《多功能智能化温度测量仪设计有电路图》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多功能智能化温度测量仪设计有电路图（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目 录一、多功能智能化温度测量仪简介.2二、设计任务和设计要求.2 2.1 功能要求.2 2.2 主要技术指标.2三、总体方案论证与选择.2四、各单元电路设计.3 4.1 选择温度传感器器件.3 4.2 选择单片机器件.3 4.3 时钟电路设计、接口设计.3 4.4 放大器的设计.4 4.5 A/D和D/A转换器设计.4 4.6 显示器及键盘的设计.5 4.7 抗干扰措施.5五、系统软件设计.5 5.1 系统软件总体设计.5 5.2 主程序设计.6 5.3 数据采集及处理子程序设计.6 5.4 键盘/显示程序设计.6六、总结.8七、参考文献.8八、附录.8一、多功能智能化温度测量仪简介 温度测
2、量是现代检测技术的重要组成局部,在保证产品质量、节约能源和平安生产等方面起着关键的作用。因此,能够确保快速、准确地测量温度的技术及其装置普遍受到各国的重视。近年来,利用智能化数字式温度传感器以实现温度信息的在线检测已成为温度检测技术的一种开展趋势。本文介绍的智能温度检测系统,以智能化数字式温度传感器与PIC 微处理器有机结合,构成了一种新型智能化温度检测系统。该系统具有性能可靠、测温准确、结构简单、造价低廉等特点,并兼具线路简捷、使用灵活、抗干扰性好、可移植性强等优点,可在工程实际中得到广泛应用。二、设计任务和设计要求功能要求配合电阻温度传感器，实现温度的测量；具有开机自检、自动调零功能；具有
3、克服随机误差的数字滤波功能；. 使用220V/50Hz交流电源，设置电源开关、电源指示灯和电源保护功能。主要技术指标测量温度范围：0200测量误差：1%显示方式：4位LED数码管显示被测温度值。三、总体方案论证与选择温度检测的主要方法温度检测方法一般可以分为两大类，即接触测量法和非接触测量法。各种温度测量方法各有自己的特点和各自的测量范围，常用的测温方法、类型及特点如表2.1所示。测量方式温 度 计 或 传 感 器 类 型测量范围/精度/%特 点接触式热膨胀式水 银-506500.11简单方便，易损坏水银污染双 金 属03000.11结构紧凑，牢固可靠压力液 体-306001耐振，巩固，价格低
4、廉气 体-20350热电偶铂铑铂01600种类多，适应性强，结构简单，经济方便，应用广泛。需注意寄生热电势及动圈式仪表电阻对测量结果的影响其 他-201100热电阻铂-260600精度及灵敏度均较好，需注意环境温度的影响镍-150300铜0180热敏电阻-50350体积小，响应快，灵敏度高，线性差，需注意环境温度影响 非接触式辐射温度计80035001非接触测量，不干扰被测量度场，辐射率影响小，应用简便光高温度计70030001热探测器20020001非接触测温，不干扰被测温度场，响应快，测温范围大，适于测量温度分布，易受外界干扰，标定困难热敏电阻探测器-5032001光子探测器035001其
5、他示温涂料碘化银，二碘化贡，氯化铁，液晶等-3520001测温范围大，经济方便，特别适于大面积连续运转零件上的测量，精度低，人为误差大 利用热电效应技术制成的温度检测元件。利用此技术制成的温度检测元件主要是热电偶。热电偶开展较早，比拟成熟，至今仍为应用最广泛检测元件之一。 热电偶具有结构简单、制作方便、测量范围宽、精度高、热惯性小等特点，因此广泛作为温度传感器的敏感元件。 利用热辐射原理制成的高温计。热辐射高温计通常分为两种:一种是单色辐射高 温 计 ，一般称光学高温计;一种是全辐射高温计，它的原理是物体吸收热辐射后 ，视物体本身的性质，能将它吸收、透过或反射。 综上我们选择具有结构简单、制作
6、方便、测量范围宽、精度高、热惯性小等特点被作为广泛作为温度传感器的敏感元件。四、各单元电路设计4.1 选择温度传感器器件 常用的热电传感器有热电阻、热电偶、集成温度传感器等。AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。4.2 选择单片机器件 在大多情况下，理应选择性价比高的单片机及其它器件，但在某些特殊场合，当性能成为决定需测量现场集成温度传感器共射极放大器多路开关转换采样保持A/D单片机系统显示打印控制因素时，应以性能优先原那么选择所需的单
