設(shè)計(jì)二數(shù)字儀表的制作

1、數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵竽康模?）通過(guò)本次綜合設(shè)計(jì)，進(jìn)一步了解智能傳感與檢測(cè)技術(shù)的基本原理、智能檢測(cè)系統(tǒng)的建立和智能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。（2）學(xué)生設(shè)計(jì)制作出數(shù)字式溫度計(jì)，提高學(xué)生有關(guān)工程系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)能力，。（3）進(jìn)一步熟悉掌握單片機(jī)技術(shù)、c 語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言等以及在智能檢測(cè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。要求（1）充分理解設(shè)計(jì)內(nèi)容，并獨(dú)立完成綜合設(shè)計(jì)報(bào)告。（2）綜合設(shè)計(jì)報(bào)告要求：綜合設(shè)計(jì)題目，綜合設(shè)計(jì)具體內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)功能，結(jié)果分析、收獲或不足，程序清單，參考資料。實(shí)驗(yàn)設(shè)備熱電偶、Easypro編程軟件、熱電偶或智能傳感器DS18B20、Keil c安裝盤(pán)、PC機(jī)、剝線鉗、面包板、鑷子、導(dǎo)線、電源、示波器、

2、萬(wàn)用表、頻率計(jì)、單片機(jī)及其外圍電路所需元器件、烙鐵、焊接板等焊接工具、萬(wàn)用表、電源、TEKTRONIX TDS1002 60MHZ示波器。實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容 本實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生了解便攜式數(shù)字儀表的制作，數(shù)字式顯示儀表是一種以十進(jìn)制數(shù)形式顯示被測(cè)量值的儀表，與模擬式的顯示儀表相比較，數(shù)字顯示儀表具有讀數(shù)直觀方便，無(wú)讀數(shù)誤差準(zhǔn)確度高，響應(yīng)速度快，易于和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字式顯示儀表的基本構(gòu)成方式如下，圖中各基本單元可以根據(jù)需要進(jìn)行組合，以構(gòu)成不同用途的數(shù)字式顯示儀表。將其中一個(gè)或幾個(gè)電路制成專用功能模塊電路，若干個(gè)模塊組裝起來(lái)，即可以制成一臺(tái)完整的數(shù)字式顯示儀表。其核心部件是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器

3、，可以將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以A/D轉(zhuǎn)換器為中心，可將顯示儀表內(nèi)部分為模擬和數(shù)字兩大部分。儀表的模擬部分一般設(shè)有信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大電路，模擬切換開(kāi)關(guān)等環(huán)節(jié)。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和放大電路的作用是將來(lái)自各種傳感器或變換器的被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成一定范 圍內(nèi)的電壓值并放大到一定幅值，以供后續(xù)電路處理。儀表的數(shù)字部分一般由計(jì)數(shù)器，譯碼器，時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，驅(qū)動(dòng)顯示電路以邏輯控制電路等組成。經(jīng)放大后的模擬信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量后，譯碼，驅(qū)動(dòng)，送到顯示器件去進(jìn)行數(shù)字顯示。熱電偶熱電偶的工作原理是基于熱電效應(yīng)，將被測(cè)溫度的大小轉(zhuǎn)變?yōu)闊犭妱?shì)的大小，熱電偶主要是測(cè)高溫度源。熱電阻是將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成電阻變化的

4、傳感器，敏感元件是金屬熱敏電阻。利用K型和E型熱電偶作為測(cè)溫敏感元件，將感測(cè)到的熱電勢(shì)經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換、放大，標(biāo)度轉(zhuǎn)換、線性化處理等數(shù)字化顯示出來(lái)，構(gòu)成基于熱電偶的數(shù)字溫度測(cè)試儀。1823年塞貝克（Seebeck）發(fā)現(xiàn)，在兩種不同的金屬所組成的閉合回路中，當(dāng)兩接觸處的溫度不同時(shí)，回路中就要產(chǎn)生熱電勢(shì)，稱為塞貝克電勢(shì)。這個(gè)物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。如圖1：兩種不同材料的導(dǎo)體A和B，兩端聯(lián)接在一起，一端溫度為T(mén)0，另一端為T(mén)（設(shè)T> T0），這時(shí)在這個(gè)回路中將產(chǎn)生一個(gè)與溫度T，T0以及導(dǎo)體材料性質(zhì)有關(guān)的電勢(shì)EAB（T，T0），顯然可以利用這個(gè)熱電效應(yīng)來(lái)測(cè)量溫度。在測(cè)量技術(shù)中，把由兩種不同材料構(gòu)成的上

