【文章內(nèi)容簡介】 成，即所謂“軟件校正法” 。 所謂“硬件校正法”即采用的是非線性校正裝置。 由 此可見，放大電路的必要性，此系統(tǒng)中溫度測量及放大電路如圖21 所示，電路中 A A A3 運放組成同相輸入并串差動放大器（儀用放大器），放大倍數(shù)為 57243 )1( RRR RRApu??? （ 21） 其中 101010057 ??RR，適當(dāng)調(diào)整 Rp2 ,可使放大倍數(shù) Au=100。 C1C2Rp1100KR1100KR210KR5100KR3100KR410KR6100KR7100KR8100KRp2+U1LM339+U2LM339+U3LM339GNDCH112t熱電偶 圖 21 溫度測量及放大電路 傳感器及應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計說明書 12 冷端 溫度 補償電路 根據(jù)國際溫標規(guī)定，熱電偶的分度表是以 To=0oC 作為基準進行分度的，而在實際使用過程中，自由端溫度 To 往往不能維持在 0oC，那么工作溫度為 T 時在分度表中所對應(yīng)的熱電勢 EAB(T， 0)與熱電偶實際輸出的電勢值 EAB(T， T0)之間的誤差為 EAB(T， 0) EAB(T， T0) = EAB(T0， 0)。由此可見，差值 EAB(T0， 0)是自由端溫度 To 的函數(shù)，因此需要對熱電偶自由端溫度進行處理。 而 且 在工程測溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度的變化而變化，將引入測量誤差， 故 對冷端進行處理和補償十分必要。 冷端溫度補償有多種方法，如 0℃ 恒溫法（冰點槽法）、冷端溫度修正法及冷端溫度自動補償法、 AD590 冷端溫度補償法等，該 系統(tǒng)設(shè)計利用集成溫度傳感器 AD590 作為冷端補償元件。如圖 22 所示。 AD590 的主要特點： (1)線性電流輸出： 1μ A/K，正比于絕對溫度； (2)測量溫度范圍寬： 55～ +150℃； (3)精度高：激光校準精度到177。 5℃（ AD590M）； (4)線性好：滿量程范圍177。 ℃（ AD590M）； (5)電壓電源范圍寬： +4～ +30V。 圖中， AD590 只需單電源工作，抗干擾能力強，要求的功率很低。 AD590輸出電流與絕對溫度成正比（ 1μ A /K） ， 它相當(dāng)于一個溫度系數(shù)為 1μ A /K的高阻恒流源 。 因此在室溫 25℃ 時，其輸出電流 I=（ 273+25） =298μA ,即輸出電流為 ATATTKAI CKK ??? )2 7 3()()/1( ???? (22) 又因為 R9=10K,故 VTKATU CC )100/(10)273(1 ????? ? (23) 由于一般電源供應(yīng) 較 多器件之后，電源是帶雜 波的，因此我們使用齊傳感器及應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計說明書 13 納二極管作為穩(wěn)壓元件，再利用可變電阻分壓， 將 輸出電壓 U2 調(diào)整至 。 放大器輸出電壓 Uo 為 )(10)( 211718 VTUURRUo C???? (24) 如果現(xiàn)在為攝氏 28℃ ， 則 輸出電壓為 ，輸出電壓 （ CH0） 接 A/D轉(zhuǎn)換器 的輸入通道 ，那么 A/D 轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線形比例關(guān)系 ， 方便后續(xù)的計算與處理。 圖 22 冷端 補償電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 TLC0832 是美國德州儀器公司生產(chǎn)的 8 位串行 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，有兩個可多路選擇的輸入通道，與單片機或控制器通過三線接口連線，性能比較高。 10KR910KR1710KR19+U4LM339AD590+12VCH010KR1150KR12GNDR10D+6VGND100KR20GND100KR18U2U1I傳感器及應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計說明書 14 TLC0832 芯片具有以下特點： （ 1） 8 位分辨率； （ 2） 5V單電源供電，基準電壓為 5V； （ 3）輸入模擬信號電壓范圍為 0~5V； （ 4）輸入和輸 出電平與 TTL 和 COMS 兼容；； （ 5）可直接和微處理器接口或獨立使用 ； （ 6） 在 串行時鐘為 250KHz 時，轉(zhuǎn)換時間為 32μ s，總非調(diào)整誤差為177。 1LSB，使用十分方便； （ 7）有兩個可多路選擇的模擬輸入通道。 TLC0832DIP 封裝的引腳分配圖如下圖 23 所示： 圖 23 TLC0832DIP 封裝的引腳分配圖 各引腳說明如下： CS 為片選端，低電平有效； CH0， CH1 為模擬信號輸入端； DI 為多路器地址選擇輸入端； DO 為模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端；CLK 為串行時鐘輸入 端； GND 為電源地； VCC/REF 為正電源端和基準電壓輸入端。 