【正文】 計(jì)大致分成三大 類 : 玻璃溫度計(jì)、雙金屬溫度 計(jì)、壓力式溫度計(jì)。如近來己開發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度 檢 測 器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測器等。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)地標(biāo)定溫度檢測器。 (5) 顯示數(shù)字化。同時(shí)利用新的檢測技術(shù)制造出新的產(chǎn)品。溫度檢測技術(shù)將會(huì)由點(diǎn)測溫發(fā)展到線、面，甚至立體的測量。 (1) 擴(kuò)展檢測范圍。 (4)利用熱輻射原理制成的高溫計(jì)。熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應(yīng)用最廣泛檢測元件之一。 (1)利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計(jì)。突出民用產(chǎn)品的低成本多動(dòng)能的特點(diǎn)。單片機(jī)以其體積小、可靠性高、功能的專門化為特點(diǎn)。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，將組成 CPU的部件集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，這個(gè)具有CPU功能的大規(guī)模集成電路芯片就稱之為微處理器（ MPU）。因此 ,能夠確?？焖?、準(zhǔn)確地測量溫 度的技術(shù)及其裝置普遍受到各國的重視。實(shí)際儀器采用抗干擾、低零漂、低溫漂的電子元件，性能穩(wěn)定。 I 多功能智能化溫度測量儀 設(shè)計(jì) 摘要： 本文主要介紹了溫度的自動(dòng)測量，包括溫度傳感器、單片機(jī)接口及其應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，大體分為以下幾大部分 ： 介紹了國內(nèi)外溫度檢測技術(shù)和特種測溫一鋼水溫度檢測的發(fā)展現(xiàn)狀，并且分析了溫度檢測技術(shù)的未來發(fā)展方向；根據(jù)實(shí)際使用要求設(shè)計(jì)了相應(yīng)的單片機(jī)硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、 數(shù)據(jù)處理、溫度值的在線顯示以及時(shí)鐘電路的時(shí)間顯示；簡略介紹了該儀表的軟件部分；對該溫度儀表的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。該測量儀總體特點(diǎn)是使用簡便、實(shí)用、使用對象廣、并且實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化 。近年來 ,利用智能化數(shù)字式溫度傳感器以實(shí)現(xiàn)溫度信息的在線檢測已成為溫度檢測技術(shù)的一種發(fā)展趨勢。微處理器的出現(xiàn)，推動(dòng)了微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，同時(shí)也引起了電子設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域的探到變革 — 電子技術(shù)專業(yè)人員，使之可以把微處理器部件像其他集成電路一樣嵌入到電子系統(tǒng)中，使電子系統(tǒng)具有可編程序的智能化特點(diǎn)，開辟了計(jì)算機(jī)技術(shù)在電子技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的廣闊大地。沿著與適用微處理器不同的方向發(fā)展。按照選題要求應(yīng)實(shí)現(xiàn)溫度測量精度 0。利用此原理制成的溫度計(jì)大致分成 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 2 三大類 : 玻璃溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)。 熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點(diǎn)，因此廣泛作為溫度 傳感器的敏感元件。熱輻射高溫計(jì)通常分為兩種 :一種是單色輻 射高溫計(jì) ，一般稱光學(xué)高溫計(jì) ?，F(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測范圍為一 200^30000C，而今后要求 能 測 量超高溫與超低溫。應(yīng)用 范 圍 己經(jīng)從工業(yè)領(lǐng)域延伸到環(huán)境保護(hù)、家用電器、汽車工業(yè)及航天工業(yè)領(lǐng)域 。 (4) 適應(yīng) 特殊環(huán)境的測溫。溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。 根據(jù)上述要求，國內(nèi)外溫度儀表制造商將向以下幾方面發(fā)展 [1]。 (3) 向智能化、集成化、適用化方向發(fā)展。 (2) 利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測元件。 (3) 利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計(jì)。一種是全輻射高溫計(jì)，它的原理是物體吸收熱輻射后 ，視物體本身的性質(zhì)，能將它吸收、透過或反射。以 Intel 公司的 MCS48 為代表。 Intel 公司在 MCS48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列 MCS51。 ② CPU 外圍功能單元的集中管理模式。 