智能导热系数测试仪测控系统的设计.doc

摘 要导热系数是表征物质热传导性质的物理量，材料结构的变化与所含杂质的不同对导热系数值都有明显的影响。导热系数作为衡量建筑材料保温性能，表征料传热能力的重要指标一直为人们所重视，材料的导热系数经常需要由实验具体测定，目前大多使用电位差计和电流计来人工测定计算导热系数，其缺点是自动化程度低、通用性差、调节过程复杂、测试结果容易受到人为因素的影响。随着我国经济和科学技术的发展，新产品、新材料不断涌现，工业、农业、建筑、地质、等部门对新产品、新材料的导热系数测量越来越多，精度要求也越来越高，面对科研、生产的高要求，用微机和智能控制方法构成的一种新型的数字测控系统十分必要，智能导热系数的测控系统提高了保温材料特性测试的自动化和智能水平，同时提高了测量的效率和测试的精度，减轻了人员的劳动强度。本次设计的任务是智能导热系数测试仪测控系统的设计。本测控系统主要功能是通过加热模块对被测保温（绝热）材料的两侧进行加温。当两侧温度达到稳定时，形成稳定的温差。该温差形成一个稳定的热流通过被测材料。根据此温差和材料的几何尺寸等参数和计算公式就可计算得出该材料的导热系数。因此，本设计任务主要包括：材料两侧的温度测量、温度控制、稳温状态的判定和导热系数的计算、被测材料几何参数的输入、导热系数结果的显示等。通过任务分析、方案比较确定和电路设计，较好的实现了导热系数测试仪测控系统的设计任务。关键词：微型处理器，导热系数，智能，温度控制，功率驱动AbstractThe coefficient of transmitting heat is described as a physics context which tokens the heat conduction character of material. The coefficient value of transmitting heat is strongly affected by the changing of material construction and the different impurity which the material contains. The coefficient of transmitting heat, as the important index which measures the heat preservation function of the building materials and tokens the transmitting heat ability which the material has, is paid more attentions all the time. The coefficient of transmitting heat of the material is always requested to be measured in experiment. Nowadays the electric potential difference counts and the galvanometer are used to measure the coefficient of transmitting heat in most case, which exists some shortcomings: the low automation degree , the bad performance in general use, the complicacy regulate process ,the measure results are easily influenced by artificial factors. Along with the development of the economy and science technique in our country, there present a lot of new products and new materials. In the industrial agricultural department, and building departments, more and more measurements are needed to obtain the coefficient of transmitting heat of the new product, the measuring accuracy is requested to be higher. In the face of the requirement