1所示，由温度采集模块、单片机、显示电路和反馈控制电路构成。温度的采集是温度测量控制的前提，简单可行的温度采集系统是温度测量及控制系统的发展方向之一。因此，这里提出一种简单可行的温带采集模块的设计方法。

　　2 传感器的选择

　　热敏电阻依其电阻值随温度变化的情形，主要可将其分为负温度系数(Negative Temperature Coefficient，NTC)热敏电阻及正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)热敏电阻2种。PTC的电阻值可以随温度的上升而增大，由于其温度系数非常大，主要用在消磁电路、加热器、电路保护、电机启动、暖风机，风速测量，温度控制与补偿。NTC的电阻值可以随温度的上升而下降，由于其温度系数非常大，所以可以检知微小的温度变化，因此被广泛应用在温度的测量、电路软启动，控制与补偿。因此这里选择负温度系数的热敏电阻。它的实测温度值见表1。

　　电阻值和温度变化的关系式为：

　　其中，RT为在温度T(K)时的NTC热敏电阻阻值，RN为在额定温度TN(K)时的NTC热敏电阻阻值。(TN取25℃，RN=1.20 kΩ)，T为规定温度(K)，B为NTC热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。而且，

　　通过公式(1)、(2)以及表1，可求得B=3 900 K，从而可以得出电阻值和温度变化的关系式为：

　　3 调理电路的设计

　　由于传感器直接输出的模拟量幅度一般较低，同时为了更好地提高系统的抗干扰能力，在传感器的后端一般要进行调理，调理电路通常选用运算放大器完成。这里，采用OP07组成一个差分放大器完成后续幅度放大和隔离。OP07具有极低的输入失调电压、失调电压零漂、噪声电压等特点。调理电路的原理图如图2所示，其中RT1为热敏电阻。传感器输出电压经过放大后，输出给AD转换器。

　　电压增益为：

　　根据公式(4)，可知改变RF/R1的值可以改变电压的放大倍数。

　　4 TLC1543转换原理及软件设计

　　4.1 TLC1543转换原理说明

　　TLC1543是TI公司的多通道、低价格的CMOS 10位开关电容逐次逼近模数转换器，具有输入通道多，高速、高分辨率、性价比高、易于和单片机和单片机接口的特点，其引脚如图3所示。芯片内部有1个14通道多路选择器可选择11个模拟输入通道或3个内部自测电压中的任意一个进行测试，可广泛应用于各种数据的采集。