5、述 熱電交換元件稱為熱電偶，稱A，B導(dǎo)體為熱電極。兩個(gè)接點(diǎn)，一個(gè)為熱端（T），又稱工作端，另一個(gè)為冷端（T0），又稱為自由端或參考端。熱電勢(shì)EAB（T，T0）的產(chǎn)生，是由兩種效應(yīng)引起的智能溫度傳感器DS18B20是Dallas公司推出的單數(shù)字式測(cè)溫芯片，它能在現(xiàn)場(chǎng)總線采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接換成數(shù)字量輸出。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。DS18B20只有3個(gè)引腳，說(shuō)明如下：DQ數(shù)據(jù)輸入輸出。漏極開(kāi)路1線接口。也在寄生電源模式給設(shè)備提供電源?？蛇x的電源電壓腳。在寄生電源模式時(shí)必須接地。GND地。DS18B20是在DS1820基礎(chǔ)上生產(chǎn)的單線式數(shù)字溫度傳感器，其特點(diǎn)是：可將被測(cè)溫度直接

6、轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的9到12位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)輸出；準(zhǔn)確度高；信息傳送只需一根信號(hào)線。DS18B20測(cè)溫范圍為-55125，準(zhǔn)確度為2，而在-1085范圍內(nèi)，其準(zhǔn)確度為±0.5。它既可用于單點(diǎn)測(cè)溫，又可用于多點(diǎn)測(cè)溫，由于其輸出是數(shù)字信號(hào)，且是TTL電平，因此，使用非常方便。 DS18B20輸出的二進(jìn)制數(shù)從最低開(kāi)始起有效，其中最高位為符號(hào)位，即“0”為正溫度，“1”為負(fù)溫度， 其余位數(shù)表示被測(cè)溫度。圖2 DS18B20結(jié)構(gòu)圖 DS18B20的讀寫(xiě)訪問(wèn)DS18B20的順序如下：l 初始化；l ROM命令（接著是任何需要的數(shù)據(jù)交換）；l DS18B20函數(shù)命令（接著是任何需要的數(shù)據(jù)交換）。每

7、一次訪問(wèn)DS18B20時(shí)必需遵循這一順序，如果其中的任何一步缺少或打亂它們的順序，DS18B20將不會(huì)響應(yīng)。初始化時(shí)序：所有與DS18B20的通信首先必須初始化：控制器發(fā)出復(fù)位脈沖，DS18B20以存在脈沖響應(yīng)。當(dāng)DS18B發(fā)出存在脈沖對(duì)復(fù)位響應(yīng)時(shí)，它指示控制器該DS18B20已經(jīng)在總線上并準(zhǔn)備好操作。讀/寫(xiě)時(shí)序：控制器在寫(xiě)時(shí)序?qū)憯?shù)據(jù)到DS18B20，在讀時(shí)序從DS18B20中讀數(shù)據(jù)。每一總線時(shí)序傳送1位數(shù)據(jù)。讀/寫(xiě)時(shí)序圖見(jiàn)圖2-2。數(shù)據(jù)融合及方法基于知識(shí)型專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合基于知識(shí)的系統(tǒng)是將規(guī)則或知名的專家知識(shí)結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別。當(dāng)人工推理由于某種原因不能進(jìn)行時(shí)，專家系統(tǒng)可以運(yùn)用專

8、家的知識(shí)進(jìn)行輔助推理。基于計(jì)算機(jī)的專家系統(tǒng)一般包括以下4個(gè)邏輯部分：一個(gè)知識(shí)庫(kù)，包括基本事實(shí)、算法和啟發(fā)式規(guī)則等；一個(gè)大型的包含動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)；一個(gè)控制結(jié)構(gòu)或推理機(jī)制；人機(jī)界面。由推理機(jī)制運(yùn)用數(shù)據(jù)、事實(shí)和規(guī)則在知識(shí)庫(kù)中進(jìn)行搜索，最后得出推理結(jié)果。圖3 讀/寫(xiě)時(shí)序圖基于知識(shí)的專家系統(tǒng)檢測(cè)、分類和識(shí)別算法基于特征推理技術(shù)基于知識(shí)的模型基于物理的模型仿真最大似然估計(jì)卡爾曼濾波最小方差句法圖像代數(shù)貝葉斯方法基于參數(shù)的方法古典概率推理D-S理論廣義證據(jù)處理聚類算法基于信息論的方法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)表決方法熵量測(cè)邏輯模板模糊集理論品質(zhì)因數(shù)模式識(shí)別相關(guān)量測(cè)圖4 檢測(cè)、分類和識(shí)別算法的分類 .基于多點(diǎn)溫度傳感

