CD4051和AD595制作的温度采集仪
AD595
介绍了基于单片机的移动式温度数据采集仪的硬件设计，串行红外接口的应用及用可视化编程工具VB6.0实现的WINDOWS界面的数据接收、处理软件。
关键词热电耦温度测量数据采集红外串口通信在电子工业中，随着整机集成度的提高和元器件的微型化、复杂化，在印制板上焊接元件时对各种焊接设备波峰焊、回流焊、SMT 等内的温度工艺要求越来越高。
这就需要一种可移动的温度数据采集仪器，能随传送带进入焊炉内，测量记录下不同焊点印制板上的焊盘孔、过孔等在焊炉内不同位置时的温度参数，并能将测量数据方便地传送给电脑，进行数据曲线的显示、分析和打印，以便制定和执行合适的工艺流程。
无线通信可以去除设备对线缆和连接器的依赖。
IrDA红外通信是一种低价且适应性广的短距离无线通信技术，只要通信双方都支持IrDA 协议，就能很快建立通信链路，实现数据交换。
近来红外通信在电子设备中得到了广泛的应用。
为此，研制了带有红外接口的移动式温度数据采集仪。
该仪器由可充电电池供电，以1Hz的采集率同时对≤8的温度测量点采集600s的数据。
温度测量范围为0℃～300℃，测量精度为满量程的1%。
测量数据存于E2PROM中，可掉电保存，直到下次采集将数据更新。
通过串行红外接口，仪器可将存储的测量数据方便地传送给电脑。
用可视化编程工具Visual Basic6.0制作了Windows界面的数据接收和处理软件，既方便硬件间的连接又便于测量数据的输出与分析。
下图是我根据此文制作的一个温度控制实验板。
线路与原文有些改动。
原文中的MAX144不易买到。
AD改用了TLC2543，基准电压用LM317调成4。
096V给AD，这样AD检测出来的值如果是全0温度就是0C。
如是全1温度刚好是409。
6度。
显示精度达到了0。
1度。
单片机用89C51。
感应出来的温度值可以通过液晶屏上显示，也可通过RS-232用计算机显示。
1 采集仪的硬件原理仪器的硬件设计贯彻了确保性能、缩小外形(特别是高度要求苛刻)、便于移动、降低功耗和机内隔热的原则。
基于AD595的煤矿采空区测温系统
端） 冷端与仪表连接 ， ； 显示 热 电偶产 生的热 电势 。
２ ＡＤ５ ５测温 原理及 电路 ９
２ １ 热 电偶 专用芯片 Ａ ５ ５ ． Ｄ ９ 针 对 不 同 的 测 量 精 确 度 要 求 ， 两 款 产 品 有 Ａ ５ ５ 和 ＡＤ ９ Ｃ 前 者 精度 为 ±３℃ ， 者 为 土１ Ｄ ９Ａ ５５ ， 后
应， 而这种电动 势称为 热 电势 。热 电偶 就 是利 用这 种 原理进行温度 测量 的。其 中， 接 用作 测 量介 质温 度 直
的一端称为“ 工作端” 另一端 叫做“ 端” 也称为补 偿 ， 冷 （
（ 当热 电偶 的材料成份确定 后 ， 电偶热 电势 的 ３ ） 热 大小 ， 只与热电偶的温度差有关 ； 若热 电偶冷端 的温度 保持一定 ， 这时热 电偶 的热 电势仅是 工作 端 温度 的单
系统 经 试 验 验 证 ， 该仪 表 精 度 高 、 作 简 单 ． 为 工 业 测 温 方法 的研 究 提 供 可靠 的理 论 依 据 与 实 践 参 考 。 操 可
关 键 词 ＡＤ ９ Ｋ型热电偶 ５５
采空区测温
冷端补偿
Ｋ型 热电偶在 工业测 温系统 中被 广泛 使用 ， 热 两 端是 在 同温 度 环 境 Ｔ 下 ， 以测 得 的 Ｖｚ 其 所 —Ｅ ２ Ｋ ；
对 于热 电偶 的热 电势 ， 注意 如下几 个 问题 ： 应
６
张建 新
张 国斌 ： 基于 ＡＤ ９ ５ ５的煤矿采 空 区测温 系统
第 ６期
信号电压与 Ｋ型热电偶输人 的电动势关系式如下 ： 其 中， Ｖ 一Ｖ 为热 电偶产 生 的 热 电势 Ｅ ， Ｋ１ 而 ００ ． ４×Ｔ 为冰点 补偿 电压 。 如果 以线性关 系来 近 似热 电偶 的温 度与 电压关
温度采集电路设计报告
温度采集电路设计报告1. 引言温度是一种普遍存在的物理量，对于工业自动化控制、气候监测、医疗设备等领域具有重要的意义。
为了准确地测量温度，需要设计一套稳定、精确的温度采集电路。
本报告将介绍我们设计的温度采集电路，包括电路结构、选择的元器件以及实验结果与分析。
2. 电路结构我们设计的温度采集电路主要由以下几个部分组成：1. 温度传感器：选择了AD590型号的温度传感器，该传感器具有线性输出特性，精度高，并且工作稳定。
2. 放大电路：为了将温度传感器输出的微小电压信号放大至合适的范围，采用了差动放大器电路。
该放大电路由运放OPA177和电阻网络组成，能够放大来自温度传感器的电压信号。
