热电偶测温仪课程设计论文(3)

2018-11-24 18:29

内蒙古科技大学课程设计说明书

4入端(A,B)可控制数据。当A,B任意一个为低电平,则禁止新数据输入,在5时钟端(CLOCK)脉冲上升沿作用下QO为低电平;当A,B有一个为高电平。则另一个就允许输入数据,并在CLOCK上升沿作用下决定QO的状态。 图5 74LS164管脚图 74LS164为8位移位寄存器,其主要电特性的典型值如下: 型号 74LS164 fm 36 MHz Pn 80mW 逻辑及封装图 U39812CLRCLKABQAQBQCQDQEQFQGQH34561011121374LS164 双列直插封装 极限值 电源电压 7V 输入电压 5.5V 工作环境温度 74LS164 -0~70℃ 储存温度 -65℃~150℃ 推荐工作条件: 74LS164 电源电压VCC 最小 4.75 2 额定 5 最大 5.25 0.8 -400 单位 V V V iH iL 输入高电平电压V 输入低电平电压V 输出高电平电流IOH μA 11 内蒙古科技大学课程设计说明书

输出低电平电流I时钟频率fCP W OL 0 20 25 5 8 25 mA MHz ns ns ns 脉冲宽度TCLOCK,CLEAR 建立时间tset 保持时间t H

静态特性(TA为工作环境温度范围) 参 数 V输入嵌位电压 IK测 试 条 件 Vcc=最小,V=-12mA IK74LS164 最小 OH单位 V V V mA μA mA mA 最大 -1.5 0.4 1 40 -1.6 -27.5 -27.5 54 V输出高电平电压 OHVcc=最小VμA IH =2V V=0.8V, I=-400IL2.4 V输出低电平电压 OLVcc=最小,V=2V, V=0.8V,I=8mA IHILOLI最大输入电压时输入电I流 I输入高电平电流 IHILVcc=最大,V=5.5V IVcc=最大,V=2.4V IHILI输入低电平电流 I输出短路电流 OSVcc=最大,V=0.4V Vcc=最大 54 74 -10 -9 I电源电流 CCVcc=最大,A 和B 接地,CLOCK 接2.4V, CLEAR 瞬间接地后接4.5V mA

动态特性(T=25℃)

A

参 数 fmax tttPLH PHL PHL *测 试 条 件 CLOCK →任一Q CLEAR →任一Q Vcc =5V,C=15Pf,R=800LL74LS164 最小 25 最大 27 32 36 单位 MHz ns ns ns Ω *:fmax最大时钟频率tPLH输出由低电平到高电平传输延迟时间tPHL输出由高电平到低电平传输延迟时间

2.4、X2045

看门狗X25045是XICOR公司生产的监控器,高电平复位输出,可块锁定,传输密度

4K的EEPROM。X25045有三种功能,看门狗定时器、电压监视、EEPROM,它们三个组合在一个封装内,这种组合降低了系统的成本并减少了电路板空间要求。

图6为X2045芯片引脚图,引脚功能如下: /CS为芯片选择输入,低电平有效 SO 串行输出 SI 串行输入

SCK 串行时钟输入

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WP EEPROM写保护输入 RESET 复位信号输出 Vss 地

Vcc 电源电压 它具有的特点如下:

·低电平的看门狗定时器。 ·低Vcc检测。

·直到Vcc=IV时复位信号有效。 ·1MHZ时钟频率。 ·低功耗CMOS。 ·片内偶然性写保护。

·高可靠性,可擦写次数为10万次,数据保存期10年。 ·2.7V至5.5v电源电压。

图6 X2045芯片引脚图

X25045在读写操作之前,需要先向它发出指令,指令名及指令格式如表2.2所示。

指令名 WREN WRDI 指令格式 00000110 00000100 操作 设置写使能锁存器(允许写操作) 复位写使能锁存器(禁止写操作) 13

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RDSR WRSR 00000101 00000001 读状态寄存器 写状态寄存器 READ 0000A8011 把开始于所选地址的存储器中的数据读出 WRITE 0000A8010 把数据写入开始于所选地址的存储器