9、器的數(shù)據(jù)融合方案多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)如圖5所示，可采用一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)等溫度傳感器測(cè)量被測(cè)對(duì)象的不同的溫度采用點(diǎn)的當(dāng)前溫度值，該系統(tǒng)的工作原理是二、三個(gè)DS18B20分布在不同位置用來(lái)感受被測(cè)對(duì)象不同位置的溫度，然后經(jīng)單片機(jī)處理，主要是數(shù)據(jù)融合的方法對(duì)不同位置的傳感器溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)融合，獲得有關(guān)溫度的一致性測(cè)量結(jié)果，對(duì)這些測(cè)量結(jié)果在顯示電路實(shí)時(shí)顯示。DS18B20·探測(cè)DS18B20探測(cè)DS18B20探測(cè)特征提取單片機(jī)目標(biāo)狀態(tài)測(cè)量目標(biāo)屬性測(cè)量顯示電路顯示實(shí)時(shí)溫度值特殊狀況處理如報(bào)警實(shí)驗(yàn)步驟及方法基于E2ROM的數(shù)字溫度儀表 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：基于熱電偶的數(shù)字溫度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)方案如圖6所示。

10、數(shù)碼輸出數(shù)字顯示時(shí)鐘計(jì)數(shù)譯碼邏輯控制電路模擬開(kāi)關(guān)A/D轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電源放大電路信號(hào)轉(zhuǎn)換被測(cè)信號(hào)線性化電路及標(biāo)度變換系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：當(dāng)選用K型熱電偶測(cè)溫時(shí)，若被測(cè)溫度經(jīng)過(guò)熱電偶和數(shù)字溫度補(bǔ)償器后的熱電勢(shì)為20.636mv，經(jīng)過(guò)放大器的K型倍數(shù)放大后的A/D輸入電壓為0.394V，那么A/D轉(zhuǎn)換器的輸出讀數(shù)為：N=Ux / UR*2000=0.394/2*2000=394A/D轉(zhuǎn)換器輸出的BCD碼是0011 1001 0100，直接用BCD碼去尋址，然后EEPROM將該單元的BCD碼輸出到相應(yīng)的4511上，它將輸入BCD碼轉(zhuǎn)換成七段輸出，直接驅(qū)動(dòng)共陰極型七段數(shù)碼管，進(jìn)行讀數(shù)顯示。 當(dāng)選用E型熱電偶

11、測(cè)溫時(shí)，若被測(cè)溫度經(jīng)過(guò)熱電偶和數(shù)字溫度補(bǔ)償器后的熱電勢(shì)為27.452mv，經(jīng)過(guò)放大器的E型倍數(shù)放大后的A/D輸入電壓為0.450V，那么A/D轉(zhuǎn)換器的輸出讀數(shù)為：N=Ux / UR*2000=0.450/2*2000=450A/D轉(zhuǎn)換器輸出的BCD碼是0100 0101 0000，直接用BCD碼去尋址，然后EEPROM將該單元的BCD碼輸出到相應(yīng)的4511上，它將輸入BCD碼轉(zhuǎn)換成七段輸出，直接驅(qū)動(dòng)共陰極型七段數(shù)碼管，進(jìn)行讀數(shù)顯示。 可以用上述方法編制出K型和E型的分度表格，其它的測(cè)量參數(shù)表格的編制方法與這種表格方式類同。被測(cè)信號(hào)與信號(hào)轉(zhuǎn)換：采用K型和E型兩種熱電偶采集溫度信號(hào)，溫度源使用烘箱