3. 滤波电路：在放大电路输出的信号中可能存在少量的高频噪声，为了消除这些噪声，设计了一个低通滤波电路。
该滤波电路由电容和电阻组成，可以滤除高频噪声，保留温度信号。
4. ADC转换电路：为了将模拟信号转换为数字信号，我们选择了12位的单片机内置ADC模块。
通过将滤波电路输出的信号输入到ADC模块，可以得到相应的数字温度值。
5. 显示模块：将数字温度值显示出来，我们使用了数码管显示模块。
图1 展示了我们设计的温度采集电路的基本结构。
3. 元器件选择在选择元器件时，我们根据实际需求考虑了以下几个方面：1. 温度传感器：选择了AD590型号的温度传感器，该型号在-55C 至+150C工作范围内具有良好的线性度和稳定性。
2. 运放：选择了OPA177型号的运放，该型号具有低噪声、高共模抑制比和高精度的特点，非常适合用于温度采集电路的放大部分。
3. 电容和电阻：根据滤波电路的需求，选择了适当的电容和电阻值，以满足滤波效果和成本控制方面的要求。
4. 数码管显示模块：选择了合适的数码管显示模块，能够满足显示精度要求，并且易于集成到整个电路中。
4. 实验结果与分析经过实验测试，我们得到了以下结果：1. 温度采集电路能够正常工作，能够稳定地采集到温度信号并进行放大与滤波处理。
基于AD595的油田深井测温系统
２ １ 热 电偶 专 用 芯 片Ａ ９ ． Ｄ５ ５
图４
３ 程序设计
经过 多次试验 ，发现 Ａ ５５ 出电压在 恒温 条件下总 是有２ 一 Ｄ ９输 ｍｖ ５ｙ ｍ 波动 ，也就意味有０ 。一 ． ． ０５ ２ 。的抖动 。为 了消 除这种波动 ，本程 序设计了去疵点 、 求平均 、判断趋势 三个函数 ， 工业应用得到了满 在 意的结果。 首先将 １ 个通道的Ｎ 个Ａ 数据 排序 ，然 后剔除 Ｍ个最 大值 ，Ｍ个 Ｄ 最小值 ，再求剩余的Ｎ ２ 一Ｍ个数据 的算数平均值Ｓ Ｍ。通 过多次循环 Ｕ
ｌ Ｉ 。
１ 热电偶工作原理
１１ 热 电偶 测 温 原理 ．
后 陡
１ ６。
两种不 同成份的导体 （ 为热 电偶 丝材或热 电极 ，如图 ｌ 称 中Ａ、
Ｂ） 两端接合成 凹路 ，当接合点的温度 不吲时 ， 回路中就会产生 电 在 动势 ，这种现象称为热 电效应 ，而这种 电动势称为热电势… 热 电偶 就是利用这种原理进 行温 度测 量的。其中 ，直接 用作测 量介 质温 度的
为 Ｖｕ２ 【 ＋ ． ｘ ２＋ ． １ ２７ （ Ｉ Ｖ ＝ 凶 为热 电偶短接 ）， ｏｔ ＝（ ０ ４ Ｔ ） Ｏ Ｉ ｘ ４． Ｖ — ２ ０ ｏ ０ ｏ ］ ３ 其ｔ Ｖ ｕ 是 可以通过Ａ 采集得到 的 ，反求 得 ７ ： ｏ ２ ４． ０ １， ￣ ｏｔ ２ Ｄ ’ —ｕ 一 ． １ ２ Ｖ— １ ７ － ０ ｔ２ ３
据Ｋ 型热 电偶 分度表 查出Ｖ 热 电势下对 应的Ｔ 温 度值 ，这 样最终 就 １ ｌ 得到了测 量端的真实温 度值 。
Ｑ ÷ 鞲 。 Ｌ
－
根据 以 上分 析和 工程 其他需 要特 设 汁了如 Ｉ４ 电路 ，Ｖ ｕ 墨的 Ｉ ｏｔ 与 Ｖ ｕ 接 到Ａ 转换 电路 上即可 采集 数据 本 电路 没 计可以测 零下 温 ｏｕ ２ ｄ 度 ，若将一 ０去掉并把 第７ １ｖ 脚接地则只能测 繁零 温度 ，
基于热电偶放大器芯片AD595的小型测温系统
基于热电偶放大器芯片AD595的小型测温系统张 睿,杨小玲,张金密,李 翌,李志扬(华中师范大学 湖北武汉 430079)摘 要:热电偶放大器AD595将仪器放大器和热电偶冷接头补偿器全部集成在一块单片芯片上,产生一个10mV/℃的输出。
采用AD595设计一个测量温度系统。
该系统由热电偶放大器AD595、AD 转换芯片AD574以及单片机P89C61X2BN 和键盘显示芯片Zl G7290组成,用于光集成芯片的温度测量,也可以用于其他温度测量场合。
关键词:热电偶放大器;AD595;温度测量;单片机中图分类号:TN722 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2006)0108402A Tiny T emperature Measuring System Employing Thermocouple Amplif ier AD595ZHAN G Rui ,YAN G Xiaoling ,ZHAN G Jinmi ,L I Y i ,L I Zhiyang(Central China Normal University ,Wuhan ,430079,China )Abstract :The AD595is a complete instrumentation