for scientific research and industrial production, it is quite necessary to design a new digital measuring system with the microcomputer and the intelligence control technique. Intelligent system which measures the coefficient of transmitting heat improves the automation and intelligence level. At the same time, it improves the measure efficiency and the test accuracy, alleviates the personnel's labor strength. The task of this design is to design and finish a measure system which contains a intelligent machine measuring the coefficient of transmitting heat.It mainly designs to collect the temperature of the material which is to be measured with thermo-element on the condition that the temperature controlling module makes the measuring condition reaching a stably level .And then amplifier, convert it from analog to digital, deliver it and the conduct in the whole controlling module, then convert the processed signal from digital to analog signal, control the heating efficiency. Then it designs the communication between the upper and below computer and the communicating bus among each module, and so on. Finally we finish the task which contains the measure of the coefficient of transmitting heat which the material have, and the manifestation of the data result with CRT. And whats more, the measure result could be printed out from the printer at any time.By the designing of the each module above, we complete the measuring function of the machine which measures the coefficient of transmitting heat, and obtain quite a good result which we look forward to. The design result proves that the measuring system with high intelligence and automation level improves the intelligence and automation level in measuring the characters of the preserving heat material, meantime, improves the measure efficiency and the test accuracy. Key word: MCU, The coefficient of transmitting heat, intelligence, Temperature controlling目 录第一章、绪论第二章、导热系数的测试方法和测试原理21导热系数的测试方法211 