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基于SPCE061A的简易数字测温系统的设计陈新国，何坚（武汉科技大学 信息科学与工程学院，武汉430081）【摘要】 简述SPCE061A的功能及特点，描述数字测温系统各部分电路的设计，以及实现系统功能的软件设计。该系统不仅保证温度测量的高精度和高灵敏性，且利用SPCE061A为控制核心，实现温度的播报和显示的同步。 【关键词】传感器；仪表放大器； SPCE061A； LED数码显示 中图分类号：TP217 文献标识码：ADesign of the Digital Testing Temperature System Based on SPCE061ACHEN Xin-guo, HE Jian(College of Information Science and Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081,China)【Abstract】The function and characteristic of SPCE061A is introduced. The circuit and soft design is described in detail for the digital testing temperature system. The system not only ensures high precision and delicacy, but also realizes playback and display of temperature. 【Keyword】transducer; instrument amplifier; SPCE061A; LED number display. 随着设备的电气化和自动化程度不断提高，对设备温度进行实时监控显得尤为重要。温度测试是通过温度传感器，把设备的温度信号转变为电信号，然后对电信号进行采集、放大和量化分析，及时测试和显示设备的温度，以保证设备平稳的运行。本文详细的介绍了温度检测系统的设计和制作过程，以及在设计过程中的注意事项。1. 电路设计数字温度测试系统主要由温度传感器把温度的变化转化为电信号的变化，然后通过仪用放大电路对信号放大后，经AD转换，把数字信号送单片机处理，把电压的大小用数学模型转化为温度值，并实现对温度的保存、同步显示、实时播报等功能，其系统框图如图1所示。Fig2. Sensor bridge circuit and multi_path switch circuit Fig1. Block diagram of system1.1温度传感器与多路开关电路设计温度传感器主要有两方面性能要求：对温度变化的灵敏度以及温度和电信号之间的线性度。热敏电阻是一种新型半导体感温元件，具有灵敏度高、体积小、寿命长的优点，但其阻值随温度变化的非线性较大，在实际使用中要进行线性化处理，比较复杂；本系统采用热敏三极管3CG12G作为热敏元件，该三极管为金属外壳封装，其阻值随温度变化的线性度好，且精度可达0.1，传热效果好，灵敏度高1。为了提高阻值随温度变化的灵敏度，满足模拟多路开关电路的差模输入的要求，把传感器电路连成电桥的形式。由于温度的变化较慢，远远低于计算机的处理速度，所以采用模拟多路开关实现对多点温度串行扫描而不影响温度检测的精度，为了提高抗干扰能力，可选用AD7502，AD7502是16引脚的双列直插式芯片，可连接4路模拟信号，每路采用差模输入，AD7502的两引脚A1、A2与SPCE061A的IOB15和IOB14相连，可控制4路模拟信号的通断，如图2所示。1.2仪表放大器选择传感器转换的模拟信号都是非常微弱的V级信号，普通运放很难实现放大，系统采用AD521仪用放大器，这种放大器具有良好的共模抑制比、温漂小、失调小、线性度好、放大倍数可调的特点。AD521是一块双列直插式、14引脚的芯片，引脚（1，3）为输入端，采用差模输入，接AD7502的输出端，信号从引脚7输出，引脚（4，6）接10K电位器的固定端，滑动端接负电源（引脚5），改变电位器可以对放大器调零；AD521的放大倍数为： （1）其中：引脚（10，13）接电阻RS，阻值为100K10%，如果RS小于80K，或者大于120K，放大器的工作稳定性将变弱，一般取100K的固定值，因此，改变放大倍数主要通过改变接引脚（2，14）的RG来实现2。1.3语音播报及显示电路设计SPCE061A通过DAC1输出语音电流信号，为了把电流信号转换为电压信号，提高输出功率，推动扬声器，在电路中接了一块SPY0030，这是一块8引脚的专用语音信号放大芯片，电路的连接如图3所示，其增益为： （2）改变R1的大小可改变增益值。Fig3. Amplifier of audio single 本系统采用4位共阴接法的七段LED显示，SPEC061A通过I/O口驱动LED显示电路。其中IOB0IOB6分别接数码管的ag七段，IOB7接通小数点，采用固定小数位，IOB8IOB11控制4位LED的阴极，通过控制每位阴极的通断来控制每位数字的点亮与熄灭，实现动态扫描显示，在IOB8IOB11输出端各并接一带限流电阻的NPN型BJT，以提高带负载能力。1.4 单片机与外设接口SPCE061A是16位微控制器，集成度高，软、硬件资源丰富，CPU的最高时钟频率达49.152MHz，内嵌32K字的FLASH ROM以满足用户的程序调试和数据存储，片内集成时钟发生器、32位I/O口、7路A/D转换、两路D/A转换和串口、异步通讯口等各种模块以满足不同用户的要求，有较强的中断处理能力，支持10个中断向量和十余个中断源，还具有语音处理功能，这些特点正好满足本设计的要求3。Fig4. Main flow chart SPCE061A的主要作用是实现系统控制、数据采集和转换、温度显示与语音播报等功能。本设计利用DAC1输出语音电流信号，为实现电压转换和功率放大，在扬声器与DAC1之间接专用SPY0030；利用IOA0进行A/D转换，实现对温度信号的数据采集；利用IOB口实现温度动态显示。2. 软件设计该系统的软件设计主要完成五个任务：检测信号、数据处理、扫描按键、控制LED和语音报温。为提高实时响应的效果，主程序分担更多的任务，如数据处理、语音播报、温度显示和超量程报警、清看门狗等都由主程序完成，其流程图如图4所示。Fig5. Intermit flow chart为了实现数据的实时采集，提高系统的实时监控力，采用中断的方式来实时采集温度数据，而且对不同的点采用分时扫描，实现对多点的监控，为了提高温度的精度和抗干扰的能力，对每点的温度数据每次采集四次，然后取平均值做为显示结果。其中断流程图如图5所示。4。 结语本系统采用性价比很高的SPCE061A作为控制器，三极管作为传感器，具有语言播报功能，数码显示功能和超量程报警功能。程序设计中采用了四次连续采样求平均值以及非线性补偿的方法来提高温度的测试精确度。经过测试实验证明其误差在0.6以内，并且在40以内测试误差可控制在0.1以下，在100以内的测温效果很好，各项性能指标都能满足实际要求，具有一定的应用价值。参考文献1 黄智伟全国大学生电子设计竞赛训练教程M北京：电子工业出版社，2005.2 陈新国，程耕国基于SPCE061A的故障检测数据采集系统的设计J中国仪器仪表，2006,2:35-38. 3熊庆国新型16位单片机SPCE061A及应用展望J现