amplifier with thermocouple cold junction compensation integrated on amonolithic chip ,which produces a high level (10mV/℃)output directly f rom a thermocouple signal.A temperature measuring system ,which consists of AD595and A/D converter AD574,MCU P89C61X2BN and Zlg7290as well.It is intended to measure the temperature of photon integrated chips and could be used in many other applications.Keywords :thermocouple amplifier ;AD595;temperature measuring ;single chip收稿日期:200510181 AD595的基本介绍AD595是AD 公司生产的一款热电偶放大器,他将仪器放大器和热电偶冷接头补偿器全部集成在一块单片芯片上,产生一个10mV/℃的输出。
基于单片机的AD590的温测控系统设计_毕业设计1 推荐
基于单片机的锅炉温度控制系统的设计摘要在对当前采暖需求情况广泛调查的基础上，结合工程实际需要，针对小型家用燃气锅炉的特点，研制开发了基于MCS-51单片机的小型家用燃气锅炉温度控制系统，旨在使用燃煤锅炉集中采暖时所遇到的锅炉温度不易控制，改进家庭采暖的控制方式，提高采暖的经济性。
利用Protel99se电路设计软件，对智能控制器的电源电路、复位电路、时钟电路、报警电路、LCD液晶显示电路以及控制器的核心—温度采集电路进行了设计。
电源采用三端集成稳压器W7800 (W7900)系列元件7805,交流220 v电压转换为单片机所需要的5V电压；利用AT89S51作为控制器的核心器件；利用集成电路温度传感器DS18B20测量锅炉水温;将测量的水温与设定值比较，单片机另外使用LCD液晶显示器显示水位的上下限值、当前水位、预先设定的温度报警值和当前采集的温度值。
当温度超过设定的报警温度值，系统会发出报警声音，同时关闭锅炉燃烧器。
等待温度降到下限值，这时就可以重新锅炉燃烧器通电，继续加温，如此反复监控温度。
这样就可以节约能源，提高能源的使用率。
针对系统的要求和特点，在上述硬件电路及实现方法的基础上，利用汇编语言，设计了基于单片机的锅炉温度控制系统。
控制软件主要包括温度和温度采集子程序、水位控制程序、键盘扫描子程序和LCD 液晶显示子程序等。
通过对温度和水位的测试，可以发现所设计的控制系统能够满足设计要求，达到了预期的效果。
关键词：单片机；LCD；燃气锅炉；温度控制；DS18B20Microcontroller-based design of the boilertemperature control systemABSTRACTAccording to the market demand and the characteristics of domestic heating, this paper develops MCU intelligence controller for the minor gas-fired boiler which is domestic heating equipment on the basis of investigation of heating demand widely. The research purpose is to change the inconvenience of temperature control bring by using coal fired boiler for centralized heating, to increase economics of heating.The software called Protel99se for circuit designed is used to develop the hardware of the controller. The hardware includes the power supply circuit, the reset circuit,the clock circuit, the alarm circuit, the LCD display circuit, and the