智能型数字温度显示调节仪的研制

    数字式温度显示仪表与模拟式温度仪表相比较，具有测量精度高、速度快、灵敏度高、读数方便等优点，正在逐渐取代动圈式模拟指示仪表。但是由于数字式温度仪表大都需要对温度传感器输出值进行放大、非线性校正和冷端温度补偿处理，所以大多数数字式温度仪表的线路都比较复杂，校验也比较麻烦，同时也很难达到较高的精度。我们利用8031单片机研制了一种能与多种型号热电偶配接的智能型温度显示调节仪，本文叙述其硬件组成、工作原理及软件编制。

1硬件组成及工作原理

    目前大多数数字显示仪表的价格都比较高，所以我们的设计思想是充分利用8031单片机的软件功能，尽量减少外围元器件，既要低成本又要保证较高的显示控制精度。

1.1元器件的选择

微处理系统是由一片八位8031单片机、一片74LS373八口锁存器和一片8K程序存储器EPROM2764组成的最小系统，晶振为6 MHz。 A/D转换器选用三位半SG14433，该转换器抗干扰性能好，转换精度高(相当于I1位二进制数)，自动校零，自动极性输出，动态位扫描BCD码输出，可与8031单片机接口直接相连，单基准电压，外接元件少，价格低廉。弱热电势信号放大器是整个仪表保证精度、提高抗干扰性能的关键部件，所以选择了性能较好的斩波稳零集成运算放大器ICL7650作为第一级放大器，其特点是超低失调和超低漂移，高增益高输人阻抗。由于S型、B型热电偶产生的热电势较低，_故选择了一片通用运算放大器LM324为第二级放大器。热电偶冷端温度测量，采用了晶体三极管作为温度传感器。为实现自校零及采集热电偶的热电势、冷端温度电势及调节用的设定值，采用了一片三组二路双向模拟开关CD-4053为切换开关。为确保仪表测量精度，整个系统基准电压采用了一片SGI403能隙基准电压源。硬件组成如图1所示。

1.2工作原理

    根据热电偶中间温度定律

其中to为热电偶冷温度，‘为热偶测量温度，要显示t值，必须知道E_AB(t, to)值和E_AB(t, to)再通过计算，查热电偶分度表即可求出t值。

    本仪表就是根据上述原理设计的，如图，由运算放大器A, (ICL7650)和A= (LM324)作为E_AB(t, to)信号的放大器。当所配接热电偶为S型，s型低热电势电偶时，选择开关K，接到A,输出，通过调整W，改变放大器的放大倍数便可调整仪表的量程。当配接K型、E型热电偶时，由于其热电势较高，所以K，接到A,输出端，调整W,便可调整仪表的量程。这样就满足了不同型号热电偶热电势的放大要求。经模拟开关E_AB(t, to)的放大信号接到A/D转换器的输人端，便可测得E_AB(t, to)的数字量。