多路高精度温度测量仪YCF-02的研制

　　引言

　　常用的冷端补偿方法是用铜电阻或数字温度计测量仪表的工作环境温度作为冷端温度进行补偿，但是考虑到有些应用场合冷端的温度和仪表的工作环境温度差别较大，在锅炉控温中这个温差能有几摄氏度之大。本测量仪充分考虑了实际应用，设计了可以进行近端和远端冷端补偿的多功能电路解决了用热电偶测温过程中冷端补偿不准的问题。本文分别从硬件和软件两方面对系统进行详细介绍，硬件方面给出系统的总体框图，并对主要功能电路作简要介绍;软件方面重点介绍设计思路和编程中的关键问题。

　　1硬件结构及电路设计

　　为了减小系统体积、减化设计，采用 Winbond 公司的W77E58 作为该系统的单片机。W77E58 的指令与 INTEL 公司的MCS-51 系列单片机指令完全兼容，内部集成了32KB FlashROM，256 字节的RAM 和1KB 的用 MOVX 指令访问的 SRAM，3 个16 位定时器，因此采用W77E58 作为该系统的单片机完全满足设计要求。系统的硬件总体框图如图1 所示。

　　单片机的ALE 引脚上出现的信号是周期性的，每个机器周期内出现两次高电平，出现的时刻是 S1P2 和 S4P2，持续时间为一个状态S。但是在执行 MOVX 指令时，ALE 在每个周期出现 3次，因此 ALE 引脚不能用做分频做ICL7135 的时钟信号输入，本系统的 ICL7135 转换时钟由 CD4060 提供，在 CD4060 的 RS脚和RTC 脚外接 8M 晶振和 20pF 的独石电容，经 64 分频可以得到频率为 125kHz 的时钟脉冲。

　　单片机和 RS-485 除了加入光电隔离提高系统的稳定性外，本系统设计时还考虑到可能会有多个测量仪连接在网络中，因此在 RS-485 通信电路后加保护继电器输出，继电器采用系统电源 5V 供电，系统未上电或异常断电时断开通信模块与网络的连接，从而使整个网络稳定可靠。

　　1.1 A/D 转换接口电路设计

　　ICL7135 与单片机的传统接口形式是将 STROBE 引脚连接到单片机的中断控制口，将 D1～D5 分别连接到 5 个通用输入口，将 B1～B4 连到 4 个通用输入口。当 AD 转换完成后，STROBE 开始向单片机申请 5 次中断，每一次中断都要通过D1～D5 信号判断是哪一位(个十百千万)的 BCD 码数据，然后通过 B1～B4 读取该位的数据。这样得到的数据是 BCD 码形式，可直接传送和显示。但是这种方式占用太多的 I/O 口线，在单片机的 I/O 口线较少，系统资源比较紧缺的情况下，可以利用 I-CL7135 的 BUSY 信号线实现 A/D 转换结果。

　　本系统采用三线接法，单片机和 ICL7135 之间连接 BUSY、POL、R/H 三根信号线，CD4060 的 CLK 时钟分别接 ICL7135 的CLK(22 脚)和 8253 计数器 0 的 CLK0(9 脚)，ICL7135 的 BUSY信号和 8253 计数器 0 的 GATE0 连接，8253 的计数器 0 设为16 位二进制计数，工作方式 0，这样连接的目的是用 ICL7135的 BUSY 信号线作为计数器0 的门控信号，计数器0 所计的CLK 脉冲数就是一次 A/D 转换的 BUSY 信号的长度。此外，考虑到CPU 的P0 口、锁存器 HC573 和计数器8253 的8 位数据位的引脚位置，在制PCB 板时，计数器8253 和锁存器HC573采取对头叠放的两层设计。