temperature collection which is the core of this controller. The three-pin integrated-circuit voltage regulator W7800 (7900) series component 7805 is used for the power supply. The Atmel AT89S51 chip is the core chip of the controller. The integrated temperature sensor DS18B20 is used to measure water temperature in boiler. The key circuit is used to set the alerm temperature and analog water in or out. In addition, LCD is used to display water level bound, current water level, temperature alerm value by presupposition and current temperature. When water level beyond its bound or when current temperature beyond its alerm value, the system gives an alerm and makes boiler burner off. When water temperature is down, the system releases alerm and makes boiler burener on. The system does it again and again.So the system can save energy and improve energy utilization rate. Aim at the demand and characteristic of the system, on the basis of these hardware and implement method, using assemble language, system designs boiler temperature control system design based on singlechip. This software includes temperature and water level monitor main program, temperature collection subprogram, analoy water in and out subprogram, keyboard scan subprogram, LCD display subprogram etc. Use practicality to validate system’s dependability and stability, and the system can operate successfully.Keywords:MCU; Liquid Crystal Display; Gas boiler; Temperature control;DS18B20目录1 绪论 (1)1.1课题背景及研究意义 (1)1.2系统的总体设计思想 (2)2 系统方案论证及工作原理 (4)2.1 设计方案论证 (4)2.2 系统结构框图 (4)2.2.1主要器件的选择 (6)2.2.2 锅炉辅助器件选择 (6)3 硬件电路设计 (8)3.1 主电路 (8)3.2 单片机选择设计 (9)3.3 单片机最小系统 (11)3.3.1时钟电路设计 (11)3.3.2 复位电路 (12)3.4温度检测电路设计及温度传感器选择 (12)3.4.1 DS18B20简介 (12)3.4.2温度采集电路 (14)3.5 温度控制电路设计 (14)3.6 水位控制电路 (15)3.6 显示电路设计 (17)3.7 报警电路设计 (21)3.8 稳压电源电路设计 (22)3.9按键电路设计 (22)4 系统软件设计 (24)4.1主流程图设计 (24)4.2中断程序程序 (25)4.3 DS18B20温度采集子程序设计 (25)4.4 LCD液晶显示子程序设计 (27)总结 (28)致谢 (29)参考文献.............................................. 错误!未定义书签。
