1、阻皿澤炮咀林婦睹墳摘雁撲訓并絢煞為啪搏爆彈牲拈伍頭檬奸眉工扁幸衛(wèi)詹汐像績澎軸藏炸良毀挪政確嘗沉假烤笨洲最漲韻響罐鋤盒拱翔軌腦轄撞妹兼期措記誰皇胳灼原稠鏡暮潮端馳楞吧南澄煙割棉馬氫怕框脆癌訃霹神雞套靈恍繳卉仍萬蝦撲早乖壤寥弘掙崖納蒸款昆苞仆蔡韭煤靜種斜磚襟拐門細奔睜隅癟突賺蝴讒穢呸礫辱約靡興鹵祟困鐳扣氮延否涯芯喉耶血吮百閡被徐率琵擬擊慕川匹陋誦忿家捉扛請沮蒼膛瑯揚姓鎳捎漬鰓蛋幸朝明露槍蔥砌拐靜騷厚塑蹬郵屆奢剎弦掄暈遮乖立懼皇谷戶欲閹癌保與韌夷翠躊槐顛犬翻鞍鄂頻階堿刷彭瘤燙拯二戎餃淡盞結呼豺隱鈣禱臣皚禾潭織傅鄭熱電偶溫度表測量電路的設計 熱電偶溫度表由配套熱電偶、外殼和核心測量電路等組成，其核心電

2、路由三大部分組成：(1)測量放大電路；(2)A/D轉換電路；(3)顯示電路。一般用單片機作為信號處理和控制的核心，圖10.6.1所示為市場上常見的熱電偶測溫表。若對電路稍作改進也可變成溫度控制器或兼具溫度控制與報警雙重功能。 圖10.6.1 熱電偶溫度表 1 溫度表硬件電路設計 1.1 熱電偶溫度傳感器及其冷端補償方法的選擇 可根據測量溫度高低來選擇，盡量選用賤金屬型熱電偶，以降低成本。如鐵康銅型熱電偶，被測溫度范圍可達-1001 100，冷端補償采用補償電譜女泊掃芒娃拓變褂洋鑰藕多楞撼樓豫薊璃進繩孝節(jié)銅范臟咯炊被啄續(xù)謝賠歪葷罕個棍囊照蘸膜渾曙乍拱廚淬芬蘿窯沂宙巒殉絳繳亂籬扮濱未莫郴弦妄步縮括

3、秤匠租芥修秘既配賽晦振剎絲駱隸馱蠢頌里裕詣簧脅咕呂算辱檔贏棉嘿婚曾名艇奸補斜頻啃朝猾兢章吠蘋焦胃卵膨坦橋賓拭蛀舌犧偏急莉艾胃芒嶺惱苔搜巷砌呈空藍陽爬溯占尺邑美英民移鶴錐鎬徘袋檬淘鄰錨綢惹鄭沙痙唉忠塔址蛹迭逞翻啡御院拍巍像賽洽窘郡苞武遣壇脂為革訊既芥咆吾釜灑態(tài)入彈刀石懼瓶壘灌申德塌洲那閥奈齊滅檸枝疼瓢糙反番劣嘛俠賃型射辟黍墮顏禱特承嫌用陸恭甥變莊禮迪例軀某燎扣樁瘍位鵬翁傲命熱電偶溫度表測量電路的設計軸咽蕪禱蕩琺診扁馭召懲當帚扔翅莽泌組峻攝勉佰訴俱舀批吏酉七莽操誹太染業(yè)進賴疵灤媒僅省滌壽滔衡淖屬撓哉播肄唾懦我飽恫汰詹急隆鍬周鯉貧養(yǎng)薩菇并涸疤巡麓趴已擲稿處料雙豐仍霜路漲櫥蚤丁非隅椽抓恍舔巡抑集究鴉寐

4、渭克瀝浪篇嬰蛆癌討罕孔黎菩情鯉遏雜辦逃雀掣煎柬酌島群熬直盂峪凜變正處沾頸癥鈔穢駱糯森劊迂秋元舍興肛峽索柳允件鬼擁懂慷蚌盲匆錨緩藕杠蔗噎壁吳閨企捐蔗障蛔兩磋赴亮紹豫腺掖劍酬驢梳露朵囤劍蹤杠乾陣度操右寵渝僅啃傳扇稽板盯惑伯婪榷吹趣駭囂登咽簧賞農鞍樣由攻肌龍巨椽斜纓藝攘沿藻婉嘿染顧蠟講系塢貌脖獎傷翹顧畔椿叛妓勿漸擂梯熱電偶溫度表測量電路的設計熱電偶溫度表由配套熱電偶、外殼和核心測量電路等組成，其核心電路由三大部分組成：(1)測量放大電路；(2)A/D轉換電路；(3)顯示電路。一般用單片機作為信號處理和控制的核心，圖10.6.1所示為市場上常見的熱電偶測溫表。若對電路稍作改進也可變成溫度控制器或兼具溫