稳态方法测量法212动态（瞬时）测量法22导热系数的测试原理23影响绝热材料导热系数的主要因素第三章、专用电炉的设计第四章、智能导热系数测试仪硬件系统的设计 41 上位机42 下位机421 模/数转换器422 数/模转换器423 温度传感器424 信号放大电路425 温度控制电路第五章、智能导热系数测试仪软件系统的设计51软件功能分析52面板设计及软件程序框图第六章、系统通信的设计61 系统总线的简介62上下位机之间的通信总线的选择与实现63 PI总线的特点和PI-BIU的设计流程第七章、智能导热系数测试仪整机操作说明结语与谢辞参考文献第一章、绪论 导热系数作为衡量建筑材料保温性能，表征料传热能力的重要指标一直为人们所重视，材料的导热系数经常需要由实验具体测定，目前大多数的人工测定计算导热系数，其缺点是自动化程度低、通用性差、调节过程复杂、测试结果容易受到人为因素的影响。因此，没有先进的计算机技术，复杂的测控系统是难以实现的。本设计属于典型的稳态法平板式导热系数测定法 对试块和专用电炉的应用来讲，符台无限大平板式稳态测量原理，满足稳态傅立叶导热公式的应用条件。电炉设计合理，尤其其升温速率很快，这样可以缩短测量周期，是本仪器的特色之一。固为使用了微机技术，可对各种金属、非金属进行 测量。其量程广泛，是本仪器特色之二。固为在单片机上使用了LabVIEW 软件包，不仅实现了软件代替硬件的原则，而且极大降低了编程时间。两个月底层编程时间可以缩减到十天，而且程序易于修改和链接本仪器从压一次“自动升温”虚拟按键开始，直至打印出测量结果，全部实现微机自调和管理，无需人工干预。可知，本设计是一套复杂的闭环测控系统。总之，本仪器是一台高质量，高速度和全自动化的新产品，在各行各业中有广泛的应用前景。第二章、导热系数的测试方法和测试原理 21 导热系数的测试方法211 稳态方法测量法热流法导热仪：将厚度一定的方形样品（通常长宽各30cm，厚10cm）插入于两个平板间，设置一定的温度梯度。使用校正过的热流传感器测量通过样品的热流，传感器在平板与样品之间和样品接触。测量样品厚度、温度梯度与通过样品的热流便可计算导热系数。图2.1示出了一种新型的热流法导热仪。样品的厚度可达到10cm，长与宽为30到60cm之间。这种仪器能测量导热系数在0.005到0.5W/m·K之间的材料，通常用于确定玻璃纤维绝热体或绝热板的导热系数与k因子。选用不同类型的仪器，能够在-20到100之间测量。该方法的优点是易于操作，测量结果精确，测量速度快，但是温度与测量范围有限。图2.1 NETZSCH HFM436 Lambda 热流法导热仪图2.1 NETZSCH HFM436 Lambda 热流法导热仪，能在中等温度下对中低等导热系数材料进行测量分析。保护热流法导热仪：对于较大的、需要较高量程的样品，可以使用保护热流法导热仪。其测量原理几乎与普通的热流法导热仪相同。不同之处是测量单元被保护加热器所包围，因此测量温度范围和导热系数范围更宽。保护热板法导热仪：热板法或保护热板法导热仪的工作原理和使用热板与冷板的热流法导热仪相似。保护热板法的测量原理如图2.2所示。热源位于同一材料的两块样品中间。使用两块样品是为了获得向上与向下方向对称的热流，并使加热器的能量被测试样品完全吸收。测量过程中，精确设定输入到热板上的能量。通过调整输入到辅助加热器上的能量，对热源与辅助板之间的测量温度和温度梯度进行调整。热板周围的保护加热器与样品的放置方式确保从热板到辅助加热器的热流是线性的、一维的。辅助加热器后是散热器，散热器和辅助加热器接触良好，确保热量的移除与改善控制。测量加到热板上的能量、温度梯度及两片样品的厚度，应用Fourier方程便能够算出材料的导热系数。 图2.2 （保护）热板法导热仪结构原理图相比热流法，保护热板法的优点是温度范围宽（-180到650）与量程广（最高可达2W/m·K）。此外，保护热板法使用得是绝对法无需对测量单元进行标定。212 动态（瞬时）测量法 动态测量法是最近几十年内开发的导热系数测量方法，用于研究高导热系数材料，或在高温度条件下进行测量。动态法的特点是精确性高、测量范围宽（最高能达到2000）、样品制备简单。热线法：热线法是在样品（通常为大的块状样品）中插入一根热线。测试时，在热线上施加一个恒定的加热功率，使其温度上升。测量热线本身的或与热线相隔一定距离的平板的温度随时间上升的关系。由于被测材料的导热性能决定这一关系，所以测定它是导热系数一种测量方法。测量热线的温升有多种方法。其中交叉线法是用焊接在热线上的热电偶直接测量热线的温升。平行线法是测量与热线隔着一定距离的一定位置上的温升。热阻法是利用热线（多为铂丝）电阻与温度之间的关系测量热线本身的温升。待测样品的导热系数大小是选择正确方法的重要参考因素。