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　　在化工產業，機械加工，工業制造等領域經常要考慮到溫度對測量或加工的影響，因此對溫度的測量和控制就顯得尤為重要。特別在一些環境惡劣、干擾較強的使用場合，溫度采集裝置的穩定是實現測量與控制的首要環節。本文針對上述背景，設計了通用多通道檢測模塊。

　　1 系統結構和工作原理

　　模塊采用單片機ATmega48為控制核心，多路恒流源測溫電路通過電子開關CD4051與13位A/D轉換器MCP3301相連，通過單片機控制3/8譯碼器74HC138進行通道選擇;模塊通過基于Modbus通信協議的RS 485接口與主機通信;并具有一路PWM轉DAC電路。模塊適用于與PLC等主機連接，各通道實時檢測數據保存于各通道的保持寄存器中，當接收到主機讀取命令時將數據發送。整體結構如圖1所示。

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　　2 系統硬件電路設計

　　系統主要硬件部分控制電路：MCU、溫度測量電路、PWM轉DAC電路、電源電路和RS 485通信電路。為了避免外連的通信電路影響內部測量電路，提高抗干擾性能，將通信接口電路通過光藕隔離，且工作電源具有兩路隔離電源，本文采用開關電源，具有效率高、重量輕和體積小的特點，并可兼容交、直流24 V供電。本文在硬件部分主要介紹恒流源熱電阻測溫電路以及PWM輸入的DAC電路。

　　2.1 熱電阻溫度測量電路

　　本模塊的熱電阻選用鉑電阻Pt100作為溫度傳感器。在-50～+600℃中溫范圍內，與其他熱敏元件相比，鉑電阻溫度傳感器測量準確度高、測量范圍大、穩定性好、抗干擾能力較強。

　　鉑電阻測溫電路主要有兩種：橋式測溫電路和恒流源式測溫電路。

　　橋式測溫電路主要是利用調整電橋的電阻參數，抵消電橋兩端的電壓波動，以突出熱電阻變化引起的電壓，當采用三線制時可以消除引線誤差，但存在非線性誤差和電路相對復雜等問題。

　　恒流源式測溫電路利用穩定電壓給熱電阻以恒定電路流，保證熱電阻上的電壓和其阻值變化成線性關系的。在保證基準電壓源穩定的情況下，可以簡化電路結構，另外根據熱電阻和輸出電壓線性關系，更加有利于溫度的計算和校正。恒流源式測溫的基本應用電路如圖2所示。

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　　圖2中虛框部分即為恒流源電路。運放U1A將輸入的基準電壓VREF轉換為恒流源，激勵熱電阻RT。熱電阻兩端電壓，經過U1B運放組成的雙端輸入單端輸出放大電路，將信號放大10倍，即輸出期望的檢測電壓信號。該輸出信號通過電子開關與A/D轉換芯片相連。

　　電子開關的通路電阻較小，僅為幾百歐姆，而A/D測量電路一般呈現高阻態，其帶來的誤差可以忽略。

　　檢測精度和模數轉換芯片(A/D)的分辨位數有很大關系，一般單片機內帶的A/D位數分辨率較低(ATmega48內含10位A/D)，不適合精確測量，而高分辨率的A/D芯片價格昂貴。本文兼顧了性能價格比，采用了外擴一片低成本的13位A/D芯片MCP3301。通過改進軟硬件設計，實際測量結果證明可以保證誤差不超過0.5%。