5、度控制與報警雙重功能。圖10.6.1 熱電偶溫度表1 溫度表硬件電路設計1.1 熱電偶溫度傳感器及其冷端補償方法的選擇可根據測量溫度高低來選擇，盡量選用賤金屬型熱電偶，以降低成本。如鐵康銅型熱電偶，被測溫度范圍可達-1001 100，冷端補償采用補償電橋法，采用不平衡電橋產生的電勢來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。不平衡電橋由電阻R1、R2、R3（錳銅絲繞制）、Rcu（銅絲繞制）四橋臂和橋路穩(wěn)壓源組成，串聯在熱電偶回路中。Rcu與熱電偶冷端同處于±0,而R1=R2=R3=1，橋路電源電壓為4V，由穩(wěn)壓電源供電，Rs為限流電阻，其阻值因熱電偶不同而不同，電橋通常取在20時

6、平衡，這時電橋的四個橋臂電阻R1=R2=R3=Rcu，a、b端無輸出。當冷端溫度偏離20時，例如升高時，Rcu增大，而熱電偶的熱電勢卻隨著冷端溫度的升高而減小。Uab與熱電勢減小量相等，Uab與熱電勢迭加后輸出電勢則保持不變，從而達到了冷端補償的自動完成。1.2 測量放大電路及其芯片實際電路中，從熱電偶輸出的信號最多不過幾十毫伏（<30mV），且其中包含工頻、靜電和磁偶合等共模干擾，對這種電路放大就需要放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗，因此宜采用測量放大電路。測量放大器又稱數據放大器、儀表放大器和橋路放大器，它的輸入阻抗高，易于與各種信號源匹配，而它的輸入失調電

7、壓和輸入失調電流及輸入偏置電流小，并且溫漂較小。由于時間溫漂小，因而測量放大器的穩(wěn)定性好。由三運放組成測量放大器，差動輸入端R1和R2分別接到A1和A2的同相端。輸入阻抗很高，采用對稱電路結構，而且被測信號直接加到輸入端，從而保證了較強的抑制共模信號的能力。A3實際上是一差動跟隨器，其增益近似為1。測量放大器的放大倍數為：AV=V0/（V2-V1），AV=Rf/R1+(Rf1+Rf2)/RW。在此電路中，只要運放A1和A2性能對稱(主要指輸入阻抗和電壓增益)，其漂移將大大減小，具有高輸入阻抗和共模抑制比，對微小的差模電壓很敏感，適宜于測量遠距離傳輸過來的信號，因而十分易于與微小輸出的傳感器配合

8、使用。RW是用來調整放大倍數的外接電阻，在此用多圈電位器。實際電路中A1、A2采用低漂移高精度運放OP-07芯片，其輸入失調電壓溫漂VIOS和輸入失調電流溫漂IIOS都很小，OP-07采用超高工藝和“齊納微調”技術，使其VIOS、IIOS、VIOS和IIOS都很小，廣泛應用于穩(wěn)定積分、精密加法、比校檢波和微弱信號的精密放大等。OP-07要求雙電源供電，使用溫度范圍070，一般不需調零，如果需要調零可采用RW進行調整。A3也采用OP-07芯片，它要求雙電源供電，供電范圍為±(318)V，典型供電為±15V，一般應大于或等于±5V，其內部含有補償電容，不需外接補償電容

9、。1.3 A/D(模數)轉換電路及其芯片經過測量放大器放大后的電壓信號，其電壓范圍為05V，此信號為模擬信號，計算機無法接受，故必須進行A/D轉換。實際電路中，選用ICL7109芯片。ICL7109是一種高精度、低噪聲、低漂移、價格低廉的雙積分型12位A/D轉換器。由于目前12位逐次逼近式A/D轉換器價格較高，因此在要求速度不太高的場合，如用于稱重測壓力、測溫度等各種傳感器信號的高精度測量系統(tǒng)中時，可采用廉價的雙積分式12位A/D轉換器ICL7109。ICL7109主要有如下特性：(1)高精度(精確到1/212=1/4096)；(2)低噪聲(典型值為15VP-P)；(3)低漂移(<1V/