7、片机或其它器件。单片机一般分为51系列和52系列，本次设计用到的是52系列即8051单片机。4.3 时钟电路设计、接口设计 本系统采用一片DALLAS公司生产的串行实时时钟芯片DS13 02和两片Intel公司的E2PR OM2 864芯片。DS1302是一个实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，可通过简单的串行总线与单片机进行通讯，实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可自动调整，包括闰年，有效期至2100年。可采用12h或24h方式计时，采用双电源(主电源和备用电源)供电，可设置备用电源充电方式，芯片为8引脚小型DIP封装。包括A/D接口、D/A接口、LED显示器接
8、口等。单片机各局部是通过内部的总线有机地连接起来的4.4 放大器的设计 温度传感器的输出电压经过ISO100隔离放大(单增益)后，将输出电压送给测量放大器进行放大，以便放大后的输出电压和A/D转换器的量程相匹配。测量放大器的输入阻抗高，易于与各种信号源相匹配。它的输入失调电压、输入失调电流及输入偏置电流小，时间漂移小，因而稳定性好。它的共模抑制比大，适用于在大的共模电压背景下对微小差模信号的放大。它是一种高性能的放大器，常用于热电偶、应变电桥、流量计量、生物测量以及其它有较大共模干扰下的本质上是直流缓变的微弱差模信号放大。本设计中选用了AD521，它是美国AD公司生产的第二代单片集成精密仪表放
9、大器。AD521的特性参数如下(1) 可调范围为0.110000(2) 温度稳定性为士(3士0.05G) PPM/(3) 失调电压为0.5mV(4) 差模输入电阻为3109(5) 共模输入电压为64.5 A/D和D/A转换器设计 通常嵌入式单片机MCU，由于设计用途的不同，并不是每一种都有A/D转换，即使有的带A/D转换，一般都是8位或10位分辨率，用户在使用这些芯片而又需要较高分辨率的A/D功能时，一般要外接专用的A/D芯片，如MAX110等。这些芯片虽然具有精度好、分辨率高，使用方便等优点，但价格很高，增大了系统本钱，为此可使用各种A/D转换技术构成廉价的A/D。一般A/D转换常用以下A/
10、D转换器硬件与单片机连接的方式如图2.4。8位A/D启动转换转换结束P1 单片机 8031 8051 8751P20 INT 锁存器VINN图2.4 A/D转换器硬件与单片机连接的方式 假设A/D转换器中带锁存器，可与单片机直连；假设A/D片中不带锁存器，那么在单片机与A/D之间要家锁存器如图2.3中显示，如74LS373等。至于进入单片机后的信号如何处理，那么要根据测试控制要求来决定。控制可用位控方式，也可用D/A转换方式等。图2.5 A/D转换与51单片机的接口4.6 显示器及键盘的设计 在本设计中采用8279可编程键盘、显示器接口芯片。8279芯片是一种专用于键盘、显示器的接口器件，它能
11、对显示器自动扫描，能识别键盘上闭合键的键号，提高CPU的工作效率。8279包括键盘输入和输出两局部。键盘局部提供扫描工作方式，可以和具有64个按键和传感器的阵列相连。能自动消除抖动以及对n键同时按下采取保护。显示局部为发光二极管、荧光管及其它显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，它为显示器提供多路复用信号可显示多达16位的字符或数字由于显示所需电流比8279输出的电流要大，所以在显示器前端用7407驱动器对8279的输出电流进行放大。8279的中断请求信号线IRQ经反向驱动器74F04接至8031外部中断，这样，可通过中断方式对按键进行处理4.7 抗干扰措施 根据干扰源引入的途径，抗干扰措施可以从以下方面考虑。1电源供电系统 为了克服电网以及自本系统其他元件的干扰，可采用隔离变压器、交流稳压、线滤波器、稳压电路各级滤波等防干扰措施。2 电路上的考虑为了进一步提高系统的可靠性，在硬件电路设计时，应采取一系列防干扰措施：(1) 大规模IC芯片电源供电端都应加高频滤波电容，根据负载电流的情况，在各级供电节点还应加足够容量的退藕电容；(2) 开关量I/O通道与外界的隔离可采用光电耦合器件，特别是与继电器、可控硅等连接的通道，一定要采取隔离措施；(3) 可采用CMOS器件提高工作电压如+15V，这样干扰门限也相应提高；(4) 传感器后级的变送器尽