Intel 公司推出的 MCS – 96系列單片機(jī)，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。 單片機(jī)的分類 單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，應(yīng)用一個(gè)較科學(xué)的分類方法。 2. 總線型 /非總線型 這是按單片機(jī)是否提供并行總線來區(qū)分的。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。單片機(jī)盡可能把應(yīng)用所需要的存儲(chǔ)器，各種功能的 I/O 口都繼承在一塊 芯片內(nèi)，使之成為名副其實(shí)的單片機(jī)。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。 單片機(jī)是電子計(jì)算機(jī)這個(gè)龐大家族中的一個(gè)特殊品種，體積雖小，但 “ 五臟俱全 ” ，它非常適用于專門的控制用途。 單片機(jī)大量應(yīng)用于攜帶式產(chǎn)品和家用消費(fèi)類產(chǎn)品，低電壓和低功耗的特性尤為重要。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。 (1) 單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測量的自動(dòng)化程度和精度， 簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。 (3) 單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。對一般的應(yīng)用系統(tǒng)，大都要經(jīng)歷如下步驟： ① 提出問題，了解現(xiàn)場，明確指標(biāo)。如果可行，應(yīng)對接受的課題提出初步方案，劃分軟、硬件各分課題的任務(wù)。 ⑤ 對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、修改、完善。硬件和軟件只有緊密相結(jié)合，協(xié)調(diào)一致，才能組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)主要包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片的選擇和設(shè)計(jì)； I/O 電路、 A/D、 D/A 及有關(guān)外圍電路的設(shè)計(jì)；系統(tǒng)地址譯碼電路、總線驅(qū)動(dòng)器等的設(shè)計(jì)等。 軟件設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行在線仿真調(diào)試，也即查找程序中的錯(cuò)誤。 本章主要分析了國內(nèi)外溫度測試的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢，系統(tǒng)的介紹了本課題主要用到單片機(jī) 。本文介紹了該測量儀的研制，包括溫度傳感器、單片機(jī)接口及其應(yīng)用軟件， 其主要內(nèi)容如下 : 1 介紹了國內(nèi)外溫度檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，以及溫度檢測技術(shù)的未來發(fā)展方向。 5 介紹本儀器的優(yōu)點(diǎn)及不足，并對未來的發(fā)展提出了展望。 溫度檢測的主要方法 溫度檢測方法一般可以分為兩大類，即接觸測量法和非接觸測量法。 圖 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程 各模塊的方案設(shè)計(jì) 選擇溫度傳感器器件 [1] 常用的熱電傳感器有熱電阻、熱電偶、集成溫度傳感器等。本次設(shè)計(jì)用到電流型兩線制集成溫度傳感器 AD590（ 0℃時(shí)為 ）。 （ 3） AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。 （ 5）精度高。由于 AD590 精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 13 在微機(jī)控制系統(tǒng)中，工業(yè)生產(chǎn)過程的被測控參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位、成份、速度等都是連續(xù)變化的量，習(xí)慣上稱為模擬量，而計(jì)算機(jī)所需要的則是離散的數(shù)字量。 圖 單片機(jī)用于測量控制系統(tǒng)原理示意圖 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì) 在許多的單片機(jī)系統(tǒng)中，通常進(jìn)行一些與時(shí)間有關(guān)的控制，這就需要使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘?？刹捎?12h或 24h方式計(jì)時(shí)，采用雙電源 (主電源和備用電源 )供電，可設(shè)置備用電源充電方式，芯片為 8引腳小型 DIP封裝 包括 A/D接口、 D/A接口、 LED顯示器接口等。它的共模抑制比大，適用于在大的共模電壓背景下對微小差模信號(hào)的放大。這些芯片雖 然具有精度好、分辨率高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格很高，增大了系統(tǒng)成本，為此可使用各種 A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)構(gòu)成廉價(jià)的 A/D。精度高，速度慢，能消除干擾和電源噪聲。速度最快，但成本高。轉(zhuǎn)換方式可分為兩種： 1 軟件轉(zhuǎn)換方式 —— 用 A/D器件加上軟件實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換。 