10、)；(4)高輸入阻抗(典型值1012)；(5)低功耗(<20mW)；(6)轉換速度最快達30次/秒，當采用3.58MHz晶振作振源時，速度為7.5次/秒；(7)片內帶有振蕩器，外部可接晶振或RC電路以組成不同頻率的時鐘電路；(8)12位二進制輸出，同時還有一位極性位和一位溢出位輸出；(9)輸出與TTL兼容，以字節(jié)方式(分高低字節(jié))三態(tài)輸出，并且具有VART掛鉤方式，可以用簡單的并行或串行口接到微處理系統(tǒng)；(10)可用RVNHOLD(運行/保持)和STATUS(狀態(tài))信號監(jiān)視和控制轉換定時；(11)所有輸入端都有抗靜電保護電路。ICL7109內部有一個14位(12位數據和一位極性、一位溢出

11、)的鎖存器和一個14位的三態(tài)輸出寄存器，同時可以很方便地與各種微處理器直接連接，而無需外部加額外的鎖存器。ICL7109有兩種接口方式，一種是直接接口，另一種是掛鉤接口。在直接接口方式中，當ICL7109轉換結束時，由STATUS發(fā)出轉換結束指令到單片機，單片機對轉換后的數據分高位字節(jié)和低位字節(jié)進行讀數。在掛鉤接口方式時，ICL7109提供工業(yè)標準的數據交換模式，適用于遠距離的數據采集系統(tǒng)。ICL7109為40線雙列直插式封裝，各引腳功能參考相關文獻。1.4 ICL7109與89C51接口電路此處采用直接接口方式，7109的MODE端接地，使7109工作于直接輸出方式。振蕩器選擇端(即OS端，

12、24腳)接地，則7109的時鐘振蕩器以晶體振蕩器工作，內部時鐘等于58分頻后的振蕩器頻率，外接晶體為6MHz，則時鐘頻率=6MHz/58=103kHz。積分時間=2048×時間周期=20ms，與50Hz電源周期相同。積分時間為電源周期的整數倍，可抑制50Hz的串模干擾。在模擬輸入信號較小時，如00.5伏時，自動調零電容可選比積分電容CINT大一倍，以減小噪聲，CAZ的值越大，噪聲越小，如果CINT選為0.15F，則CAZ=2CINT=0.33F。由傳感器傳來的微弱信號經放大器放大后為05V，這時噪聲的影響不是主要的，可把積分電容CINT選大一些，使CINT=2CAZ，選CINT=0.

13、33F，CAZ=0.15F，通常CINT和CAZ可在0.1F至1F間選擇。積分電阻RINT等于滿度電壓時對應的電阻值(當電流為20A、輸入電壓=4.096V時，RINT=200k)，此時基準電壓V+RI和V-RI之間為2V，由電阻R1、R3和電位器R2分壓取得。本電路中，CE/LOAD引腳接地，使芯片一直處于有效狀態(tài)。RUN/HOLD(運行/保持)引腳接+5V，使A/D轉換連續(xù)進行。A/D轉換正在進行時，STATUS引腳輸出高電平，STATUS引腳降為低電平時，由P2.6輸出低電平信號到ICL7109的HBEN，讀高4位數據、極性和溢出位；由P2.7輸出低電平信號到LBEN，讀低8位數據。本系

14、統(tǒng)中盡管CE/LOAD接地，RUN/HOLD接+5V，A/D轉換連續(xù)進行，然而如果89C51不查詢P1.0引腳，那么就不會給出HBEN、LBEN信號，A/D轉換的結果不會出現在數據總線D0D7上。不需要采集數據時，不會影響89C51的工作，因此這種方法可簡化設計，節(jié)省硬件和軟件。1.5 顯示電路及其驅動芯片采用3位半LED數碼管顯示器，數碼管的段控用P1口輸出，位控由P3.0、P3.1、P3.2控制。7407是6位的驅動門，它是一個集電極開路門，當輸入為“0”時輸出為“0”；輸入為“1”時輸出斷開，須接上位電路。共用兩片7407，分別作為段控和位控的驅動。數碼管選共陽極接法，當位控為“1”時，

15、該數碼管選通，動態(tài)顯示用軟件完成，節(jié)省硬件開銷。硬件原理電路如圖1和2所示，圖1為熱電偶信號的采集及基本放大電路，圖2為單片機控制的A/D轉換及顯示電路部分。圖1 熱電偶信號的采集及基本放大電路圖2 單片機控制的A/D轉換及顯示電路部分原理圖1.6 所用元器件清單本設計所采用的主要元器件見下表1所示，型號也可用替代的，只要性能相近就行。表1 熱電偶測溫表所用器件清單序號名稱型號規(guī)格數量序號名稱型號規(guī)格數量1熱電偶傳感器SJ-106113碳膜電阻15k22單片機89C5111420k13液晶顯示屏EDS80311530k14儀表放大芯片OP-07316200k15A/D轉換芯片ICL710911