交叉线法适用于导热系数低于2W/m·K的样品，热阻法与平行线法适用于导热系数更高的材料（测来囊先分别为为15 W/m·K与20W/m·K）。某些热线法仪器可以使用上述全部三种方法。某些热线法仪器的测试温度范围为室温至1500。测试时将样品加热到所需的温度，待样品温度稳定后，就能开始进行热线测量。这一方法能够测量体积较大的样品，能对不均匀的陶瓷材料与耐火材料进行测试。闪光扩散法：闪光扩散法，又称为激光闪射法，是一种用于测量高导热材料与小体积样品的技术。该方法直接测量材料的热扩散性能。在已知样品比热与密度的情况下，便可以得到样品的导热系数。闪光扩散法能够用比较法直接测量样品的比热；但推荐使用差示扫描量热仪，该方法的比热测量精确度更高。密度随温度的改变可使用膨胀仪进行测试 。应用闪光扩散法时，平板形样品在炉体中被加热到所需的测试温度。随后，由激光仿生器或闪光灯产生的一束短促(<1ms)光脉冲对样品的前表面进行加热。热量在样品中扩散，使样品背部温度的上升。用红外探测器测量温度随时间上升的关系。必须注意，重要的是测量信号随时间的变化，测量信号的绝对高度并不重要。图2.3一种新型激光导热仪（NETZSCH LFA427）图2.3是一种新型的激光闪射仪的示意图。Nd:GGG-激光头位于仪器下部位，产生的激光脉冲介于0.2到1.2ms之间，最大能量可达25J。样品放置在管状炉体中央的样品支持器上。不同类型的炉子可达到的最高测试温度不同，最高可达2000（石墨炉体）。用InSb检测器测量样品背部的温升，该检测器位于系统的顶部。仪器的垂直结构确保了良好的信噪比与样品形状的灵活性。该仪器既能够测量液体与粉末样品，也能测量不同几何形状的固体样品。 图2.4为另一种闪光扩散法导热仪，用于分析在电子工业中作为散热片或包装材料的陶瓷材料。这一仪器测量温度较低，最高300。图2.4 NETZSCH LFA 437 激光导热仪图2.4 NETZSCH LFA 437 激光导热仪，能够对电子工业中用作散热片与包装材料的陶瓷材料进行分析。由于其精确度高（<3）与所需样品尺寸小，闪光扩散法已经进入陶瓷工业研发与质控的许多领域。这一方法的成功主要应归因于其测量时间短 仪器在一天以内能从室温升至2000。闪光扩散技术的应用领域十分广泛，从导热系数小于0.05W/m·K的压制纤维板，到导热系数大于2000W/m·K的金刚石。该法还能测量多层系统，如对于涡轮叶片上的热保护涂层的检测。22 导热系数的测试原理本仪器所依据的原理是1882年由法国数学、物理学家约瑟夫·傅立叶给出的，称热传导的基本公式，又称傅立叶导热方程式。该方程式指出，在物体内部，垂直于导热方向上，二个相距为h，温度分别为1、2的平行平面，若平面面积为A，在t秒内，从一个平面传到另一个平面的热量Q，满足下述表示式： 式中Q/t为传热速率，定义为该物质的导热系数，亦称热导率。由此可知，导热系数是一表征物质传导性能的物理量。其数值等于相距单位长度的二平行平面。当温度相差一个单位时，在单位时间内通过单位面积的热量。其单位名称是瓦特每米开尔文，单位符号为W/m·K。 导热系数的测量表明，统一材料的导热系数值并非一个常数，在不同的温度下值存在不同的量值；而且值是一个复合物理量，测量值的仪器一定是一个在热激励下的符合参数测量仪。简言之，导热系数的获得主要依靠实际测量之后才能得到。上述种种原因导致导热系数测量仪生产一直受到局限。 直到当代新型微机技术的深入发展才为之提供一个新的发展时期。本文研究的导热系数测量仪正是利用高新技术以满足工业上的需要。 其中在单片机上使用虚拟仪器平台技术，简化了软件编程，提高了仪器的性能。时间表明，如果不使用新型微机技术，这种性能的提高是不能实现的。23 影响绝热材料导热系数的主要因素1、温度温度对各类绝热材料导热系数均有直接影响，温度提高，材料导热系数上升。2、含湿率所有的保温材料都具有多孔结构，容易吸湿。当含湿率大于5%10%，材料吸湿后湿分占据了原被空气充满的部分气孔空间，引起其有效导热系数明显升高。3、容重容重是材料气孔率的直接反映，由于气相的导热系数通常均小于固相导热系数，所以保温材料都具有很大的气孔率即很小的容重。一般情况下，增大气孔率或减少容重都将导致导热系数的下降。4、松散材料的粒度常温时，松散材料的导热系数随着材料粒度减小而降低，粒度大时，颗粒之间的空隙尺寸增大，其间空气的导热系数必然增大。粒度小者，导热系数的温度系数小。5、热流方向导热系数与热流方向的关系，仅仅存在于各向异性的材料中，即在各个方向上构造不同的材料中。传热方向和纤维方向垂直时的绝热性能比传热方向和纤维方向平行时要好一些；同样，具有大量封闭气孔的材料的绝热性能也比具大量有开口气孔的要好一些。