當(dāng)需要測(cè)電阻時(shí)，通過測(cè)量橋路不平衡電壓和電阻K3上的電壓信號(hào)，分別作為被測(cè)熱電阻的電壓、電流采樣信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，分別送A/D轉(zhuǎn)換電路l和A/D轉(zhuǎn)換電路2，再送給單片機(jī)。在80C31單片機(jī)中，根據(jù)R,進(jìn)行運(yùn)算，從而得到被測(cè)電阻的阻值。

 

　　當(dāng)需要發(fā)出無源熱電阻信號(hào)時(shí)，利用被校儀表所提供的測(cè)量電流，通過測(cè)量可調(diào)電位器和電阻R。的電壓信號(hào)，分別作為發(fā)出電阻的電壓、電流采樣信號(hào)，經(jīng)放大器放大和A/D轉(zhuǎn)換電路1和A/D轉(zhuǎn)換電路2的轉(zhuǎn)換后，送80C負(fù)單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理，從而得到發(fā)出電阻的精確阻值。

 

　　為了進(jìn)行環(huán)境溫度顯示及其誤差校正，需隨時(shí)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度信一號(hào)。為此，采用了AD590做為溫度敏感元件。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，AD590的輸出毫伏信號(hào)也隨之變化，通過采樣這個(gè)毫伏信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路2送80031單片機(jī)進(jìn)行環(huán)境溫度顯示及其誤差校正處理。

 

　　2.模擬電子開關(guān)

 

　　它由量程切換開關(guān)、測(cè)量種類切換開關(guān)和鎖存器三部分組成，其電路原理如圖3所示。為了提高鉑電阻信號(hào)輸入輸出的精度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，將鉑電阻的測(cè)溫范圍分成四個(gè)量程段分別進(jìn)行處理。由于這四個(gè)量程段相同(0一100.C，100一200 ＇C，200一300 `C，300一400＇0＇ )，只是起點(diǎn)溫度和終點(diǎn)溫度不同，所以量程的自動(dòng)切換可以采用改變放大器負(fù)輸入端的基準(zhǔn)電壓，并配合相應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)。

 

 

 

　　基準(zhǔn)電壓的改變采用了單八通道模擬開關(guān)4051來控制。4051的A,B,C端為開關(guān)導(dǎo)通地址選擇線。當(dāng)C,B,A的輸入數(shù)字信號(hào)為000時(shí)，X0導(dǎo)通.OP07放大器的負(fù)輸入端與模擬地相接，其基準(zhǔn)電壓為0,當(dāng)C,B,A的輸入數(shù)字信號(hào)為001時(shí)，X:導(dǎo)通，OP07的負(fù)輸入端與k、一端相接，其基準(zhǔn)電壓為R。上的壓降;當(dāng)C,B,A的輸入數(shù)字信號(hào)為010時(shí)，X:導(dǎo)通，OP07的負(fù)輸入端與k。一端相接，其基準(zhǔn)電壓為R;和尺;上的壓降之和;當(dāng)C,B,A的輸入數(shù)字信號(hào)為011時(shí)，X3導(dǎo)通，OP07的負(fù)輸入端與X3一端相接，其基準(zhǔn)電壓為" 3 , ";和R上的壓降之和?？梢姡刂艫,B,C端的輸入數(shù)字信號(hào)，便可改變OP07放大器的負(fù)輸入端的基準(zhǔn)電壓，從而實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)切換。

 

　　由于單片機(jī)輸入采樣信號(hào)有三種選擇，即測(cè)電阻、發(fā)電阻和環(huán)境溫度信號(hào)。本設(shè)計(jì)選用了三二通道模擬開關(guān)4053來進(jìn)行選擇信號(hào)種類的控制。4053的A,B,C的輸入數(shù)字信號(hào)為開關(guān)導(dǎo)通地址選擇線。當(dāng)C,B,A的輸入數(shù)字信號(hào)為111時(shí).處于測(cè)電阻狀態(tài)，X,和X導(dǎo)通，測(cè)電阻的電壓信號(hào)接OP07的正輸入端，經(jīng)放大器放大送A/D轉(zhuǎn)換電路1.Y:和Y導(dǎo)通，導(dǎo)致Z:和Z接通，電流信號(hào)送A/D轉(zhuǎn)換電路2;當(dāng)C,B,A的輸入數(shù)字信號(hào)為100時(shí)，處于發(fā)電阻狀態(tài)，X,、和X導(dǎo)通，發(fā)電阻的電壓信號(hào)接OP07的正輸入端，經(jīng)放大器放大送A/D轉(zhuǎn)換電路I.Y。與Y導(dǎo)通，導(dǎo)致Z:和Z接通，發(fā)電阻電流信號(hào)送A/D轉(zhuǎn)換電路2;當(dāng)C,B,A的輸入數(shù)字信號(hào)為OXX時(shí)，Z0與Z導(dǎo)通，環(huán)境溫度信號(hào)送A/D轉(zhuǎn)換電路2?？梢?，控制A,B,C;端輸入數(shù)字信號(hào)，便可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)輸人采樣信號(hào)的選擇。