8 位 A/D 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換結(jié)束 P1 單片機(jī) 8031 8051 8751 P20 INT 鎖存器 VINN 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 15 圖 A/D轉(zhuǎn)換器硬件與單片機(jī)連接的方式 若 A/D轉(zhuǎn)換器中帶鎖存器，可與單片機(jī)直連；若 A/D片中不帶鎖存器，則在單片機(jī)與 A/D之間要家鎖存器（如圖 ），如 74LS373等。液晶顯示器 LCD (Liquid Crystal Display)。在電路中為 8279擴(kuò)展工 /0控制的 8位共陰極 LED動(dòng)態(tài)顯示接口電路。如此輪流，使每位分時(shí)顯示該位應(yīng)顯示字符。 8279芯片是一種專用于鍵盤、顯示器的接口器件，它能對顯示器自動(dòng)掃描，能識(shí)別鍵盤上閉合鍵的鍵號(hào)，提高 CPU的多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 16 工作效率。顯示部分為發(fā)光二極管、熒光管及其它顯示器提 供了按掃描方式工作的顯示接口，它為顯示器提供多路復(fù)用信號(hào)可顯示多達(dá) 16位的字符或數(shù)字由于顯示所需電流比 8279輸出的電流要大，所以在顯示器前端用 7407驅(qū)動(dòng)器對 8279的輸出電流進(jìn)行放大。 1）電源 供電系統(tǒng) 為了克服電網(wǎng)以及自本系統(tǒng)其他元件的干擾，可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓、線濾波器、穩(wěn)壓電路各級(jí)濾波等防干擾措施。此外還考慮到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所遇到的干擾和消除干擾的方式，為系統(tǒng) 進(jìn)一步 的設(shè)計(jì)做好了準(zhǔn)備。電壓型集成溫度傳感器一般是三線制，其溫度系數(shù)約為 10mV/℃，電流 型集成溫度傳感器一般為兩線制，其溫度系數(shù)越為 mV/K，常用的有 LM134/23TMP1 AK590、 AD592 等，電流型傳感器信號(hào)適合于遠(yuǎn)距離傳輸而無衰變。 b、 AD590 的測溫范圍為 55℃～ +150℃。 d、輸出電阻為 710M?。 集成溫度傳感器是利用晶體管 PN 結(jié)的電流和電壓特性與溫度的關(guān)系，把敏感元件、放大電路和補(bǔ)償電路等部分集化，并把它們裝封在同一殼體里的一種一體化溫度檢測元件。 圖 是簡化的電流型集成溫度傳感器的基本 原理圖，圖中晶體管 1VT 、 3VT 、 9VT 、11VT 是最關(guān)鍵的元件，管子旁邊標(biāo)注的數(shù)字是發(fā)射區(qū)的等效個(gè)數(shù)，如 PNP 管 1VT 和 3VT 的發(fā)射區(qū)面積是 6VT 管發(fā)射區(qū)的 2 倍。 10VT 與 11VT 的幾何尺寸相同， VT11 的集電極電流數(shù)值上等于 10VT 的集電極電流。 由上 （ ）、（ ）、（ ）式 可以得到 91 6 611ln ln 8SSIkT kTI R Rq I q?? （ 9 118SSII? ） () 由以上分析可得到，芯片總工作電流 0I 為 0 1 63 ln 8kTI I Rq?? 或 01I kT? () 式中，01 63 ln 8kIk qR?? 上式表明：總電流 I0 與絕對溫度成正比。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在 CPU數(shù)據(jù)總線上，無須附加邏輯接口電路。相當(dāng)于 ADC 的轉(zhuǎn)換開始（ /CS=0），當(dāng) /WR 由 HI 變?yōu)?HO時(shí)，轉(zhuǎn)換器被清除：當(dāng) /WR 回到 HI時(shí)轉(zhuǎn)換正式開始。 AGND DGND：模擬信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)的接地。 在使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 轉(zhuǎn)換時(shí)序 當(dāng) CS與 WR同時(shí)為低電平 A/D轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)切在 WR 上升沿后 100 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時(shí)， INTR 自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?，表示本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。滿刻度調(diào)整時(shí)，先給輸入端加入電壓 ，使?jié)M刻度所對應(yīng)的電壓值是 ，其中是輸入電壓的最大值， 是輸入電壓的最小值。 (4) 接地 模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中要特別注意到地線的正確連接，否則干擾很嚴(yán)重，以至影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 23 1 A 121 A 241 A 361 A 482 A 1112 A 2132 A 3152 A 4171 Y 1181 Y 2161 Y 3141 Y 4122 Y 192 Y 272 Y 352 Y 431G12G19U27 4L S 2 44E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 05 1123U 4A A7 4A L S 32123U 4B A7 4A L S 32D13