气孔质材料又进一步分成固体物质中有气泡和固体粒子相互轻微接触两种。纤维质材料从排列状态看，分为方向与热流向垂直和纤维方向与热流向平行两种情况。一般情况下纤维保温材料的纤维排列是后者或接近后者，同样密度条件下，其导热系数要比其它形态的多孔质保温材料的导热系数小得多。6、填充气体的影响绝热材料中，大部分热量是从孔隙中的气体传导的。因此，绝热材料的热导率在很大程度上决定于填充气体的种类。低温工程中如果填充氦气或氢气，可作为一级近似，认为绝热材料的热导率与这些气体的热导率相当，因为氦气和氢气的热导率都比较大。7、比热容绝热材料的比热容对于计算绝热结构在冷却与加热时所需要冷量（或热量）有关。在低温下，所有固体的比热容变化都很大。在常温常压下，空气的质量不超过绝热材料的5%，但随着温度的下降，气体所占的比重越来越大。因此，在计算常压下工作的绝热材料时，应当考虑这一因素。8、线膨胀系数计算绝热结构在降温（或升温）过程中的牢固性及稳定性时，需要知道绝热材料的线膨胀系数。如果绝热材料的线膨胀系数越小，则绝热结构在使用过程中受热胀冷缩影响而损坏的可能性就越小。大多数绝热材料的线膨胀系数值随温度下降下降而显著下降。第三章、专用电炉的设计导热系数必须在加热的状态下才能测出。本文选用稳态平板法专用电炉。它测量范围广，精度高，也易于生产。再者，这种方法是许多国家的标准测试方法，应用最多，我国也有稳态平板法的军用方法。 A BCD E F A,F恒温水域水套 B被测材料的试块 C,D,E由三组电炉丝组成的电炉 图3.1电路内部结构式意图图3.1给出了专用电炉的内部结构图。为了准确测量电炉对试块B中的热流速率，本文设计主炉丝C,底炉丝E,和边炉丝D三个炉丝。当在若干特定点上测量三个炉丝温度相等时，上部得主炉丝发挥热量全部向上面的试块B传递，并在B中形成热流密度。所以试块中的热流密度可以由主炉发挥功率和材料尺寸计算。总之电炉整体设计满足傅立叶导热公式的应用条件。 图3.1中试块B放在电炉中间，以传导热量 ，最终热量被图3.1中水套吸收掉。 实际上，在电炉内部和试块上下表面安装九支热电偶，用来测定三个炉丝升温和恒温状态，以及测定试块上下表面温度差。再经过多次计算机误差补偿后，便可以及算和显示出导热系数值。有此可知，这种电炉结构完全可以在试块内部形成一个稳定线性的一维温度场，保证了测量的精度和稳定度。 专用电炉需用保温材料仔细密封。电炉的升温于恒温及等温则由计算机严格按PID调节方式分别给予控制。（为方便起见，下文的系统硬件结构图中的电炉仅由两平板表示。）第四章、智能导热系数测试仪硬件系统的设计系统总体结构图可简化为图4.1。图4.1系统总体结构图原理说明：当电炉对下板加热，AD590温度传感器将温度信号转化为电信号，送放大器放大，由模数转换器ICL7135转化为电信号，ICL7135.输出动态扫描BCD码，其时钟信号由单片机的ALE信号（1MHz）经8155分频为100kHZ信号供ICL7135使用，基准源由MC1403提供2.5V的电源，再有10k电阻分压，获得高稳定度的1V基准源。ICL7135输出有STB信号，它在一次转换中产生5个负脉冲，将其作为中断信号一边读取数据。41 上位机上位机作为一个智能监控系统,对总线与各下位机进行统一管理,完成智能控制,智能 诊断与人机交互的操作。本文中的上位机既是用微机的显示器显示导热仪的前面板，包括开关，按键，指示灯，数码显示和操作提示，允许用鼠标或微机键盘对虚拟面板直接操作。 42 下位机下位机是一个通过总线与上位机连接,采集工作过程的数据信号。这里选用MCS-51系列单片机中的87C54。87C54是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS III-E工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了象时钟输出、向上或向下计数等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。    87C54内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、16k片内程序存储器（EPROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。   此外，87C54还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。87C54有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。 