8通道溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

8通道溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)題目與要求：設(shè)計(jì)一個(gè)8通道溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)誤差小于1%；其中4路測量范圍0-200oC,選用PtIOO熱電阻；另4路測量范圍0-600oC,選用K分度熱電偶。二、設(shè)計(jì)過程：1、畫出系統(tǒng)組成框圖；4個(gè)PT100熱電阻4個(gè)4個(gè)PT100熱電阻4個(gè)K分度

熱電偶電橋電路采集信號(hào)并經(jīng)過放大器放大信號(hào)帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)（ADC0809AD芯片>經(jīng)過放大器放 大信號(hào)丿51單片機(jī)2、 完成硬、軟件功能分配和完成芯片選型；（1）運(yùn)算放大器采用單電源,低功耗,精密四運(yùn)算放大器MAX479（2） AD轉(zhuǎn)換芯片采用帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)的ADC0809（3） 硬件主要的功能是把采集到的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過運(yùn)算放大器放大信號(hào)，傳遞給AD轉(zhuǎn)換芯片把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，最后傳給單片機(jī)處理信號(hào)并顯示溫度。（4） 軟件主要的功能是對(duì)ADC0809AD轉(zhuǎn)換芯片控制讀取數(shù)據(jù)，讀到單片機(jī)里對(duì)數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度值并顯示。3、 ADC0809原理和應(yīng)用：ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量,當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。

ADC0809引腳圖寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。STJKTEOC0ECLOCK蠹GNDADC0809ADDBSTJKTEOC0ECLOCK蠹GNDADC0809ADDBADDCALED：%%INO—IN7：8條模擬量輸入通道ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0—5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路地址輸入和控制線：4條ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0—IN7上的一路模擬量輸入。數(shù)字量輸出及控制線：11條ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)E0C為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7—D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，本次實(shí)驗(yàn)中用51單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生500KHZ的時(shí)鐘。4、用Protel軟件畫出電路原理圖；(1)熱電阻參數(shù)選擇：熱電阻原理圖GM) LIDLTLOLTJ□....II^7"]IfIJL-100LT201T3GM) LIDLTLOLTJ□....II^7"]IfIJL-100LT201T3R1=R2=R3=R4=1K，作用是限流。橋式電路壓差計(jì)算公式：5*(Rpt100/(R9+RptlOO)-R滑阻/(R13+R滑阻))，這個(gè)壓差信號(hào)接到由MAX479接成的差分放大電路中，作為前級(jí)電路，將毫伏級(jí)的信號(hào)放大到AD的輸入端。放大倍數(shù)為R19：R17.根據(jù)AD口電壓范圍和測溫需求范圍確定參數(shù)的方法：首先確定測溫下限。要測0度到200度的溫度，那么先查表得出PT100在0度的電阻值是100歐姆，要使這時(shí)的電橋輸出為0，需要將滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到100歐姆，這就是調(diào)零電阻的參數(shù)。我們期望的溫度測量上限是200度，查出200度時(shí)PT100電阻是175.86歐姆。由Vo二5*(Rpt100/(R9+Rpt100)-R滑阻/(R13+R滑阻))，得未經(jīng)過差分放大電路的電橋輸出范圍就是0-0.293V。將這個(gè)信號(hào)放大送到AD口，若是5V的AD口，可以用4/0.293=13.65左右，因此取近似值電壓放大倍數(shù)為14倍，取R19=14k，R17=1k。整個(gè)熱電阻測溫電路參數(shù)計(jì)算就完成了。(2)K分度熱電偶參數(shù)選?。篕分度熱電偶原理圖：

oimCLrT4VCCGNDOLT2OUT5oimCLrT4VCCGNDOLT2OUT5R31和C1為低通濾波器。時(shí)間常數(shù)越大，消除噪聲效果越好，但是響應(yīng)速度較慢。取R31=10K，C1=10uF。K分度熱電偶在600°C（滿量程）的感應(yīng)電動(dòng)勢為24.905mV,運(yùn)放增益為：5V/24.905mV=200（設(shè)600C時(shí)輸出電壓為5V）。電路中取R29=200k,R34=1k。所有電路原理圖：斗『祐宅囁IR14

：1K=TR4町F.112450UT1OUT4VCCGND610uF10uFVCCGND11100UT2OLT3KLAX47914寸r-npKPl GND12K4IK1110JG9R38—* AAA 13OUT2OUT3MAX4=9VCC|PTOUT41PTOUT3KOUT】PTOUT2斗『祐宅囁IR14

：1K=TR4町F.112450UT1OUT4VCCGND610uF10uFVCCGND11100UT2OLT3KLAX47914寸r-npKPl GND12K4IK1110JG9R38—* AAA 13OUT2OUT3MAX4=9VCC|PTOUT41PTOUT3KOUT】PTOUT2PTOUT1KOUT2IN3INIIN4INIINSIN0IN6ADDAIN7ADDESTARKDDCEQCaleoutenabie-2clock-3voc-4Vrefr-3gn4-7-6KOUT455、用