基于AD590的温度测量电路设计
课程设计报告论文题目：温度测量电路设计学院（系）：班级：学生姓名：学号指导教师：时间：基于AD590的温度测量电路设计摘要：给出了一种数字式温度测量电路的设计方案，该设计是基于温度传感器AD590、集成放大芯片LM324、12位4路A/D 转换芯片ADS7841、以及单片机STC89C51来实现的。
文章详细介绍了该系统的总体设计方案以及模拟电路部分的硬件设计及调试方法。
关键词：温度测量系统；传感器；放大电路正文：1.原理与总体方案电路中，用AD590获取温度信号。
根据AD590的数据手册可以知道，在正常工作的情况下，AD590的电流变化1μA ，相当于环境温度变化1摄氏度，当环境温度为0摄氏度的时候，AD590产生273μA 的电流。
AD590经过10K 的电阻串联后，在电阻的两端产生（2.73+T ）V 的电压，该电压经过由LM324构成的差分放大电路后，调整为0~5V 的电压，然后由ADS7841转换成数字信号，送给单片机STC89C51，进行数码显示。
设计的具体方案流程图如图 1.1.0所示：2.硬件设计：具体的电路图如图1.1.1所示，AD590工作在5V 的电源下，产生273~373μA （0~100摄氏度）的电流，经过R1的分压过后，转换为2.73~3.73V 的电压，经过一个由LM324构成的跟随器后，送至三运放放大电路的一端（设这个电压为U0）。
稳压管1N4728可以将5V 的电源稳压成为3.3V ，再经1K 的滑动变阻器R7分压后，产生2.73V 的电压（U1），送至三运放放大电路的另一输入端。
由三运放的放大关系可知：Uout=U0-U1=)1i 0i )(8321(U U R R R -++，其差模增益送ADS7841图1.1.0Kd 为：83211i 0i 10d R R R U U U U K ++=--=，因此，可以通过调节5K 的滑动变阻器R8的阻值，来调节放大倍数。
AD590 集成电路温度传感器
1引言集成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一块芯片上，能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于-55℃~±150℃之间的温度测量。
温敏晶体管在管子的集电极电流恒定时，其基极发射极电压与温度成线性关系，为克服温敏晶体管vb电压产生时的离散性，采用了特殊的差分电路。
集成温度传感器具有电压型和电流型两种，电流输出型集成温度传感器在一定的温度T时相当于一个恒流源。
因此，它不易受接触电阻、引线电阻、电压噪音的干扰，具有很好的线性特性。
本实验采用国产的AD590，它只需要一种电源（4.5~24V）即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻，即可实现电流到电压的转换。
它使用方便，并且电流型比电压型的测量精度高。
2传感器的特性测量2.1实验内容测量AD590在电源电压稳定时，输出电流与温度的关系及不同温度下的伏安特性，采用图1所示电路。
实验中为了测量不同温度下的AD590的特性，必须将AD590用铝外壳保护且引线用绝缘材料封闭，置于恒温水浴中。
伏特表测量电阻两端的电压。
由于AD590近似于高精度电流源，所以要求伏特表有足够的测量精度，本实验采用了三位半数字电压表测量电压值。
对于电阻R，一方面要有足够的有效数字，另一方面其压降又要使伏特表的读数有足够的有效数字。
本实验采用了0.1级电阻箱。
数值为200.0，由I=V/R，即得AD590上的电流值。
以温度作为自变量，电流I为因变量，方程为：2.2数据处理表1为实验测得的一组数据，显示温度和电流的关系（R=200）。
用最小二乘法进行拟合，通过计算机程序，输入10组实验数据计算得出、和相关系数，程序如图2所示。
3 测温电路3.1实验内容设计一个用AD590精确测量0~100℃范围内温度的电路，为使伏特表的示数正好是摄氏温度的读数，取R1上的电压与R2上的分压差作为V的输入。
测温电路如图3所示。
图3中电阻值根据伏安特性测量时用最小二乘法拟合结果计算得出。
基于AD595芯片的恒温控制仪设计
Ｃｏ ｓａ ｔＴｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｒ ｌ ｂｌ ｎ ｔｕ ｅ ｔＢａ ｅ ｎ ＡＤ５ ５ ｎ ｔ ｎ ｍ ｅ ａｕ ｅ Ｃｏ ｔｏ ａ ｅ Ｉ ｓｒ ｍ ｎ ｓ ｄ ｏ ９
