温度测量系统设计.ppt

一基本原理在温度测量中，需将温度的变化转换为对应的电信号变化。常用的热电传感器有热电阻、热电偶、集成温度传感器等。由于热电偶结构简单，制造容易，测量范围广，在高温测量中有较高精度，因而广泛用于冶金、化工、热工等行业。,课题七温度测量系统设计,返回目录,热电偶是根据以下原理制成的：在由两种不同性质的金属的电回路中，若对两个连接点之一加热，使两个接点的温度不同，电路中将产生电流，这种现象称为热电效应，所产生的电动势称为温差电动势。这种由两种不同金属接成的回路即称热电偶，两个接点中进入工作现场的称为工作端，另一个称自由端。热电偶产生电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温度电势所组成。实验证明：当两种金属材料一定，则热电势只与温度有关，如果将一个端点温度保持常数，则总电势是另一个端点的温度的单值函数。所以，只要测出热电势大小，就可以计算出热端的温度。热电势的大小只与材料的性质及两个端点的温度有关，而与热电偶的形状、大小无关。相同材料的热电偶可以互换。热电偶信号本身很小，需经运算放大器放大后供进一步使用。本系统放大至02V。,返回目录,返回本节,通常情况下，温度变化较为缓慢，因而对温度测量系统的采样频率要求不高。系统中采用31/2位双积分型A/D转换器5G14433，它完成一次A/D转换的典型时间在毫秒级，对于通常的温度变化这已足够了。A/D转换器5G14433的被测电压量程为01.999V，转换结果以BCD码形式分时输出。A/D转换结束标志EOC信号经反相后与8031的INT1相连，且DU与EOC固定相连，这样使5G14433处于连续转换之中，CPU用适当方式读入BCD码值。一旦A/D转换器5G14433加上工作电压，它即开始转换VIN上的模拟信号，并分时从Q0Q3输出，其选通输出时序如下：,返回目录,返回本节,返回目录,返回本节,二教学指南1硬件电路温度测量系统的一种设计方案如图2所示。,返回目录,返回本节,返回目录,返回本节,其中，显示器部分采用数码管，单片机采用动态扫描显示。热电偶随温度变化产生的电压是毫伏级，经两级放大至02V，做为A/D转换器的输入。可调电阻使得温度为200时对应满量程1999。将铜-康铜热电偶分度表写入程序存储器，由热电偶电压对应查出温度值。温度值设定在0200范围，A/D转换器输出满量程为1999。2温度测量程序设计由于A/D转换器5G14433的A/D转换和Q0Q3、DS1DS4输出都是实时变化的，因而在程序中采用中断方式读取A/D转换结果。,返回目录,返回本节,A/D转换器的满量程是1999，而温度最高为200，所以采集结果应除以10，然后转为二进制数，再查热电偶分度表，即得所测温度值，置入显示缓冲区后，调用显示子程序，则在数码管上显示测量的温度。此过程重复进行，则可实时显示。读取转换结果是在中断服务子程序中完成的，读入结果送8031内部RAM的20H、21H单元。主程序流程如下：堆栈初始化开中断A/D采集值送R3R4温度值送显示缓冲区调用显示子程序转,返回目录,返回本节,中断处理子程序流程为：保护现场选用工作寄存器区读千位读百位读十位读个位恢复现场中断返回以上程序可先在PC机用软件汇编调试，消除语法错误后再在DVCC-51-G单片机开发机上模拟运行。,返回目录,返回本节,三实训步骤首先调试热电偶与放大器部分，用万用表进行静态测试，检查连线。加上电源，将热电偶探头深入热源，则放大器输出端应有信号输出。调节电位器，使输出信号为02V。其次调试5G14433，接入参考电压，正常时用示波器在5G14433的DS1DS4等引脚上应可观察到脉冲波形。调节输入电位器，5G14433的Q0Q3输出波形会发生一定变化。否则应根据故障现象检查分析原因，注意检查电源及插头，排除故障直至正确。再次进行软件调试，把汇编生成的目标码程序在SIM8051中