12、。放大電路：采用ICL7650作為放大器，它具有極低的輸入失調(diào)電壓，溫漂、時(shí)漂也較低。A/D轉(zhuǎn)換器：采用MC14433作為A/D轉(zhuǎn)換器，它的轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換精度非常適用于溫度測(cè)量系統(tǒng)。線性補(bǔ)償：利用查詢EEPROM的非線性補(bǔ)償方法，可以將非線性補(bǔ)償和標(biāo)度變換一起完成，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。計(jì)數(shù)譯碼：整個(gè)系統(tǒng)的工作頻率由A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘電路決定，在段碼轉(zhuǎn)換時(shí)采用了4511七段碼轉(zhuǎn)換芯片。數(shù)字顯示與數(shù)碼輸出：最終的溫度值顯示使用LED數(shù)碼管輸出，也可以將其輸入計(jì)算機(jī)中做進(jìn)一步運(yùn)算處理。熱電偶微弱電壓信號(hào)的提取與放大熱電偶輸出的熱電勢(shì)信號(hào)，其大小只有毫伏級(jí)，不能做為后續(xù)電路的輸入信號(hào)，必須進(jìn)入前置放大器進(jìn)行信

13、號(hào)放大。因此選用ICL7650作為放大器，它具有極低的輸入失調(diào)電壓（典型值為±1uV），失調(diào)電壓的溫漂和時(shí)漂也極低，分別為0.01mV/°C和3.33nV/d。也可選用OP-07超低失調(diào)運(yùn)算放大器作為前置放大器，但是失調(diào)電壓比ICL7650要大，因此，本方案采用ICL7650作為放大器。ICL7650的使用方法比較簡(jiǎn)單，它和其他的運(yùn)算放大器的使用方法類似，為了更好得起到放大的作用，需要對(duì)該芯片有一個(gè)電容補(bǔ)償元件，電容的型號(hào)為104即可，ICL7650的芯片資料如下面所示：Cextb： 外接電容1Cexta： 外接電容2-Input： 反向輸入端+Input：同向輸入端V-：

14、 負(fù)電源端Cretn： 外接電容的公共端Output：輸出端V+： 正電源端Int/clk： 時(shí)鐘輸出端Ext/clk：時(shí)鐘輸入端圖7 ICL7650為了更好的抑制共模輸入，在運(yùn)放的輸入方式上選擇同向輸入，放大倍數(shù)是這樣考慮的，K型熱電偶的測(cè)溫范圍定在0到1299，E型熱電偶的測(cè)溫范圍定在0到799，然后將微弱的毫伏電壓放大到0到1伏的范圍，用于后面的A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。那么運(yùn)放的放大倍數(shù)如下：A=1+R2/R1選用鎳鉻鎳硅（分度號(hào)為K）的熱電偶，要求測(cè)量范圍為01299，滿度1299時(shí)的熱電勢(shì)值為51.612mV，前置放大器的放大倍數(shù)A應(yīng)為 A1=A-1=1000/51.612-1=18.4若選

15、用鎳鉻銅鎳（分度號(hào)為E）的熱電偶，要求測(cè)量范圍為0799，滿度799時(shí)的熱電勢(shì)值為59.825mV，放大器的放大倍數(shù)A1應(yīng)為 A1=A-1=1000/59.825-1=15.7本數(shù)字儀表選用兩種型號(hào)的熱電偶測(cè)溫，則可通過(guò)切換開(kāi)關(guān)改變放大器的放大倍數(shù)，使之滿度時(shí)的放大器輸出為1V。 A/D轉(zhuǎn)換的選用與設(shè)計(jì)：考慮到本設(shè)計(jì)屬于是一定范圍內(nèi)的溫度測(cè)量系統(tǒng)，溫度變化過(guò)程比較平穩(wěn)，不需要高速的A/D變換器，所以采用3.5位的雙積分型的A/D轉(zhuǎn)換器MC14433。MC14433是美國(guó)Motorola公司推出的單片3.5位A/D轉(zhuǎn)換器，其中集成了雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器所有的CMOS模擬電路和數(shù)字電路。具有外接元

16、件少，輸入阻抗高，功耗低，電源電壓范圍寬，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只要外接少量的阻容元件即可構(gòu)成一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換器，其主要功能特性如下：(1) 精度：讀數(shù)的±0.05%±1字(2) 模擬電壓輸入量程：1.999V和199.9mV兩檔(3) 轉(zhuǎn)換速率：2-25次/S(4) 輸入阻抗：大于1000M(5) 電源電壓：± 4.8V± 8V(6) 功耗：8mW（± 5V電源電壓時(shí)，典型值）(7) 采用字位動(dòng)態(tài)掃描BCD碼輸出方式，即千、百、十、個(gè)位BCD碼分時(shí)在Q0Q3輪流輸出，同時(shí)在DS1DS4端輸出同步字位選通脈沖，很