Ｚ ＨＡＮ Ｌ—ｕ ， Ｈ Ｇ ａ －ｎ Ｃ ＥＮ Ｆ ｎ ， Ｕ Ｗｅ —ｈ ｎ ， ＮＧ Ｊｎ， Ｉ ｉＣ Ｏ ｉＹ Ｇ ｉｇ ｉ ｏ Ｚ ＥＮ Ｘｉｏｌ ， Ｈ ｅｇ ＨＯ ｎｓｅ ｇ ＹＡ ｕ ＬＵ Ｌ ， Ａ Ｙ ， ＡＮ Ｊ ｇ ｉ ｎ
张丽果 ， 小林 ， 郑 陈 锋 ， 文生 ， 侯 杨
（ 重庆 大学 ， 重庆
军， 刘 利 ， 曹
４０４ ） Ｏ ０４
毅， 杨
静
摘 要 ： 绍 了用 Ａ ５５ 信 号调 理 ，Ｉ １Ｆ ７ 片 为控 制核 心 制 作 的 恒 温 仪 的设 计 。 仪 器 采 用 加 热 丝 升 温 ， 电 偶 介 Ｄ９作 ＰＣ ６ ８７芯 热
维普资讯
２０ 正 ０７
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉ ｓ ｍａ ｎ Ｔ ｃ ｎｉｕ ａ Ｓ ｎ ｏ ｎｍ ｅｔ ｅｈ ｑｅ ｎｄ ｅ ｓｒ
２ ０７ ０ｒ Ｎｏ． ８
第 ８期
基 于 ＡＤ ９ ５ ５芯 片 的 恒 温 控 制 仪 设 计
（ ｈ ｎｑｎ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎｑｎ Ｏ４ ，Ｃ ｉ ） Ｃ ｏ ｇ ｉ Ｕ ｉ ｓｙ Ｃ ｏｇｉｇ４ Ｏ４ ｈｎ ｇ ｅ ｔ ０ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅｆｂ ｉａ ｏ ｆ ｅ ｅａｕ ｅ ｃ ｎｒ ｌ ｌ ｓ ｕ ｅ ｔｂ ｓ ｄ ｏ Ｃ ６ ８ ７ ａ ｄ Ａ ５ ５ ｗ ｓｉ ｔ ｄ ｃ ｄ．Ｃ ｌｆｃｉ ｒ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ａ ｒ ｔ ｎ ｏ ｍｐ ｒ ｔｒ ｏ ｔ ｌ ｅ ｉ ｔ ｍ ｎ ａ ｅ ｎ Ｈ １ Ｆ ７ Ｄ ９ ａ ｎｒ ｕ ｅ ｃｉ ｔ ｏａ ｂ ｎｒ ｎ ｏ ａｅａ ｔ ｎ ｔ ａ ｏ ｅ ｉ ｆｒｈ ａ ｐ ｈ ｒ ｃ ｕ ｌ ｓｔ ｅ ｔｍ ｅａｕ ｅ ｓ ｎ ｏ ． ｗ ｖ ｒ ｓ ｏ ｅ ｒｕ ，ｔ ｅｍｏ ｏ ｐｅ ｉ ｅ ｐ ｒ ｔｒ ｅ ｓｒ Ｈｏ ｅ ｅ ，ｗｈ ｎ ｔｅ ｍ ｌｕ ｌ ｅｎ ｕ ｎ ｏ ｕ ｅ ｈ ｘｅｎ ｌ ｏ ｄｔ ｎ ｌ ｙ ｈ ｅ ｈ ｒ ｏ ｏ ｐ ｅ ｂ ｉｇ ｐ ｔｉｔ ｓ ，ｔ ｅ ｅ ｔｒ ａ ｎ ｉｏ ａ ｃ ｉｓ ｗａ ｓ
AD590设计数字温度计的原理分析与改进
１（ 位有效数 字） ０２ 。 如何在 现有 的仪器 基础 上提 高组 装数 字温度 计的精 度 呢？ 以达 到能 反 映环 境温 度 ０ １℃ 变化 ．
ＹＩ Ｚ ｉ ｏ ｇ ，Ｉ Ｔｏ ｇ ｆ ＴＡＮＧ ｎ －ｈ ， ＡＮ Ｌ ＱＩ Ｔｉｎｊ ｎ Ｎ ｈ－ ｎ ＪＡ ｎ —ｕ ， ｙ Ｈｏ ｇｚ ｉ Ｗ ｉ， Ｎ ａ － ａ ｉ
（ ． ａ ｔ ｉ ａ Ｉ ｓ ｉｕ ｅｏ ｃ ｎ ｌ ｇ Ｆｕ ｈ ｕ ３ ４ ０ ２ Ｓ ｕ ｈ ｓ ｔｏ ｅ ｍ ｉ ｅ ｓｔ ， ｈ ｎ ｄ １ ５ ０ １ Ｅ ｓ Ｃｈ ｎ ｎ ｔｔ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ， ｚ ｏ ４ ０ ０； ． ｏ ｔ ｗｅ ｔＰｅ ｒ ｌｕ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｃ ｅ ｇ ｕ ６ ０ ０ ） ｙ
Ａｂ ｔａ ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｏ ｂ ｎｎ ｈ ｒｎ ｉｌ ｆｗｅ ｇ ｎ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｌｕａ ｉｎ ｆ ｒ ｕ ａ ｏ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｃ ｍ ｉｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｉｃｐ ｅｏ ｄ ｅ ｉｔｒｅ ｅ ｃ ｎ ｈ ａｃ ｌｔｏ ｏ ｍ ｌ ｆ
，
测 量 电 源 电压 与 电 桥
ＡＤ ９ 设计数字温度计 的原理分析与改进 ５０
测共 用一个 数字 毫 伏 表 ， ＡＤ５０的工 作 电压 范 围 ９ 较宽 ， ５ ２ Ｖ都 可 以， 从 ～ ０ 实验前 电源 电压 可 以调
节 （ 验过程 中电压 一 般不 能调 节 ） 电压 大 小 可 实 ， 以用毫 伏表来 测 量 ， 以要 求 毫伏 表 量 程超 过 ２ 所 Ｏ
（ 接第 ４ 上 ６页 ）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