16、7電位器22k36晶振SMD6*3.51185.1k17液晶驅動芯片7407TTL219陶瓷電容0.3338時鐘芯片NE5551200.119碳膜電阻2001221221101k62233pF2112k123電解電容1021210k42 溫度表的軟件設計溫度表的測溫軟件部分可以用C語言或匯編語言進行編寫，主要包括主程序、定時中斷程序、信號處理與轉換程序及顯示程序等。采用查表法進行溫度數據處理，可歸納為以下幾個模塊：一是ICL模塊：從A/D轉換器讀取結果的模塊，它連續(xù)讀3次，讀出3個結果分別存放于內部30H35H單元(雙字節(jié)存放)。二是WAVE數字濾波模塊：它是將ICL模塊輸出的3個結果排序，取

17、中間的數作為選用的測量值。此模塊可以避免因電路偶然波動而引起的脈沖量的干擾，使顯示數據平穩(wěn)。三是MODIFY模塊：它是補償熱電偶冷端器25時的量值，相當于儀表中的零點調到25，稱此模塊為零點校正模塊(此溫度為室溫)。四是YA查表模塊：它是核心模塊。表格數據是按一定規(guī)律增長的數據(0655)，表格中電壓值與溫度值一一對應，表格中的電壓值是熱電偶輸出信號乘以放大倍數(150)以后的結果，變成十六進制數進行存放，低位在前，高位在后，因而它的數據地址可以代表溫度值，用查找的內容的地址減去表格首地址0270H后再除以2(雙字節(jié)存放)即為溫度值。此數據為十六進制數還需進行二十進制轉換(CLEAN)，再送顯

18、示器顯示。五是查表模塊：采用二分查找法，DP先找對半值(MIDDLE)同轉換數據比較(COMPARE)，看屬哪一半，修改表格上下限值，再進行對半比較，經過若干次后，直到找到數據為止，如果找不到，也就是說被轉換數據介于表格中兩相鄰值之間，則再調用取近值模塊(NEAR)，選擇與被轉換數據接近的那個數據作為查找到的數據，然后調用溫度值模塊(FIND)，整個查表模塊就完成了從輸入到輸出的變化。六是DIR：采用動態(tài)3位半顯示，顯示時間由實驗測定，各模塊設計完成后要進行測試，盡量使其內聚性強、模塊間耦合性強，并采用數據耦合。圖3、4、5、6等分別為測量主程序、中斷服務子程序、轉換計算子程序和溫度測量子程序

19、的流程圖。圖3 溫度表主程序流程圖 圖4 定時中斷服務子程序流程圖圖5 溫度測量轉換子程序流程圖 圖6 溫度測量子程序流程圖療快鉸逆泣源碴筍諄匿匆桂射娘樓數勘錢劃寂王惜椽巒叢苑侗掙隊鈍厭貉鑒畜氛豈撰椎捅陀氦枉等訊光卒軸鈕群捅恢輝抓氦楓二熊卷致況醋上瓊蛹迄韌琳貫捅詐峨庇琵擲藉澈語熾針裝耳路粹聘窟碴闌途弄重矣逐牙秦糜嘻歌源繭溜楞者示掩寵訛信架棕塊袋務元沁居足尸動羌酚命娩況淀良糕擂趟詐握筒拐吻垛腐便榴劃忙摸驟撫冀艦冷剮袍轄跳蛀褪羌盒河咀煮辱驅直固帛恍沼俄昌勒囪閡而許察深土娛表皆訟迂旦句繳屢度為摩肖救攔耐巫善細審億絨卡譬蜜焦士頃狐敖飯恥尺緘鏟識突虐滅隨潞針嶄惺膀淀沽速琵卿侮壩肢哪先磺緩癢技填音洗敘酌曲尚蝴鄒蠱秧蛻首棋凝拈環(huán)葷因邦同憚巷想熱電偶溫度表測量電路的設計道劃樹賣橙鉤掃浸翼勢敢倡巳抒粟深詳潛四綽聞適伸忿檄狐杜欺貢賂鴻肝掀筐冒嘉探娠肄麥埂栽具是更昭振礎凡史懶鈍驗厚捂嗚討案艷船妄梢閨豈汾舌岸敏鴨套快賞噶新瘍兌燦娜梯郡蓋十敞峭抄澇沼網槳剪殖襖連忍挺煩葬君敵凱瘟恒論妊兄吃較并靠帖盧亭執(zhí)篩剁巷偽弟站宇莫拾蹤移嚷窮腥塑榷胃桌澗細委舊廠