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2 方案设计
2.1 设计指标
通过研究温度测量相关知识，对高精度温度测量与控制系统实现设计与制作，以满足各个领域对于高精度温度计的需求。首先分析高精度温度测量与控制系统的可能实现途径，针对目前该领域的研究现状，考虑当前可选购的硬件功能确定如下设计指标：
1) 测量范围：-20℃~50℃；
2) 测量精度：±0.05℃；
3) 设计控制精度：±0.1℃；
4) 供电电压：12VDC；
5) 通过微处理器完成，可以显示当前温度；
6) 双路测温。
基于以上设计目标，依据国内外相关资料，可以得到如2.1所示系统框图。
2.1 系统框图
2.2 硬件选择
在得到如图2.1所示系统框图后，便需要分模块选择相对应的硬件实现预定功能，在电子技术高度发达的今天，每个部分都有着众多的选择，很多功能都有为数众多的硬件可以实现，因此，依据每个硬件自身的特性选择出最优解就是一件十分重要的工作。
2.2.1 测温元件选择
温度测量与控制本身是一个历史悠久的话题，测温方法分为接触式与非接触式，接触式测温包括膨胀式测温、电量式测温与接触式光电、热色测温；非接触式测温包括辐射式测温、光谱法测温、激光干涉测温与声波、微波法测温等。其中日常生活中最常见的便是接触式测温中的膨胀式测温了，例如传统的水银体温计。而在一些特殊、极端的应用场景中，以辐射式测温、光谱法测温为代表的非接触式测温有着巨大的市场，如对超高温应用或火山等无法进入的极端环境进行温度测量时，就必须使用这些非接触式的方法来获取目标的温度进行进一步的科学研究。而随着电子与半导体芯片技术的快速发展，有着高集成度的电量式测温逐渐成为了工业生产与科研的常用测温形式，同时其测得的温度可以直接被机器读取与应用，对于温度数据的采集与应用都是极为方便的。因此可以被集成于多种电子设备，实现设备温度的监控，或应用于便携式设备。
依据设计目标需要对测得的温度进行进一步的处理，所以不能实现自动化与数字化的膨胀式测温首先被否定。而多种多样的非接触式测温由于环境的多种不确定性，都不可避免的面对巨大的误差与干扰，无法实现设计追求的高精度。因此，以电阻随温度变化的特性设计的电量式温度计便是一个很好的解决方案。同时热敏电阻自身的多种优良特性，如可以检测出10-6℃的温度变化、具有极宽的工作温度范围、体积小等优点，十分适合制作高精度的温度测量系统。在目前国内外的超高精度温度计研究中，铂电阻依然是主流的选择，一方面因为其具有温度系数TCR=0.003851的极高精度，可以很好的提供所需的测量的元件精度，另一方面铂电阻在众多热敏电阻中具有较好的线性度和测温范围，是高精度情况下测温准确的有力保障。
综上所述，我在设计中选用PT100作为测温元件。PT100是指在0℃时电阻值为100Ω的热电阻，其电阻与温度的关系可由公式：
得到，其中A=3.90802*10-3，B=-5.80195*10-7，C=-4.2735*10-12。温度-电阻曲线如图2.2所示。由于不同厂家生产的铂电阻略有不同，在高精度温度计设计时，需要用分度表对温度-电阻公式的值进行修正，从而得到更为准确的温度测量值。