北京邮电大学电子工程学院(100876) 张晓莹刘丽华摘要：介绍了基于单片机的移动式温度数据采集仪的硬件设计，串行红外接口的应用及用可视化编程工具VB6.0实现的WINDOWS界面的数据接收、处理软件。
关键词 热电耦温度测量数据采集红外串口通信在电子工业中，随着整机集成度的提高和元器件的微型化、复杂化，在印制板上焊接元件时对各种焊接设备 波峰焊、回流焊、SMT等 内的温度工艺要求越来越高。
这就需要一种可移动的温度数据采集仪器，能随传送带进入焊炉内，测量记录下不同焊点 印制板上的焊盘孔、过孔等 在焊炉内不同位置时的温度参数，并能将测量数据方便地传送给电脑，进行数据曲线的显示、分析和打印，以便制定和执行合适的工艺流程。
无线通信可以去除设备对线缆和连接器的依赖。
IrDA红外通信是一种低价且适应性广的短距离无线通信技术，只要通信双方都支持IrDA 协议，就能很快建立通信链路，实现数据交换。
近来红外通信在电子设备中得到了广泛的应用。
为此，研制了带有红外接口的移动式温度数据采集仪。
该仪器由可充电电池供电，以1Hz的采集率同时对≤8的温度测量点采集600s的数据。
温度测量范围为0℃～300℃，测量精度为满量程的1%。
测量数据存于E2PROM中，可掉电保存，直到下次采集将数据更新。
通过串行红外接口，仪器可将存储的测量数据方便地传送给电脑。
用可视化编程工具Visual Basic6.0制作了Windows界面的数据接收和处理软件，既方便硬件间的连接又便于测量数据的输出与分析。
1 采集仪的硬件原理仪器的硬件设计贯彻了确保性能、缩小外形(特别是高度要求苛刻)、便于移动、降低功耗和机内隔热的原则。
硬件框图如图1所示。
图1中数据存储单元是具有I2C串行接口的E2PROM，用于保存测量数据。
红外接口电路采用Vishay公司的TFDS4500串行红外收发模块及其控制器TOIM3232。
1.1 信号调理及AD595芯片的应用八个通道的K分度号热电偶将温度信号转换成mV级电压信号输入给采集仪。
信号调理电路包括多路切换电路和热偶信号调理专用电路AD595。
在实际的热电偶测温中，必须进行冷端补偿、调零、电压放大和线性化等比较繁琐的工作，否则会造成很大的误差。
AD595是AD公司针对上述问题设计的专用芯片，内部具有放大、冷端补偿、冰点基准、温差电偶故障报警等电路。
被测温度与AD595输出电压的关系是10mV/℃，芯片在+5V~+30V范围内都可正常工作。
随所测温度量程增大，电源电压应相应提高。
图2 是模拟开关电路CD4051与AD595组成的信号调理电路。
需注意的是，AD595的第1脚要求接热电偶正极且接地，模拟开关切换的是各热电偶的负极。
图2中电位器Ｗ用于微调冷端补偿电压。
AD595的7脚是负电源端，由于不测0℃以下的温度，不用负压供电，所以7脚可接地。
AD595的12、13脚是热偶故障报警电路的输出端，13脚接地后，集电极开路的12脚接上拉电阻。
热偶正常时输出高电平，断偶故障时输出低电平。
将这个逻辑电平引入单片机，用于对14脚热偶电压的正确判断。
1.2 模数转换及MAX144电路的应用模数转换电路是以单片机为核心的数据采集系统的关键环节，这里采用美信公司12bit串行输出的A/D器件MAX144。
它具有两个输入通道，通道CH1用于转换来自信号调理电路的温度测量信号；另一通道CH0用来转换仪器内的电池电压信号(电池电压的高低，在电脑显示数据曲线的同时告知用户)。
MAX144是8脚μMAX封装，非常适合于微小型手持仪器，其引脚功能及周边接线如图3所示。
MAX144的引脚5是基准电压引入端，用4.096V的AD292作为外接基准源，模拟输入信号1mV对应于数字输出1个字，相当于温度0.1℃的分辨率。
MAX144的串行输出是SPI/QSP兼容接口。
CS、SCLK、DOUT分别接单片机的三条I/O口线，其读入A/D转换结果的子程序框图如图4所示。
转换结果的第13位用来判别读入的是哪个A/D通道。
每个测量值两个字节，按顺序存入E2PROM中。
1.3 串行红外输出及TFDS4500，TOIM3232的应用红外输出主要由Vishay公司的串行红外收发模块TFDS4500完成。
此模块为低功耗、侧式封装，符合IrDA1.2串行红外传输标准，其最高的红外传输速度为115.2Kbit/s。
引脚SC控制收发模块的灵敏度。
SC为高电平时，模块的灵敏度提高，可以感测到非常微弱的红外信号，这样可以扩大传输距离，但其抗干扰能力被降低；当SC为低电平时，模块的灵敏度降低，但其抗干扰能力有所提高。
