【正文】 AD590 把被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換為電流再通過放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器，輸出數(shù)字量送給單片機(jī)進(jìn)行溫度控制 [4]。或在室溫下 (25℃ )條件下調(diào)整電位器 ， 使 0V =+25=（ mV）。但由于 AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整。圖 21 是 AD590 用于測(cè)量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。 模擬集成溫度傳感器 集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器，它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專用 IC。設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)來控制溫度，因此要有溫度的采集電路，鍵盤顯示電路，溫控電路，報(bào)警電路等幾個(gè)部分。同時(shí)一方面由 LCD顯示信息，并發(fā)出警報(bào) 聲。 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，要利用溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度。 題目分析 本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，能測(cè)量 并實(shí)時(shí)顯示 溫度，并能在超限的情況下進(jìn)行控制、調(diào)整并報(bào)警。 系統(tǒng)框圖如圖 。采用 4 個(gè)鍵把設(shè)定溫度的最高值和最低值存入單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，還可以通過鍵盤完成溫度檢測(cè)功能的轉(zhuǎn)換。硬件設(shè)計(jì)部分包括單片機(jī)控制芯片，溫度測(cè)量電路，溫度顯示電路 ， 報(bào)警電路 和 溫度 控制電路 ，軟件設(shè)計(jì)部分包括相應(yīng)信號(hào)采集與處理程序及單片機(jī)接口子程序等，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)溫、顯示 、控制 與報(bào)警功能。 該溫度測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量與顯示，具有溫度超限報(bào)警功能等。在這些設(shè)備中使用單片機(jī)，使其具有計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示、輸入等功能，具有和計(jì)算機(jī)連接的接口，使計(jì)算機(jī)的能力及應(yīng)用范圍大大提高。這些設(shè)備中使用了單片機(jī)機(jī)芯后，大大提高了其控制功能和性能，并實(shí)現(xiàn)了智能化、最 優(yōu)化控制。甚至有的保健治療儀中也采用了單片機(jī)控唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 7 制 [5]。單片機(jī)的應(yīng)用使這種性能如虎添翼，如自動(dòng)計(jì)費(fèi)電度表、燃?xì)獗碇幸延羞@方面的應(yīng)用。 （ 4）智能化儀表的機(jī)芯 自動(dòng)化儀表的智能化程度越來越高。如有些氣象部門、油田采油部門以及電廠等均可采用這樣的系統(tǒng)。 （ 2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng) 采集單元 大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求數(shù)據(jù)采集的同步性和實(shí)時(shí)性要好。單片機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，它作為機(jī)電產(chǎn)品的控制器，充分發(fā)揮其自身優(yōu)點(diǎn)，大大強(qiáng)化了機(jī)器的功能，提高了機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。從航空航天、地質(zhì)石油、冶金采礦、機(jī)械電子、輕工紡織等行業(yè)的分布系統(tǒng)與智能控制以及機(jī)電一體化設(shè)備和產(chǎn)品，到郵電通信、日用設(shè)備和器械，單片機(jī)都發(fā)揮了巨大作用。單片機(jī)也廣泛地應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，例如對(duì)工業(yè)上各種窯爐的溫度、酸度、化學(xué)成分的測(cè)量和控制。且單片機(jī)廣泛地應(yīng)用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，提高它們的測(cè)量速度和測(cè)量精度，加強(qiáng)控制功能。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及設(shè)備向小型化、智能化發(fā)展，作為高新技術(shù)之一的單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、使用靈活等優(yōu)勢(shì)，顯示出很強(qiáng) 的生命力。國內(nèi)尤以 Intel 的MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用最廣。因此， MCS51 應(yīng)用非常廣泛，成為繼 MCS48 之后最重要的單片機(jī)品種。 MCS51 是在 MCS48 的基礎(chǔ)上于 80 年代初發(fā)展起來的，雖然它仍然是 8 位的單片機(jī)，但其功能有很大的增強(qiáng)。其發(fā)展速度之快、應(yīng)用范圍之廣，已達(dá)到了驚人的地步，它已滲透到生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域 [2]。 1970 年微型計(jì)算機(jī)研制成功之后，隨著就出現(xiàn)了單片機(jī)（即單片微型計(jì)算機(jī)）。新產(chǎn)品不僅要具有檢測(cè)功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機(jī)向智能化方向發(fā)展，向機(jī)電一體化方向發(fā)展。