文档介绍：热电偶智能仪表设计说明书
本设计根据任务要求,采用单片机AT89c51作为控制处理器;采用AD590集成温度传感器,采用k型热电偶(镍铬-镍硅热电偶),热电偶信号经前端电路低通滤波、放大后,经14位精度AD转换器ICL7135转换为数字信号;单片机AT89c51接受并处理热电偶转换后的数字信号后,通过LED显示出检测的热电偶温度信号;系统工作期间可以通过外接键盘设定热电偶温度信号显示范围及当前所测热电偶的路数;同时本设计具有报警功能,以保证系统的稳定正常工作。
1 最小系统电路
采用AT89C51作为主控模块,带4K字节存储器,晶振为12MHZ,其中单片机的P0口为输出,当输出数据时需要接上拉电阻。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出,至内部时钟信号要通过一个二分频触发器。RESET为复位输入,当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。单片机最小系统电路图如图1。
图1 最小系统电路图
2 前向通道模块
本设计需要测量20路热电偶信号,热电偶采用k型(镍铬-镍硅热电偶),温度测量范围为0~1300℃,精度为1℃。由于热电偶测量电路需要冷端补偿。使用传统的电路桥补偿,电路复杂、体积庞大且造价高。本设计使用本设计使用AD590集成温度传感器,不仅电路简单并且造价经济。如图2所示。
图2 AD590电路图
热电偶放大部分采用三运放差分放大器,如图3中的三级运放差分放大器由II级组成,第I级主要用来提高整个放大电路的输入阻抗,第II级采用差动电路用以提高共模抑制比,且它还具有低噪声、低漂移的特点,由于ADC的输入电压范围为0~±,根据表1-1,这里只需放大40倍。AD转换器选择14位半高精度的双积分集成ADC芯片ICL7135。它的分辨率相当于14位二进制数,转换误差为±1LSB。ICL7135转换结果输出是动态的,因此必须通过并行接口才能与单片机连接,故采用并行接口芯片8155与单片机连接。其中74LS157为4位2选1的数据多路开关,通过高位选通信号D5使其控制ICL7135的数据传送。一片16选1芯片CD4067和一片8选1芯片CD4051组合成多路模拟开关,满足20路测温要求。
图3 差分放大器电路图
系统连接图如图4所示。
图4 系统连接图
3 系统自检
开机后首先对单片机系统的硬件及软件状态进行检测,一旦发现不正常,就进行相应的处理。开机自检程序包括对RAM、ROM、I/O口状态、前向通道、键盘、显示等的检测。 1RAM 检查RAM读写是否正常,实际操作是向RAM单元写“00H”,读出也应为“00H”,再向其写“FFH”,读出也应为“FFH”。如果RAM单元读写出错,应给出RAM出错提示(声光或其它形式),等待处理。测试RAM的真正目的是保证硬件系统的可靠性。。
2ROM单元的内容对ROM单元的检测主要是检查ROM单元的内容的校验和。所谓ROM的校验和是将ROM的内容逐一相加后得到一个数值,该值便称校验和。ROM单元存储的是程序、常数和表格。一旦程序编写完成,ROM中的内容就确定了,其校验和也就是唯一的。若ROM校验和出错,应给出ROM出错提示(声光或其它形式),等待处理。测试ROM的真正目的是保证程序完整性。嵌入式软件和启动代码存放在ROM里,