基于温度测量处理变送器的设计

51的X2端输入V基是己知电压，并固化于程序中,D基、D零、Dx分别是基准、零点及输入热电偶信号的实时A/D采集值，通过下式可以完成零点满度的自校正,计算出VX值。由于V基、Vx及地三个信号经过同样的硬件输入通道,硬件的离散性误差及零点满度漂移对三者的影响相同，通过下面公式可以校正零点、放大倍数及A/D各环节的误差，在用一般器件的情况下可保证系统的测量精度。

D基-D零/Dx-D零=Vx/V基

由于热电偶mV温度间关系是非线性的，我们采用了折线法进行非线性校正，VX通过分段非线性数据处理,可以算出对应温度CX,加上通过测量冷端补偿二极管电压得出的冷端补偿温度C0，就得到该路的实际测量温度C,即C=CX+C0。

同时由于热电偶的原因，在测量端的电压值会被抵消了一部分。这种情况造成的误差影响较大。必须对它进行冷端补偿。因为二极管在温度变化时，其正向导通电压变化稳定，为-2mV/℃，因此我们采用二极管测冷端湿度进行补偿，具体做法如下：

第一步，我们冷端补偿输入端输入一标准电压0.7V得到一个AD采样值D0，然后我们再输入一标准电压0.6V再得到一个AD采样值D1。两者相减得到一个值ΔD，根据二极管的特性，每1℃电压变化2mV，我们输入的第1个标准信号和第2个标准信号相差为100mV，相当于二极管正向电压变化100mV，对应冷端温度变化50℃，就可以求出冷端温度每变化1℃时其对应AD值变化多少的系数K=ΔD/50，由于冷端温度变化范围小（0-50℃）,相对精度要求不高，因此设计产品批量生产时把该系数直接固化于程序中。当把冷补二极管1N4148接入输入端后，据上面所述，可以根据该系数及冷端AD采集值变化量的大小推算出冷端温度变化的大小。

第二步：我们在仪表设置状态输入当前环境温度Ta，并及时测得二极管1N4148所在端电压经放大AD转换后的值Da,并将Ta、Da其存储到EEPROM里面，以后仪表处于工作状态时我们实时地测出二极管AD转换后的值Db，再把两者相减得ΔDab=Da-Db，ΔDab除以K（代表每一个1℃的AD采样值的大小）得到一个温度值差Y。然后Y加上设置环境温度初值Ta得到实际冷端温度C0=Y+Ta。这种冷端补偿有一定误差,当环境温度变化时,所测的实际冷端温度C0将会跟随变化，在一定时期内环境温度的变化不大,因此它引起的误差和热电偶相比十分的小,可以忽略。但当环境变化较大时,比如从冬天到夏天的变化,其变化为几十℃,如果冷补误差大于1度,我们可以重新输入基准Ta校正。

3、A/D电路

A/D电路主要由74LS157、ICL7135芯片组成，7135采用0.5V基准信号,模拟电压输入范围为0-1V。ICL7135采用动态扫描BCD码输出方式，即万、千、百、十、个各字位BCD码轮流出现在B8，B4，B2，B1端上出现，并在D5-D1各端同步出现字位选通脉冲。采集到的微弱信号经程控放大后，经过AD转换变成数字信号。使用了74LS157四2选1选择器，使万位数据输出和其它的三标志信号（超量程、欠量程、极性输出）与BCD码数据输出的B8、B4、B2、B1共用C52的P0.0-P0.3四条I/O口线，分时传送是通过D5控制74LS157的选择端SEL实现。SEL输入低电平时选择1A-4A输出，输入高电平时选择1B-3B输出。因为万位数据只能输出0或1，是个半位。所以，正好和OR（过量程）、UR（欠量程）和POL（正负极性）三位构成四位数据输出，供单片机读取。与C52的硬件接口方式是查询方式，软件上利用对D5、D4、D3、D2、D1查询来实现万、千、百、十、个上的数据输出。

4、控制面板电路

该部分电路包括两部分：按键控制电路和显示电路。具体电路见图5。电路采用ZLG7289作为核心芯片,通过三个引脚与单片机连接，单片可完成动态显示扫描及按键查询，节约了单片机I/O口硬件资源及时间资源。实际电路中Zlg7289的选片/CS接地时钟线CLK接P2.7口数据线DIO接P2.6口键信号线KEY接P2.5口。

zlg7289具有SPI串行接口功能的可同时驱动8位共阴极数码管（或64只独立LED）的智能显示驱动芯片，无须外围元件可直接驱动八位LED数码管并可同时连接多达64键盘的键盘矩阵，单片即可完成LED显示及按键的扩展。zlg7289内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式，此外，还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。本系统用了两排4位数码管，数码管用的是动态显示的。根据zlg7289的要求，数码管选用共阴极的，Zlg7289的18脚～25脚接数码管的位驱动端，10脚～17脚接数码管的段驱动端，通过数据线和时钟线可以把要显示内容送入7289。本电路只设计了四个按键，当有键按下时，KEY引脚电平发生变化通知CPU通过数据线和时钟线读取键值。

5、报