高温检测仪的设计

摘要? 现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中。 在现代社会中，温度控制的作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会。 本设计主要介绍单片机在带实时时间时钟的温度检测系统中的应用。它具有电路简单、功能齐全、制作成本低、性价比高，只需要提供家用电源供电即可。该仪器采用美国Intel公司八位单片机作为控制核心，配以其他进口集成电路，加上对软件的精心设计，实现了仪表智能化。热电偶集成温度传感器加AD590冷端补偿能对温度进行精密测量，同时通过八位LED显示器直接跟踪显示温度值，准确度高，显示清晰，稳定可靠，使用方便。该系统能够实时显示温度；精度为1%FS；利用按键能修改设定的温度值；温度过高时，输出报警信号；且系统采用了X25045看门狗技术以防止程序跑飞也可手动复位。 关键词：单片机? 温度补偿? 热电偶?? 看门狗 引言 随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。目前，单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。特别是其中的C51系列的单片机的出现，具有更好的稳定性，更快和更准确的运算精度，推动了工业生产，影响着人们的工作和学习。 单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单， 价格低廉的点，因此被广泛应用。温度控制系统则是单片机在工业生产中的一个典型的应用。温度控制系统就是通过单片机的控制，使温度再设定的范围内。 1.总体方案设计 1.1系统的技术指标 本次设计的测温范围：0～1000℃，温度分辩率为：1℃，电压分辩率是0.001mV或0.001V。系统的测温精度是1%FS。采用LED动态显示方式。 1.2温度测量方案 ?? 由于温度测量是本设计中的主要内容，所以温度测量的精确非常重要，为了提高温度测量中的准确度，本设计中采用了查表与估算相结合的温度测量方法。初步计算：从热电偶的温度和电势对应表中查出所测温度范围中最大的温度值对应的电势AmV，用最大电压值除电势确定AD521的放大倍数B。经放大后A*B对应的数字量为C。而电压200mV对应的数字量为2000，可得1mV对应的数字量为10，而电压值与对应的数字量之间有以下的关系：C=A*B*10=10AB。当电压为X时对应的数字量为10XB，再将10XB除去电压为X时对应的温度，从而得到1℃对应的数字量D。估算时，将数字量（10AB）/D所得的商就为估算的温度值。查表时，借用估算值可以很快的查到相对应的温度，将查表所得的温度值T1（十六进制）与经AD转换所得的温度值T2（十六进制）作比较，若T1＞T2，则继续向表的前方查，若T1＜T2，则继续向表的后方查，若T2处于表的两个值之间那么看它离那边近，离得近的温度值为所测得的温度值。若T1＝T2，则查表值即为温度值。 1.3系统方案及元件选择 机型的选择：通过对系统大致程序量的估计和系统工作速度的估 计以及I/O需求量的估计，考虑价格因素、元器件市场因素，选定8031单片机作为系统的主要控制芯片。各种模拟信号均需通过A/D转换器转换成数字量，考虑到被测量的有效位数及其富裕量，选国产的AD5G14433芯片作A/D转换器。由于采样的电压太低需要进行放大处理，才能使电压达到硬件要求，选放大精度高的AD521芯片作放大器进行信号处理。由于热电偶的工作环境是室温，那么它的冷端温度变成是室温了而不是零度，因此需要进行温度补偿才能保证测温的准确性，选用AD590芯片作为温度补偿。为了保存程序，以及方便修改程序，选用EPROM27128（16K）来保存程序。为了在掉电时能保存控制参数和控制字需要一块掉电时能保存数据的储存芯片，选用EEPROM2817（可电擦写存储器）来保控制参数和控制字。为了能将所测得的数值反馈进行控制，本系统仅扩展了控制加热器以维持温度，也可以将数字量转换成模拟量进行输出控制。本次设计中所用到的按键数量少（只要三个）所以采用独立式按键，该电路配置灵活，软件结构简单。为了能够实现控制的可视化，采用LED数码管动态显示测得的数值和仪器的当前工作模式以方便操作。