如近來已經(jīng)開發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度檢測(cè)器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測(cè)器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測(cè)器等。 2）國內(nèi)外溫度檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì) 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)繼續(xù)生產(chǎn)量大面廣的傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)元件，如 :熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。其最大優(yōu)點(diǎn)是直觀、無讀數(shù)誤差、分辨率高、測(cè)量誤差小，因而有廣闊的銷售市場(chǎng)。 (4)適應(yīng)特殊環(huán)境下的測(cè)溫 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 對(duì)許多場(chǎng)合中的溫度檢測(cè)器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求；又如移動(dòng)物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測(cè)溫、鋼水的連續(xù)測(cè)溫、火焰溫度檢測(cè)等。 (3)發(fā)展新型產(chǎn)品 利用以前的檢測(cè)技術(shù)生產(chǎn)出適應(yīng)于不同場(chǎng)合、不同工況要求的新型產(chǎn)品，以滿足用戶需要。 (2)擴(kuò)大測(cè)溫對(duì)象 溫度檢測(cè)技術(shù)將會(huì)由點(diǎn)測(cè)溫發(fā)展到線、面，甚至立體的測(cè)量。 1)國內(nèi)外溫度檢測(cè)技術(shù)動(dòng)向 (1)擴(kuò)展檢測(cè)范圍 現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測(cè)范圍為 200~3000℃，而今后要求能測(cè)量超高溫與超低溫。通過分析數(shù)據(jù)，生產(chǎn)人員可以保證產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量、解決產(chǎn)品存在問題、優(yōu)化生產(chǎn)工藝路線及節(jié)約能耗。溫度追蹤測(cè)量（也可以稱作是溫度分布測(cè)定技術(shù)）是一種利用微機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊傳輸和數(shù)據(jù)分析處理的一門新技術(shù)，是在生產(chǎn)過程中記錄和說明熱加工產(chǎn)品與空氣溫度關(guān)系的技術(shù)，追蹤測(cè)量得到的數(shù)據(jù)被顯示為圖表或數(shù)字。 生產(chǎn)管理一體化、網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的大趨勢(shì)，要實(shí)現(xiàn)這些功能，必須借助于工業(yè)計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)及開放的工業(yè)數(shù)據(jù)庫。在這樣的系統(tǒng)中，通常不應(yīng)使用各種不同輸出的溫度計(jì)，必須將輸出轉(zhuǎn)變成統(tǒng)一的電信號(hào)，這樣“溫度計(jì)”就變成了“溫度變送器”。現(xiàn)場(chǎng)總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。在鉑銠合金熱電偶 (S、 R 型 )的不確定度已很難提高之后，人們開始尋找由純貴金屬組成的熱電偶，以代替 S 和 R 型熱電偶，作為傳遞的標(biāo)準(zhǔn)。這種檢測(cè)器的靈敏度為 250kHZ/℃ ,精度為 1％左右，檢測(cè)范圍為 20~1400℃。 8） 微波溫度檢測(cè)器 采用微波測(cè)溫可以達(dá)到快速測(cè)量高溫的目的。 1℃以內(nèi)，測(cè)溫范圍可以從絕對(duì) 0℃到 2020℃。 6） 光纖溫度檢測(cè)器 光纖溫度檢測(cè)器是目前光纖傳感器中發(fā)展較快的一種，已開發(fā)了開關(guān)式溫度檢測(cè)器、輻射式溫度檢測(cè)器等多種實(shí)用型的品種。它利用 39。其特點(diǎn)是： （ 1）輸出噪聲電壓大小與溫度是比例 關(guān)系 ； （ 2）不受壓力影 響 ； （ 3）感溫元件的阻值幾乎不影響測(cè)量精確度； 所以它是可以直接讀出絕對(duì)溫度值而不受材料和環(huán)境條件限制的溫度檢測(cè)器。在常溫下，可作理想的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)之用。利用共振吸收頻率隨溫度上升而減少的原理研制成的溫度檢測(cè)器，稱為核磁共振溫度檢測(cè)器。 2） 集成電路溫度檢測(cè)元件 利用硅晶體管基極一發(fā)射極間電壓與溫度關(guān)系（即半導(dǎo)體 PN 結(jié)的溫度特性）進(jìn)行溫度檢測(cè)，并把測(cè)溫、激勵(lì)、信號(hào)處理電路和放大電路集成一體，封裝于小型管殼內(nèi)，即構(gòu)成了集成電路溫度檢測(cè)元件。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金屬大 1~2 個(gè)數(shù)量級(jí)，二級(jí)管和三極管的 PN 結(jié)電壓、電容對(duì)溫度靈敏度很高。新一代溫度檢測(cè)元件正在不斷出現(xiàn)和完善化。 6） 利用紅外測(cè)溫技術(shù) 紅外測(cè)溫技術(shù)是通過檢測(cè)物體表面能量來檢測(cè)物體溫度的。熱輻射式高溫計(jì)就是根據(jù)這種熱輻射原理制成的。一種是單色輻射高溫計(jì)，一般稱光學(xué)高溫計(jì)；另一種是全輻射高溫計(jì)，它的原理是物體受熱輻射后，視物體本身的性質(zhì)，能將其吸收、透過或反射。 NCT 元件特性與 PCT 元件的突變特性剛好相反，即隨溫度升高，它的阻值減小。突變型 PCT 元件的溫阻特性是當(dāng)溫度達(dá)到頂點(diǎn)時(shí)，它的阻值