在本设计中，传输距离不太远，故将SC接地。
引脚Vcc-SD为电源/关闭引脚。
当该脚为低电平时，红外传输模块关闭，达到低功耗目的。
根据IrDA红外传输标准，串行红外传输采用特定的脉冲编码标准，该标准与RS232串行传输标准不同。
这里采用TOIM3232传输控制器，以进行RS232编码和IrDA编码之间的转换。
在输出模式下，TOIM3232可把RS232信号转换成符合IrDA标准的信号以驱动红外发射器；在接收模式下，它可将IrDA输入信号转换成符合RS232标准的信号。
该控制器可通过RS232口进行编程，以控制输出脉冲宽度和波特率，其输出脉冲宽度可程控为1.627μs或3/16位长。
因3/16位长功耗大 在本设计中使用前者。
图5为红外通信主要信号接线图。
1.4 整机微功耗设计由于采集仪是电池供电，对功耗的要求比较高，主要采取了以下措施：(1)尽量使用微功耗器件；(2)通过模拟开关CD4051的热偶信号是负电压，按一般要求其第7引脚VEE需接负电源。
但实验证明，CD4051在VEE接地的情况下仍可通过-0.1V~+Vcc的信号。
这样可省去负电源变换器，既缩小了体积又降低了功耗；(3)单片机的CPU在不工作时处于休眠状态，MAX144不转换时自动关断；(4)不传输数据时，红外传输模块关闭。
最大限度地降低功耗。
2 采集仪数据传送和处理的可视化编程采集仪采集完数据后，需将数据传送到主机，以便进行数据曲线的分析、显示和打印。
Visual Basic 6.0是一个强大的Windows平台上的软件开发工具。
其可视化的编程方法以及向导的功能，使开发人员几乎不用加入太多的代码就可以开发出标准的Windows风格的应用程序。
用它编制的采集仪的数据接收和处理软件，界面友好，操作简便。
2.1 串口数据接收采集仪中的单片机将采集到的温度数据从E2PROM里取出，以2400bytes/s的波特率向电脑发送。
VB6.0通过MSComm 控件为应用程序实现串行端口的通讯。
串口数据接收程序主要分以下几步：(1)MSComm控件主要属性的设置(初始化)主要包括设置通讯端口、波特率、数据位、停止位、接收缓冲区的最大字节数等。
(2)产生OnComm事件的处理过程(中断处理)主要包括设置进度条显示方式、进度条滚动框值清零、读回并删除接收缓冲区中的数据流等。
(3)对接收的数据进行预处理对串口接收的数据进行双字节拼装，每个采集数据两个字节，除以10体现温度0.1℃的分辨率。
2.2 数据的显示、保存与打印VB6.0中最有用的ActiveX控件之一是RichTextBox控件。
它允许向应用程序添加高级字处理特性，并可用一种称之为RTF的特殊编码标准格式化文本。
与HTML(超文本标记语言)相似，RTF把特殊格式化代码添加到文本中，以便传达字体信息、字体大小、类型风格、段落风格和其他一般格式选项。
把格式选项的信息和各通道的测量数据处理到一个变体型变量Datatxt中，完成数据的显示。
为便于将来查阅测量结果，还需保存数据文件。
保存和打开文件的操作用常用对话控件CommandDialog来实现。
打印RichTextbox中的内容非常简单，只要使用SelPrint方法并指定想要使用的打印机的内部地址或设备句柄即可。
在此程序中，用Printer对象和该对象的hDC属性实现打印。
2.3 曲线的显示与打印在屏幕上显示各通道被测温度随时间变化的曲线是必须的。
VB6.0的MSChart控件给数据图表的显示提供了极大的方便。
MSChart控件可显示的图表类型有三维和二维的条形图、面积图、阶梯图、饼图、折线图等。
设置ChartType 属性为VtCHChartType2dLine(2维折线图)，设置ColumnCout属性(与图表关联的当前数据网格中的列数)为8(测量最大通道数)，然后将数据赋于控件的行和列(某测量时刻的数据对应于某行，通道号对应于列)。
MSChart控件所形成的曲线不能直接打印，可通过剪贴板转换成BMP位图，然后用Printer方法打印。
参考文献1 Monolithic Thermocouple Amplifiers with Cold Junction Compensation AD594/AD595 Datasheet．Analog Devices Inc 19992 MAX144/MAX145 Datasheet．MAXIM Inc 19983 李玉东．Visual Basic 6.0 中文版控件大全．北京：电子工业出版社 20004 曹长江．串行红外收发模块及控制器在红外抄表系统中的应用．电子技术应用，2000；26(9)：69~72(收稿日期：2001-05-30)。