17、方便實(shí)現(xiàn)LED的動(dòng)態(tài)顯示。 圖8 MC14433(8) MC14433最主要的用途是數(shù)字電壓表，數(shù)字溫度計(jì)等各類數(shù)字化儀表及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換接口。Pin1(VAG)模擬地，為高阻輸入端，被測(cè)電壓和基準(zhǔn)電壓的接入地。Pin2( VR )基準(zhǔn)電壓，此引腳為外接基準(zhǔn)電壓的輸入端。MC14433只要一個(gè)正基準(zhǔn)電壓即可測(cè)量正、負(fù)極性的電壓。此外，VR端只要加上一個(gè)大于5個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖(VR)，就能夠復(fù)為至轉(zhuǎn)換周期的起始點(diǎn)。Pin3( Vx)被測(cè)電壓的輸入端，MC14433屬于雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，因而被測(cè)電壓與基準(zhǔn)電壓有以下關(guān)系：輸出讀數(shù)Vx/VR*1999因此，滿量程的Vx=VR。當(dāng)

18、滿量程選為1.999V。VR可取2.000V，而當(dāng)滿量程為199.9mV時(shí)，VR取200.0mV，在實(shí)際的應(yīng)用電路中，根據(jù)需要，VR值可在200mV2.000V之間選取。Pin4-Pin6(R1/C1，C1)外接積分元件端,次三個(gè)引腳外接積分電阻和電容，積分電容一般選0.1uF聚脂薄膜電容，如果需每秒轉(zhuǎn)換4次，時(shí)鐘頻率選為66kHz，在2.000V滿量程時(shí)，電阻R1約為470k，而滿量程為200mV時(shí)，R1取27k。Pin7-Pin8( C01 C02 )外接失調(diào)補(bǔ)償電容端，電容一般也選0.1uF聚脂薄模電容。Pin9(DU)更新顯示控制端，此引腳用來(lái)控制轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出。如果在積分器反向積分周

19、期之前，DU端輸入一個(gè)正跳變脈沖，該轉(zhuǎn)換周期所得到的結(jié)果將被送入輸出鎖存器，經(jīng)多路開(kāi)關(guān)選擇后輸出。否則繼續(xù)輸出上一個(gè)轉(zhuǎn)換周期所測(cè)量的數(shù)據(jù)。這個(gè)作用可用于保存測(cè)量數(shù)據(jù)，若不需要保存數(shù)據(jù)而是直接輸出測(cè)量數(shù)據(jù)，將DU端與EOC引腳直接短接即可。Pin10、Pin11(CLK1、CLK0)時(shí)鐘外接元件端，MC14433內(nèi)置了時(shí)鐘振蕩電路，對(duì)時(shí)鐘頻率要求不高的場(chǎng)合，可選擇一個(gè)電阻即可設(shè)定時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘頻率為66kHz時(shí)，外接電阻取300k即可。Pin12（Vee）負(fù)電源端Vee，是整個(gè)電路的電壓最低點(diǎn)，此引腳的電流約為0.8mA，驅(qū)動(dòng)電流并不流經(jīng)此引腳，故對(duì)提供此負(fù)電壓的電源供給電流要求不高。Pin13

20、(Vss)數(shù)字電路的負(fù)電源引腳。Vss工作電壓范圍為VDD-5VVssVEE。除CLK0外，所有輸出端均以Vss為低電平基準(zhǔn)。Pin14(EOC)轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)志位。每個(gè)轉(zhuǎn)換周期結(jié)束時(shí)，EOC將輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)。Pin15(OR)過(guò)量程標(biāo)志位，當(dāng)|Vx|>VREF時(shí)，OR輸出為低電平。Pin16、17、18、19(DS4、DS3、DS2、DS1)多路選通脈沖輸出端。DS1、DS2、DS3和DS4分別對(duì)應(yīng)千位、百位、十位、個(gè)位選通信號(hào)。當(dāng)某一位信號(hào)有效（高電平）時(shí)，所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)從Q0、Q1、Q2和Q3輸出，兩個(gè)選通脈沖之間的間隔為2個(gè)時(shí)鐘周期，以保證數(shù)據(jù)有充分的穩(wěn)定時(shí)間。Pin20、21

