3.3 温度检测电路
温度检测是温度控制系统的一个重要的环节，直接关系到系统性能。在微机温度控制系统中，温度的检测不仅要完成温度到模拟电压量的转换，还要将电压转换为数值量送计算机。其一般结构如图3-2所示。
图3-2 温度数字检测的一般结构
3.3.1 温度传感器
温度传感器将测温点的温度变换为模拟电压，其值一般为mV级，需要放大为满足模/数转换要求的电压值。微机通过控制把电路电压送到模/数转换器进行模/数转换，得到表示温度的电压数字量，再用软件进行标度变换与误差补偿，得到测温点的实际温度值。
温度传感器种类繁多，但在微机温度控制系统中使用得传感器，必须是能够将非电量变换成电量得传感器，此次设计中选用的是热电偶传感器，热电偶传感器是工业温度测量中应用最广泛得一种传感器，具有精确度高、测量范围广、构造简单、使用方便等优点。热电偶是由两种不同材料得导体A和B连接在一起构成得感温元件，如图3-3所示。A和B得两个接点1和2之间穿在温度差时，回路中便产生电动势，形成一定大小得电流，这种现象称为热电效应，也叫温差效应。热电偶就是利用这个原理测量 温度的[5]。
图3-3 热电偶测温原理图
3.3.2 测量放大器的组成
测量放大器的基本电路如图3-4所示。
图3-4 测量放大器的原理图
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测量放大器由三个运算放大器组成，其中A1、A2两个同相放大器组成前级，为对称结构，输入信号加在A1、A2的同相输入端从而具有高抑止共模干扰的能力和高输入阻抗。差动放大器A3为后级,它不仅切断共模干扰的传输,还将双端输入方式变换成单端输出方式,适应对地负载的需要。
测量放大器的放大倍数用下面公式计算
U0R3?R1R1'???? （3-2） G? ?1?UIR2?RGRG?式中，RG为用于调节放大倍数的外接电阻，通常RG采用多圈电位器，并靠近组件，若距离较远，应将联线胶合在一起，改变RG可使放大倍数在1～1000范围内调节。
3.3.3 热电偶冷端温度补偿方法
用热电偶测量温度时，热电偶的工作端（热端）被放置在待测温场中，而自由端（冷端）通常被放在0℃的环境中。若冷端温度不是0℃，则会产生测量误差，此时要进行冷端补偿。冷端补偿方法较多，在本次的设计中我们采用的冷端温度补偿为电桥式冷端补偿。[35]
对与冷端温度补偿器，在工业上采用如图3-5所示补偿电桥的冷端补偿电路。
图3-5 热电偶冷端温度补偿电桥
图中所示的补偿电桥桥臂电阻R1、R2、R3和RCu通常与热电偶的冷端置于相同的环境中。取R1?R2?R3?1?，用锰铜线绕成；RCu是用铜导线绕制成的补偿电阻。RS是供桥电源E的限流电阻，RS由热电偶的类型决定。若电桥在20℃时处于平衡状态。当冷端温度升高时，RCu补偿电阻将随之增大，则电桥a、b两点间的电压Vab也增大，此时热电偶温差电势却随冷端温度升高而降如果Vab的增加量等于热电偶温差电势的减小量，则热电偶输出电势VAB的大小将保持不变，从而达到冷端补偿的目的。[36]
3.4 多路开关的选择
在本次的设计中，我们的温度传感器有5个，因此，我们采用了一种16的多路开关，
以实现对5个温度传感器的巡回检测。
CC4067是单片. CMOS.16通道.模拟多路转换器。该电路包括16选1的译码器和译码器的输出分别控制的16个CMOS双向开关，通道的输出状态由电路外部输入的地址A.B.C.D所决定。
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CC4067可用模拟信号或数字信号去控制模拟开关的接通或断开，具有低的导通电阻和高的断开电阻，所控制的模拟信号最大峰值为15V，而数字信号的幅度3V-5V . CC4067芯片具有禁止端inh。当禁止时，inh=1，这时所有的双向开关均不接通，在公共端呈现高阻抗。
1、主要性能
CMOS工艺制造；直接驱动 DTL/TTL/CMOS电平；单路、16选1模拟多路转换器；具有双向转换功能；单电源供电；标准24引脚DIP封装；功耗：1.5mW；开关接通电阻：180欧（typ）;开关接通时间：1.5us(max);开关断开时间：1us(max).
