摘 要 温度是工业生产中基本的工艺参数之一， 任何物理变化和化学变化的过程都与温度密切相关， 在现代化的工业现场，常用热电偶测试高温，测试结果送到主控机。由于热电偶的热电势与温度呈非线性关系，所以必须对热电偶进行线性化处理保持测试精度。系统通过高精度 A/D转换器AD7715对热电偶电动势采样，放大，并在单片机内实现对热电偶的线性化处理，在用D/A转换器AD574A进行转换产生4mA-20mA电流，送主控中心。

【关键词】热电偶 线性化 单片机

1 引言

热电偶是应用广泛的温度传感器，它有多种类型，热电偶具有热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，温度测量范围宽，价格便宜等优点。

本文提出了以单片机为核心，硬件设计使用高精度A/D转换器AD7715和高精度D/A转换器AD574A，分别实现对热电偶电动势的采样，放大，AD转换和线性化处理，软件设计一种“分段算法”，并在程序中采用修正后的数据，实现热电偶的线性化处理，实验表明，该系统能解决热电偶测温的精度问题，使得仪器仪表精度满足要求。

2 硬件电路设计

本设计是基于STC89C52单片机的硬件设计。系统总原理框图如图1所示。

控制电路以单片机为核心，控制各工作单位完成各自功能。16位AD转换器AD7715用来实现模/数转换功能，采用自校准，提高其抗干扰能力和精度；AD574A用来实现数/模转换功能，AD574A为12位高精度数/模转换器，它将单片机处理后的数据转换成电流。

2.1 A/D转换电路

数模转换电路部分，采用16位、双通道、低成本、高精度模/数转换功能的AD7715.AD7715是AD公司推出的A/D转换器，包括由缓冲器和增益可编程放大器（PGA）组成的前端模拟调节电路，能直接对来自传感器的信号进行A/D转换。此外他还具有高分辨率、宽动态范围、自校准、低功耗和优良的抗噪声功能，因此应用广泛。

2.2 D/A转换电路

AD574A是一种高性能的12位逐次逼进式A/D转换器，转换时间为25μs，线性误差为±1/2LSB，内部有时钟脉冲源和基准电压源，单通道单极性或双极性电压输入，采用28脚双立直插式封装。AD574A由12位A/D转换器，控制逻辑，三态输出锁存缓冲器，10V基准电压源四部分构成。其标准串行接口可在10Mbps下运行，便于与通用微处理器或微控制器相连。

3 软件设计

软件是整个系统的灵魂，它是算法和功能实现的关键。该部分主要完成的任务是：（1）A/D转换器的配置、启动和数据读取，（2）对信号的线性化处理。（3）D/A转换器的配置和数据读取。参考相关资料，采用分段线性化处理，采用“最佳分等距分段算法”。 根据以上任务得主程序流程图如图2。

4 实验及结果分析

采用K型热电偶进行调试，实验结果如表1所示。

可见误差已经很小了，可以满足工程需要。

5 结束语

本文以STC89c52单片机做核心，进行对系统控制和线性化算法的运算，利用AD7715进行A/D转换，利用AD574A进行D/A转换，算法上借鉴了“最佳非等距离分段算法”，测试结果误差较小，满足工程需要。

参考文献

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作者单位

哈尔滨石油学院 黑龙江省哈尔滨市 150028