图4.2 87C54芯片图主要功能特性： · 标准MCS-51内核和指令系统· 片内16kROM(可扩充64kB外部存储器)  · 32个双向I/O口· 256x8bit内部RAM(可扩充64kB外部存储器)  · 3个16位可编程定时/计数器· 时钟频率3.5-12/24/33MHz  · 向上或向下定时计数器· 改进型快速编程脉冲算法  · 6个中断源· 5.0V工作电压  · 全双工串行通信口· 布尔处理器     帧错误侦测· 4层优先级中断结构     自动地址识别· 兼容TTL和CMOS逻辑电平  · 空闲和掉电节省模式· PDIP(40)和PLCC(44)封装形式下位机系统还包括模/数转换器，数/模转换器，温度传感器，运算放大器，温度控制电路。将在以下几节介绍。421 模/数转换器 本设计中采用ICL7135模/数转换器。 ICL7135具有±20000个数的分辨率，而且有BCD码和STB选通信号输出，与微机接口十分方便，本文是利用ICL7135的“busy”输出信号与单片机MCS-51衔接。     在小型化仪表中，应该以最少的元件完成尽可能多的任务，8031需外接EPROM，剩下的16个I/O口是十分宝贵的。如果利用ICL7135的BCD码和STB选通信号就要占5个I/O口，而利用ICL7135的“busy”端，只要一个I/O和8031内部的一个定时器就可以把ICL7135的数据送入单片机。     为了便于读者理解，首先介绍ICL7135的“busy”端的功能。ICL7135是以双积分方式进行A/D转换的电路。每个转换周期分为三个阶段：图4.3“busy”输出波形1.自动调零阶段    2.被测电压积分阶段    3.对基准电压进行反积分阶段  以输入电压Vx为例，其积分器输出端（ICL7135的4脚）的波形如图4.3所示。“busy”输出端（ICL7135的21脚）高电平的宽度等于积分和反积分时间之和。ICL7135内部规定积分时间固定为10001个时钟脉冲时间，反积分时间长度与被测电压的大小成比例。如果利用单片机内部的计数器对ICL7135的时钟脉冲计数，利用“busy”作为计数器门控信号，控制计数器只能在busy为高电平时计数，将这段busy高电平时间内计数器的内容减去10001，其余数便等于被测电压的数值。   图4.4是MCS-51定时器的逻辑框图，如果我们把T0规定为模式1定时器方式。定时器控制端（8031的12脚）接ICL7135的“busy”端。这样就能实现计数器由“busy”控制对单片机1/12时钟频率的计数要求。 图4.5 ICL7135与8031的接口电路    图4.4定时器TO在MODE1 时，其长度为16位 图4.5是ICL7135与单片机MCS-51通过“busy”接口的电路图。若8031的时钟采用6MHz晶体，在不执行MOVX指令的情况下，ALE是稳定的1MHz频率，经过4分频可得到250kHz的稳定频率，传给ICL7135时钟输入端，使ICL7135的转换速率为每秒6.25次，选取这一转换速率，一方面照顾ICL7135A/D转换的精度，另一方面为了尽量少占用8031的资源。定时器为16位计数器，最大计数值65535。在6.25次/秒转换速率条件下，满度电压输入时，busy宽度为30001个时钟脉冲。再结合图1和图2可知，8031内部定时器的输入频率是500kHz，比ICL7135的时钟频率（250kHz）高1倍，在满度电压输入时，定时器计数值为30001x2=60002。不超过定时器最大值。在“busy”高电平期间定时器的数值除以2，再减去10001，余数便是被测电压的数值。具体程序如下：422 数/模转换器本设计中采用的DAC0832为电压输入、电流输出的R-2R电阻网络型的8位DA转换器，DAC0832采用CMOS和薄膜Si-Cr电阻相容工艺制造，温漂低，逻辑电平输入与TTL电平兼容。DAC0832是一个8位乘法型CMOS数模转换器，它可直接与微处理器相连，采用双缓冲寄存器，这样可在输图4. 6 DAC0832的内部功能框图出的同时，采集下一个数字量，以提高转换速度。DAC0832的内部功能框图如图4.6所示，外引线排列如图4.7所示。 图4.7 DAC0832的外引线排列图DAC0832主要由3部分构成，第一部分是8位DA转换器，输出为电流形式；第二部分是两个8位数据锁存器构成双缓冲形式：第三部分是控制逻辑。计算机可利用控制逻辑通过数据总线向输入锁存器存数据，因控制逻辑的连接方式不同，可使DA转换器的数据输入具有双缓冲、单缓冲和直通3种方式。当WR1、WR2、XFER及CS接低电平时，ILE接高电平即不用写信号控制，使两个寄存器处于开通状态，外部输入数据直通内部8位DA转换器的数据输入端，这种方式称为直通方式。