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    溫度的測(cè)量以及變送對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，U型硅碳棒熱電偶溫敏傳感器在溫度監(jiān)測(cè)與控制領(lǐng)域中得到廣泛的使用，其溫度變送器的線(xiàn)性化處理對(duì)溫度測(cè)量和控制精度要求越來(lái)越高。由于U型硅碳棒熱電偶的U型硅碳棒熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系呈非線(xiàn)性關(guān)系，其非線(xiàn)性誤差多在1%以上，因此，要實(shí)現(xiàn)溫度變送器的線(xiàn)性誤差小于0.2%，必須實(shí)施線(xiàn)性化處理。兩種不同的導(dǎo)體A和B接觸，它們有不同的自由電子濃度(n月>a)，同一瞬間自由電子從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散的數(shù)量就比相反方向擴(kuò)散得多，結(jié)果使兩導(dǎo)體的接觸面上形成電位差。當(dāng)電子擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，界面電勢(shì)為T(mén)一接觸處的絕對(duì)溫度;e一電子電荷量(e= 4.802x10-10)。當(dāng)由這兩種導(dǎo)體構(gòu)成的U型硅碳棒熱電偶的兩端溫度不等時(shí)，U型硅碳棒熱電偶的U型硅碳棒熱電勢(shì)通常表示為式中，6AB分別為導(dǎo)體A, B的湯姆遜系數(shù)，與材料性質(zhì)及導(dǎo)體兩端的平均溫度有關(guān)。由式((4-1)及((4-2)不難看出，U型硅碳棒熱電偶的U型硅碳棒熱電勢(shì)與溫度之間呈非線(xiàn),I關(guān)系，對(duì)測(cè)量溫度造成很大的誤差，必須加以線(xiàn)性化處理。這部分有軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，硬件部分主要是對(duì)U型硅碳棒熱電偶信號(hào)進(jìn)行放大。

    線(xiàn)性放大電路主要對(duì)U型硅碳棒熱電偶溫敏傳感器輸出的微弱電信號(hào)的電壓幅度進(jìn)行放大處理。電路以高精度低漂移的集成運(yùn)算放大器ADOP07為核心，通過(guò)調(diào)整W2來(lái)改變其增益，使輸出電壓信號(hào)滿(mǎn)足后續(xù)轉(zhuǎn)換電路的要求。為保證傳感器輸出信號(hào)的準(zhǔn)確、可靠，電路采用W1進(jìn)行調(diào)零，保證了運(yùn)算放大電路零點(diǎn)的穩(wěn)定。AlD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)。由U型硅碳棒熱電偶以其信號(hào)調(diào)理電路輸出的信號(hào)為模擬信號(hào)，要進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行處理，就必須進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路種類(lèi)很多，根據(jù)轉(zhuǎn)換原理可以分為逐次逼近式、雙積分式、并行式等。目前使用較多的是前兩種。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器在精度、速度和價(jià)格上都適中，是目前最常用的A/D轉(zhuǎn)換器。

    C8051F020有一個(gè)片內(nèi)12位SAR ADC (ADCO)，該ADC工作在100ksps的最大采樣速率時(shí)可提供真正的12位精度，INL為士1 LSB o ADCO的電壓基準(zhǔn)可以在DACO輸出和一個(gè)外部VREF引腳之間選擇。對(duì)C8051F020, ADCO有其專(zhuān)用的VREFO輸入引腳。ADC完全由CIP-51通過(guò)特殊功能寄存器控制。系統(tǒng)控制器可以將ADC置于關(guān)斷狀態(tài)以節(jié)省功耗。A/D轉(zhuǎn)換的參考電壓Vref實(shí)際上A/D轉(zhuǎn)換的滿(mǎn)量程電壓，這個(gè)電壓可以由VDD提供，也可由VREF提供，它的精度和穩(wěn)定性將直接影響到AlD轉(zhuǎn)換的精度和穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)中采用LM385提供ADCO電壓基準(zhǔn)，基準(zhǔn)電壓為2.5 V，故C8051F020單片機(jī)的ADCO電壓轉(zhuǎn)換范圍為0-2.5 V。傳感器送來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào))5 V，并可能帶有交流噪音等干擾信號(hào)，為了防止各種干擾信號(hào)和偶爾出現(xiàn)的電壓、電流強(qiáng)沖擊信號(hào)直接進(jìn)入單片機(jī)，本論文設(shè)計(jì)了信號(hào)調(diào)理電路，另外此電路還能把輸入單片機(jī)的電壓控制在0-2.5 V，原理圖見(jiàn)圖4-6。