一种基于红外通信的温度信号（PT100）传输模块电路的设计

【摘要】红外通信是一种技术成熟、经济成本低的近距离通信方式，较有线连接方式更安全可靠。本文根据红外通信协议，完成了温度信号（PT100）电路软、硬件的设计。

一、引言

目前微波消解仪中测量温度的方式以铂电阻最为可靠和普遍，但这种测温方式为有线连接，微波消解仪的转盘转动容易导致信号线折断，导致测温故障发生。如果温度信号以红外数据方式发送和接收，就能够提高测温系统的可靠性。同样，这样的测温方式也适用于密闭，电磁干扰复杂的环境中。

二、测温系统工作原理

图1是铂电阻测温及数据收发原理框图，红外收发采用握手方式，未收到主机红外数据请求信号时，从机处于待机状态，以节省电源，当收到主机的数据请求信号时，从机开始工作，以每秒4次的速率发射数据。如果主机发送数据请求后，1s后仍得不到数据响应，进行报警动作并在LCD上显示。

图1 系统工作原理框图

程序一直扫描判断用户是否进入显示界面，如果进入显示界面，主机开始向从机请求数据，正常接收到红外数据后，通过RS232 串行口进行数据传输给LCD显示，系统根据接收到的温度数据进行功率控制。

三、电路设计

图2为PT100测温电路原理图，电路采用单片机内部的2.5V基准电源作为VREF参考电源。这个电路的测温原理如下：采用R1、R2、R3、PT100构成的测量电桥（其中R1=R2，R3=100Ω），当PT100的电阻值和R3的电阻值不相等时，电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放LM358放大（放大倍数为21倍）后输出期望大小的电压信号，然后连接单片机AD引脚，通过软件将电压值转换成温度值。

图2 PT100测温电路原理图

图3 C8051F350最小系统原理图

图3为单片机C8051F350最小系统原理图，我们设定P 0.0、P 0.1分别为红外数据发送（send）口和接收（Rec）口。

图4是红外发送、接收电路原理图，发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发送红外信号。红外接收端完成对红外信号的接收、放大、检波和整形，并解调出编码脉冲。为了减少干扰，采用的是价格便宜性能可靠的一体化红外接收头（HS0038，接收红外信号频率为38kHz，周期约26μs）接收红外信号，同時对信号进行放大、检波并整形得到TTL电平的编码信号，经单片机解码后得到温度值。

图4 红外发射、接收电路

例如：

假定温度值为256℃，发送端数据计算如下：

高8位温度值=2560/256=10，低8位温度值=0 （余数）。

将温度值转成二进制为：高8位温度值=0000 1010，低8位温度值=0000 0000。

接收端数据提取后计算如下：

高8位温度值=FFFF 0101，反码=0000 1010。

低8位温度值=FFFF FFFF，反码=0000 0000。

将二进制反码转成温度值为：高8位温度值*256+低8位温度值=10*256+0=2560

四、总结

本文设计的测温方式可以用于密闭且内部运动的结构装置中，结构简单、经济，可靠性高，功耗低，特别适用于像微波消解仪这类对温度准确度有极高要求的仪器设备中。

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