2、CC4067引脚图示与图3-6。
OUT/IN123456789101112242322212019181716151413Vdd89101112131415inhCDIN/OUT76543210ABVssIN/OUT 图3-6 CC4067引脚图
3、 CC4067功能框图如图3-7所示。
图3-7 CC4067功能框图
3.5 A/D转换器的选择及连接
5G14433是我国制造的31/2位模/数变换器，是目前市场上广泛流行的最典型的双积分模/数变换器。该芯片具有抗干扰性能好、转换精度高、自动校零、自动极性输出、自动量程控制信号输出、外接元件少、价格便宜等特点。因此广泛应用在低速微控制器应用系统，智能仪表和数字三用表等领域。5G14433与国外型号MC14433兼容。
5G14433的外部连接电路，尽管5G14433外部连接元件很少，但为使其工作于最佳
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状态，也必须注意外部电路的连接和外接元件的选择，其实际连接电路如图3-8所示。为了提高电源抗干扰的能力，正，负电源分别通过去耦电容0.047uF、0.02uF与Vss（VAG）相连。图中DU端和EOC端短接，以选择连续转换方式，使每一次转换的结果都输出。
图3-8外部连接电路
当C1=0.1uF，VDD=5V，fCLK=66KHz时，若Vxmax=+2V，则R1=480KΩ；若Vxmax=+200mV，则R1=28KΩ。外接失调补偿电容固定为0.1uF。外接时钟电阻Rc=470KΩ时，fLCK≈66KHz;当Rc=200KΩ时，fLCK=140KHz。实际电路中一般取Rc=300KΩ。
3.6 单片机系统的扩展
3.6.1系统扩展概述
MCS—51系列单片机的功能较强，从一定意义上说，一块单片机就相当于一台单片机的功能。这就使得在智能仪器、仪表、小型检测及控制系统、家用电器中可直接应用单片机而不必再扩展外围芯片，使用极为方便。但对于一些较大的应用系统来说，单片机片内所具有的功能将显得不足，这时就必须在片外连接一些外围芯片。这些外围芯片，既可能是存储器芯片，也可能是输入/输出接口芯片。
系统的扩展一般有以下几方面的内容： ①外部程序存储器的扩展； ②外部数据存储器的扩展； ③输入/输出接口的扩展；
④管理功能器件的扩展（如定时/计数器、键盘/显示器、中断优先编码等）。
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3.6.2常用扩展器件简介
一、总线驱动器74LS244
总线驱动器74LS244经常用作三态数据缓冲器，74LS244为单向三态数据缓冲器，而74LS244为双向三态数据缓冲器。单向的内部有8个三态驱动器，分成两组，分别由控制端1G和2G控制；双向的有16个三态驱动器，每个方向8个。在控制端G有效时（G为低电平），由DIR端控制驱动方向；DIR为“1”时方向从左到右（输出允许），DIR
为“0”时方向从右到左（输入允许）。74LS244的引脚如图3-9所示。
图3-9 74LS244的引脚
二、地址锁存器74LS373
74LS373是一种带输出三态门的8D锁存器，其结构示意图如图3-10所示。
图3-10 74LS373的结构图
其中：1D～8D为8个输入端。1Q～8Q为8个输出端。G为数据打入端:当G为1时,锁存器输出端状态(1Q～8Q)同输入状态(1D～8D)；当G由1变0时,数据打入锁存器中。OE为输出允许端;当OE＝0时,三态门打开;当OE＝1时,三态门关闭,输出呈高阻。
在MCS－51单片机系统中,经常采用74LS373作为地址锁存器使用,其连接方法如图3-11所示。其中输入端１Ｄ～８Ｄ接至单片机的Ｐ０口，输出端１Ｑ～８Ｑ提供的是地址的低８位，Ｇ端接至单片机的地址锁存器信号ＡＬＥ。输出允许端OE接地表示输出三态门一直打开。
图3-11 74LS373的结构图
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