表2.2 X25045指令及其含义

X25045芯片内包含有一个看门狗定时器,可通过软件预置系统的监控时间。

在看门狗定时器预置的时间内若没有总线活动,则X25045将从RESET输出一 个高电平信号,使CPU复位。看门狗定时器的预置时间是通过X25045的状态寄存器的相应位来设定的。如表2.3所示,X25045状态寄存器共有6位有含义,其中WD1、WD0和看门狗电路有关,其余位和EEPROM的工作设置有关。

D7 X D6 X D5 WD1 D4 WD0 D3 BL1 D2 BL0 D1 WEL D0 WIP 表2.3 X25045状态寄存器

芯片的看门狗定时器和Vcc电压监视器都对微处理器提供独立的保护。当系统故障时,只要看门狗定时器记时达到其可编程的超时极限,RESET引脚立即自动产生高电平复位信号。当电源电压Vcc降至最小转换点以下,芯片的RESET引脚立即自动产生复位信号。该芯片在系统电源上电或掉电时也立即自动产生复位信号。这样,在电源的接通和关断、瞬时的电源电压不稳定时就不会造成系统死机、数据误写及误动作等故障。 2.5、热电偶

.热电偶为K型,测温范围:0~1200℃,对应的热电势0~48.828mv。它的短期使用温度为1200℃,长期使用温度为1000℃。本设计选用0-800度测温范围。其线性化标度变换如下表格。冷端温度补偿:用电桥补偿的方法,四个桥臂的电阻在20℃阻值一样,其中三个电阻用锰铜丝绕制,其电阻不随温度变化。另外一个电阻用铜丝绕制,其阻值随温度变化。因此,要把显示仪表的起始点调到20℃的位置。

线性化标度变换表格 理想温度(0C) 理想热电势 放大器输出码值 K(mV) (V) 0 0 0 0 200 8.137 1.2 61 400 16.395 2.5 128 600 24.902 3.7 189 800 33.277 5.0 255 14

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2.5.1、热电偶信号的冷端补偿

根据国际温标规定,热电偶的分度表是以to=0oC作为基准进行分度的,而在实际使用过程中,自由端温度to 往往不能维持在0oC,那么工作温度为t时在分度表中所对应的热电势E(t,0)与热电偶实际输出的电势值E(t,to) 之间的误差为 EAB(t,0)- EAB(t,to) = E(to,0) 由此可见,差值E(to,0)是自由端温度to 的函数,因此需要对热电偶自由端温度进行处理。 图2.5.1为利用热敏电阻进行

冷端补偿的电路图。图2.5.2为利用AD590的冷端补偿电路图。

图2.5.1 利用热敏电阻进行冷端补偿

图2.5.2 利用AD590的冷端补偿电路 2.5.2、热电偶信号的线性化处理方法

热电偶温度信号非线性是比较大的,如B偶,从0°C升高到1800°C,热电势从0mV变化到13.585mV,每100°C热电势增加最大的约为最小的8倍。B偶的最大输出热电势只有13.585mV,而且当温度升高到约1700°C时,该增加值下降。其它热电偶都存在类似的问题,尽管稍有不同。这又给线性化增加了难度。

从这一特性出发,热电偶温度信号的线性化主要有如下几种方法。 (1)单反馈法

利用负反馈,可以改善其线性,但是很有限。几种非线稍小的热电偶,可以采用这种方法,特别是在温区要求不宽的情况下。有时,由于在其一温区有精度要求,那么就在该温区对信号进行调理,达到要求的目标;在其它温区可以放宽精度要求,甚至不要求,只作监视用。 (2)折线近似法

这是一种对非线性较大的信号处理的较好的方法。处理得好可以达到较高的精度。这种方法普遍适用于各种热电偶的整个正信号温区。

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