利用查表法实现的三位半数显温度表

　　一、概述

　　温度是工业检测中最常见的参量之一。在中高温检测中，目前主要使用的传感器是热电偶。在通用热电偶中，除E型外，其它几种测温上限都在1000一2000℃之间，所以将数显表设计成三位半方可满足通用热电偶测温范围的要求。利用热电偶测温，有一个棘手的问题是各种热电偶输出毫伏信号与温度之间存在着不同程度的非线性。选择合适的线性化方法，是提高仪表精度的关键之一。

　　传统的线性化方法是分段折线化法。这种方法虽设计简单，成本低，但线路复杂，调试困难。也有人提出连续式非线性校正法，即根据输入信号变化的非线性，改变A/D转换器的参考电压，以达到非线性校正的目的。这种方法与折线化法相比，线性化分段可相对减少，精度也有所提高，但电路实现比较困难。随着数字集成电路的广泛使用，利用EPROM查表法在数字域内进行非线性校正是一种线性化处理的好方法。

　　二、基本原理

　　设热电偶毫伏信号与温度之间的函数关系为(由于非线性，实际中该函数关系是以分度表表达的)，若将毫伏信号进行放大并通过A/D转换器将其转换为数字信号Dx，则Dx与温度T之间仍存在着非线性关系。把Dx作为EPROM的地址，将对应的温度值T写入Dx所寻址的单元，则某一毫伏信号对应一个Dx寻址单元，从该地址取出送译码显示电路的温度值，就是分度表中该毫伏信号对应的温度值。这样，通过EPROM的巧妙使用，达到了非线性校正的目的.

　　三、三位半数显温度表的设计

　　下图是设计原理图，A/D转换器选用MC14433。MC14433为双积分式三位半BCD码输出A/D，它价格低，精度高(相当于十一位二进制输出A/D)，抗工频干扰能力强。4片4042锁存器用来锁存MC14433分时送出的个位一千位BCD码。两片EPROM选用27256，地址线并联，以满足寻址要求。其中27256一1放置温度值的低两位，27256一2放高两位。由于MC14433输入信号范围为当Vx在此范围内，千位选通期间，0.179V时，因此，EPROM写入地址发生跳变。根据MC14433DS，选通期间Q₃——Q₀的其值表(其中Q，无状态特征，放在千位上未使用)，可列地址分配表如表1。

　　表1中，兀为Dx~1000时分度表中对应的温度值，T₀为Dx~180时分度表中对应的温度值。设K为某一分度号热电偶信号放大电路的放大倍数，为输入毫伏值，V_R为参比电压，则有:

根据该式，可求得每一地址及对应的Vm值，进而由分度表查出该地址应写入的温度值。

　　此外，还可以根据需要设置故障标志及负值标志。如量程下限扩大到负温度值，也可在负值单元中放置对应的负温度值。由于放大器的放大倍数设计为满量程时对应八/D输出为1999，故过量程状态为故障状态。另外一种方法是在硬件上采取措施。在千位锁存器与MC14433连线中，用MCI4433的溢出标志线线代替Q₀线，其它连线不变。由于线在时输出高电平，只有时才输出低电平，这样，当时，EPROM写入地址不发生跳变。据此，可得出地址分配表如表2。