 

　　4051和4053的八、B,C端的輸入數(shù)字信號(hào)為開關(guān)控制信號(hào)，由單片機(jī)通過開關(guān)分析后發(fā)出，并經(jīng)數(shù)據(jù)總線加到40174鎖存器的輸入端，進(jìn)行鎖存。

 

　　3. A/D轉(zhuǎn)換電路

 

　　A/D轉(zhuǎn)換電路選用了CMOS的D芯片ICL7I35擔(dān)任，它以雙積分原理進(jìn)行轉(zhuǎn)換，具有自動(dòng)校零，自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換，動(dòng)態(tài)字位掃描，BCD碼輸出，自動(dòng)量程切換等功能，轉(zhuǎn)換精度高，且易于與總線聯(lián)接。在ICL7135中，睡個(gè)轉(zhuǎn)換周期結(jié)束時(shí)，都要從ST百端發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)采用中斷查詢方式進(jìn)行＇fit據(jù)采集。

 

　　4.單片機(jī)處理系統(tǒng)和液晶顯示電路

 

　　本系統(tǒng)選用了80C31作為CPU。由于80C 3 1內(nèi)部無程序存貯器，故擴(kuò)展了一片16K的程序存貯器27C128,用來存放各種程序和熱電阻分度表以及誤差校正數(shù)據(jù)等。又由于80C31單片機(jī)的P。口是分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此在程序存貯器擴(kuò)展時(shí)，選用了帶三態(tài)緩沖輸出的八D鎖存器74LS373作為地址鎖存器，將地址信號(hào)從地址/數(shù)據(jù)總線中分離出來。

 

　　液晶顯示采用YN05KX1大液晶片，數(shù)據(jù)顯示清晰，可讀性好。顯示驅(qū)動(dòng)電路選用了BCD一七段鎖存/譯碼/液晶顯示驅(qū)動(dòng)器14543和液晶顯示驅(qū)動(dòng)器4054兩種CMOS芯片.鎖存控制信號(hào)由輸出譯碼器4028提供。

 

　　三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

 

　　由于采用了單片機(jī)技術(shù)，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能地利用軟件來代替硬件。如零點(diǎn)校正、線性補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償?shù)染绍浖?shí)現(xiàn)，這樣可大大降低成本。

 

　　在整個(gè)軟件的設(shè)計(jì)上采用了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法和模塊化技術(shù)。頂層是主程序，它負(fù)責(zé)第二層功能模塊的管理和調(diào)用。功能模塊包括各種熱電阻功能處理程序、中斷服務(wù)程序、顯示程序等。底層包括誤差修正程序和溫度查表程序等。每個(gè)模塊完成一個(gè)特定功能，使整個(gè)軟件易于理解、修改和擴(kuò)展。

 

　　軟件工作流程如圖4所示。其工作過程是:上電后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括設(shè)置中斷觸發(fā)方式、優(yōu)先權(quán)、開中斷、標(biāo)志位、地址指針.清暫存單元和顯示緩沖區(qū)等。然后進(jìn)行開關(guān)分析，根據(jù)開關(guān)狀態(tài)，選擇調(diào)用哪種熱電阻處理程序。在各種熱電阻處理程序中，首先進(jìn)行電阻值計(jì)算，然后進(jìn)行零點(diǎn)校正、線性補(bǔ)償?shù)?最后進(jìn)行溫度誤差校正及送液晶顯示。當(dāng)需要顯示熱電阻所對(duì)應(yīng)的溫度值時(shí)，調(diào)用溫度查表子程序，將溫度信號(hào)送液品顯示。

 

 

 

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了二個(gè)中斷服務(wù)程序，分別完成收發(fā)電阻所需的電壓信號(hào)和電流信號(hào)的采樣工作。為了提高采樣數(shù)據(jù)的抗干擾能力和顯示的穩(wěn)定性，采用了四次采樣求和平均的辦法修正采樣數(shù)據(jù)。

 

　　四、結(jié)束語

 

　　該校驗(yàn)儀具有以下特點(diǎn):

 

   (1) 由于采用軟件代替了部分硬件電路。簡(jiǎn)化了模擬電路，降低了成本。

 

　　(2)對(duì)許多關(guān)鍵元器件，不必要求參數(shù)的精確度，只要求其穩(wěn)定性，從而放寬了生產(chǎn)過程中對(duì)元器件的篩選。

 

　　(3)精度高、性能穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、使用方便。