当WR2、XFER接低电平，使0832中2个寄存器中的一个处于开通状态，只控制一个寄存器，这种工作方式叫单缓冲工作方式。当ILE为高电平，CS和WR1为低电平，8位输入寄存器有效，输入数据存入寄存器。当DA转换时，WR2、XFER为低电平，LE2使8位DA寄存器有效，将数据置入DA寄存器中，进行DA转换。2个寄存器均处于受控状态，输入数据要经过2个寄存器缓冲控制后才进入DA转换器。这种工作方式叫双缓冲工作方式。 DAC0832管脚定义说明如下： ：片选输入端，低电平有效，与ILE共同作用，对WR1信号进行控制： ILE：输入的锁存信号(高电平有效)Q当ILE=1且CS和WR1均为低电平时，8位输入寄存器允许输入数据；当ILE=0时，8位输入寄存器锁存数据。 ：写信号1(低电平有效)，用来将输入数据位送入寄存器中；当=1时，输入寄存器的数据被锁定；当CS=0，ILE=1时，在为有效电平的情况下，才能写入数字信号。 ：写信号2(低电平有效)，与XFER组合，当和均为低电平时，输入寄存器中的8位数据传送给8位DAC寄存器中；=1时8位DAC寄存器锁存数据。 ：传输控制信号，低电平有效，控制WR1有效； D0D7：8位数字量输入端，其中D0为最低位，D7最高位。 IOUT1：DAC电流输出1端，当DAC寄存器全为1时，输出电流IOUT1为最大：当DAC寄存器中全都为0时，输出电流IOUT1最小。 IOUT2：DAC电流输出2端，输出电流IOUT1IOUT2常数； RFB：芯片内的反馈电阻。反馈电阻引出端，用来作为外接运放的反馈电阻。在构成电压输出DAC时，此端应接运算放大器的输出端； VREF：参考电压输入端，通过该引脚将外部的高精度电压源与片内的R-2R电阻网相连，其电压范围为-10+10V； VCC：电源电压输入端，电源电压范围为+5+15V，最佳状态为+15V； DGND：数字电路接地端。 AGND：模拟电路接地端，通常与DGND相连。为了将模拟电流转换为模拟电压，需把DAC0832的两个输出端IOUT1和IOUT2分别接到运算放大器的两个输入端，经过一级运放得到单极性输出电压VA1。当需要把输出电压转换为双极性输出时可由第二级运放对VA1及基准电压VREF反相求和，得到双极性输出电压VA2如图4.8所示，电路为8位数字量D0D7经DA转换器转换为双极性电压输出的电路图。图4.8 DA转换双极性输出电路图第一级运放的输出电压为：其中，D为数字量的十进制数第二级运放的输出电压为：当R1=R2=2R3时，则423 温度传感器1、AD590简介本设计采用温度传感器 AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：（1）、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：mA/K式中： 流过器件（AD590）的电流，单位为mA； T热力学温度，单位为K。（2）、AD590的测温范围为-55+150。（3）、AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流 变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。（4）、输出电阻为710MW。图4.9 的及基本应用电路（5）、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为±0.3 。 2、AD590的应用电路（1）、基本应用电路图4.9a是AD590的封装形式，图4.9b是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1kW时，输出电压VO随温度的变化为1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2，使VO=273.2mV。或在室温下(25)条件下调整电位器,使VO=273.2+25=298.2（mV）。但这样调整只可保证在0或25附近有较高精度。（2）、摄氏温度测量电路图4.10 用于测量摄氏温度的电路 如图4.10所示，电位器R2用于调整零点，R4用于调整运放LF355的增益。调整方法如下：在0时调整R2，使输出VO=0，然后在100时调整R4使VO=100mV。如此反复调整多次，直至0时，VO=0mV，100时VO=100mV为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为25，那么VO应为25mV。冰水混合物是0环境，沸水为100环境。要使图4.10中的输出为200mV/，可通