21、、22、23(Q0、Q1、Q2、Q3)BCD碼數(shù)據(jù)輸出端。該A/D轉(zhuǎn)換器以BCD碼的方式輸出，通過(guò)多路開(kāi)關(guān)分時(shí)選通輸出個(gè)位、十位、百位和千位的BCD數(shù)據(jù)。同時(shí)在DS1期間輸出的千位BCD碼，還包含過(guò)量程、欠量程和極性標(biāo)志信息。Pin24(VDD)正電源電壓端。MC14433最主要的用途是數(shù)字電壓表，數(shù)字溫度計(jì)等各類數(shù)字化儀表及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換接口。至此，已經(jīng)將溫度信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 地址鎖存器：MC14433 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果采用BCD碼動(dòng)態(tài)掃描輸出，因此每位數(shù)字要增加一個(gè)四位的鎖存器74LS373，把經(jīng)過(guò)多路組合的數(shù)據(jù)分離出來(lái)，并寄存在相應(yīng)的鎖存器內(nèi)，由MC14433的多

22、路調(diào)制選通脈沖DS4，DS3，DS2控制Q0，Q1，Q2，Q3BCD碼三位數(shù)據(jù)的輸出，經(jīng)個(gè)位，十位和百位鎖存器鎖存，輸出個(gè)，十，百三位BCD碼，在下一步中，以這十二位BCD碼作為EEPROM的地址線，對(duì)其進(jìn)行尋址。在最初設(shè)計(jì)中，EEPROM的尋址應(yīng)該使用二進(jìn)制碼進(jìn)行，但是由于BCD碼到二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換芯片已經(jīng)停產(chǎn)，所以直接用BCD碼做為EEPROM的地址線，所以，就要在相應(yīng)的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)相應(yīng)的溫度值?？刂凭€轉(zhuǎn)換的頻率是由A/D轉(zhuǎn)換芯片的頻率決定的，通過(guò)選定外圍電路的電阻值來(lái)控制頻率的高低，在地址鎖存的時(shí)候本應(yīng)該在控制信號(hào)到來(lái)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的，由于我將A/D轉(zhuǎn)換的頻率設(shè)置在70赫茲，這樣在后續(xù)電路顯示

23、的時(shí)候，人眼是分辨不出來(lái)的。 EEPROM線性化器：AD轉(zhuǎn)換器的輸出作為地址碼訪問(wèn)EEPROM時(shí)，EEPROM存放的表格內(nèi)容將被取出，送入顯示器以顯示被測(cè)的溫度。表格的編制方法如下：首先根據(jù)熱電偶的Et 特性曲線，在E坐標(biāo)上進(jìn)行有限等分。K型的鎳鉻鎳硅熱電偶用于測(cè)量01299。設(shè)量化單位為q。Et 的量化曲線如圖4-3所示。顯然，AD轉(zhuǎn)換器的量化誤差d是與量化單位q、輸入函數(shù)x(t)有關(guān)。以K分度號(hào)熱電偶表格編制方法為例加以說(shuō)明，溫度測(cè)量范圍0至1299，1299時(shí)的熱電勢(shì)查表為51.612mV。01299內(nèi)平均熱電勢(shì)為0.0516mV，即量化單位q0.0516mV。當(dāng)溫度為0時(shí)，熱電勢(shì)為0.000mV，AD轉(zhuǎn)換器輸出地址（16進(jìn)制，下同）為0000，EEPROM內(nèi)寫(xiě)入000.0數(shù)。經(jīng)過(guò)這種線性化的補(bǔ)償方法，可以把熱電偶的溫度特性曲線進(jìn)行擬合，擬合的結(jié)果如圖4-4所示： 采用了這種借助線性化輔助曲線的方法，詳述如下：首先將K型熱電偶在1299時(shí)其轉(zhuǎn)換電壓是51.612mv，將其分成一千份，那么其最小分度就是q0.0561mv，分得越小，其精度越高，不過(guò)要受后續(xù)器件的精度影響。其次，在熱電偶的溫度特性表上每隔10找一個(gè)參考點(diǎn)，它的作用在于使線性化補(bǔ)償之后的擬合曲線始終在原溫度曲線附近，不會(huì)偏差太多，也可以選擇20，或更高，參考點(diǎn)相距越近，測(cè)量精度就越高。最后，在測(cè)量的時(shí)候，將實(shí)際測(cè)