當(dāng) CS 為低電平時，啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，在整個轉(zhuǎn)換過程中 CS 必須始終為低電平，連續(xù)輸入 10 個脈沖完成一次轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)從第 2 個時鐘開始輸出。轉(zhuǎn)換結(jié)束后應(yīng)將 CS 置為高電平，當(dāng) CS 重新拉低時將開始新的一次轉(zhuǎn)換。 傳感器及應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計說明書 15 TLC0832 通過串行接口與 CPU 相連來傳送控制命令，可用軟件對通道和輸入端進行選 擇和配置。轉(zhuǎn)換開始后，器件從 CPU 接收時鐘，在 一個時鐘的時間間隔 前導(dǎo)下，以保證輸入 多路器穩(wěn)定。在轉(zhuǎn)換過程中，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)同時從 DO 端輸出，并以最高位（ MSB）開頭。在經(jīng)過 8個時鐘后，轉(zhuǎn)換完成， 當(dāng) CS 變高 時 ，內(nèi)部所 有寄存器清零，此時，輸出電路變?yōu)楦咦钁B(tài) 。DI 和 DO 端可以連在一起，通過一根線連到處理器的一個雙向 I/O 口進行控制。 TLC0832 的地址是通過 DI 端移入來選擇模擬輸入通道，同時也決定輸入是單端還是差分輸入。 在本設(shè)計中， TLC0832 的連接電路如圖 24所示， 連接 CS 端，由 提供串行時鐘， DO 和 DI 由 控制， CH0 為與 AD590 測得的溫度成比例的電壓信號， CH1 為與熱電偶測得的電勢成比例的電壓信號。 圖 24 TLC0832部分電路 單片機控制的顯示電路 AT89C2051 是 ATMEL公司生產(chǎn)的帶 2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器 (EEPROM)的 8 位單片機 ,它具有如下主要特性： (1)與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 ； (2)2K 字節(jié)可重編程閃速存儲器 /CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC/REF8U9TLC0832CH0CH1+5VGND傳感器及應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計說明書 16 (3)耐久性： 1000 寫／擦除 周期； ～ 6V的工作電壓范圍 (4)全靜態(tài)操作： 0Hz～ 24MHz； 兩級加密程序存儲器 (5)128 8 位內(nèi)部 RAM ； 15 根可編程 I/O 引線 (6)兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ； 六個中斷源 (7)可編程串行 UART 通道 ； 可直接驅(qū)動 LED 的輸出端口 (8)內(nèi)置一個模擬比較器 ； 低功耗空閑和掉電方式 。 AT89C2051 的引腳圖如圖 25 所示 圖 25 AT89C2051的引腳圖 AT89C2051 芯片的 20 個引腳功能說明如下 :Vcc 為電源電壓； GND為電源地； XTAL1 和 XTAL2 為晶振接入腳； RST 為復(fù)位輸入腳，當(dāng)振蕩器正在工作時 ,持續(xù)給出 RST 引腳兩個機器周期的高電平便可完成復(fù)位； P1 口是 8 位雙向 I/O 口?？谝_ ～ 提供內(nèi)部上拉電阻。 和 要求外部上拉電阻。 P3 口的 ～ 、 是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個雙向 I/0 引腳。 用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號并且它 作為 一通用 I/O 引腳而不可訪問。 P3 口 還可以用于第二功能，此時 作為 RXD（串行口輸入端）， 作為 TXD（串行口輸出端） 。 傳感器及應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計說明書 17 單片機的連接如圖 26 所示，采用上電和手動復(fù)位，晶振為 12MHZ。控制 A/D 轉(zhuǎn)換器的方式如上所述，通過串口 （ RXD）、 （ TXD）控制數(shù)據(jù)的發(fā)送，進而顯示溫度。 圖 26 AT89C2051 的連接圖 單片機 AT89C2051 控制的顯示電路如圖 27 所示 。 圖中，單片機 工作于串口方式 0（也稱同步移位寄存器方式） ， 此時同步脈沖從 TXD 引腳上輸出，數(shù)據(jù)從 RXD 引 腳發(fā)送， 外 擴個 4 個74LS164， 連接 4 個數(shù)碼管，通過串口可以