Pt100熱電阻線性測(cè)溫裝置畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄摘要 3ABSTRACT 41概述 51.1單片機(jī)的發(fā)展及在溫度測(cè)量中的應(yīng)用 51.2溫度傳感器的發(fā)展和應(yīng)用 51.2.1溫度傳感器的分類(lèi) 61.2.2溫度傳感器的發(fā)展 61.3鉑電阻在溫度測(cè)量中的應(yīng)用及存在問(wèn)題 71.3.1鉑電阻的非線性分析 81.3.3鉑電阻的三線制接法 81.3.2鉑電阻非線性校正方法 92系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 112.1硬件電路構(gòu)成 112.2微型計(jì)算機(jī)的選擇 112.3熱電阻的選擇 122.4熱電阻測(cè)量及數(shù)據(jù)處理 122.4.1電阻測(cè)量原理及電路圖 122.4.2AD580 142.5放大單元 162.5.1OP07 162.5.2ICL7650 162.5.3放大部分電路圖 172.6A/D轉(zhuǎn)換部分 172.6.1AD574 172.6.2AD574與89C51的接口電路 192.7串口輸出單元 192.7.1MAX220 192.7.2串行輸出電路 202.8LED選擇及顯示電路 212.8.1LED數(shù)碼管 212.8.2顯示接口電路 222.9電源設(shè)計(jì) 223系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 233.1主程序流程圖 243.2A/D轉(zhuǎn)換子程序 253.3串行輸出子程序 253.4顯示子程序 25總結(jié) 27致謝 28參考文獻(xiàn) 29附錄 30附錄1電路整體原理圖 30附錄2.程序 31

Pt100熱電阻線性測(cè)溫裝置的研制摘要熱電阻具有測(cè)溫范圍大、穩(wěn)定性好和耐氧化等特點(diǎn)，在低溫測(cè)量中占有重要的地位。本文介紹了一種利用89C51單片機(jī)并采用熱電阻的線性溫度測(cè)量裝置。該裝置由AD580、標(biāo)準(zhǔn)電阻、放大器、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、數(shù)碼顯示、串行輸出端口等組成。利用恒流源和12位A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)溫度測(cè)量電路，完全消除了傳統(tǒng)的不平衡電橋的非線性誤差，減小熱電阻的接觸電阻和引線電阻對(duì)測(cè)量誤差的影響。在程序存儲(chǔ)器EPROM中存放電阻-溫度分度表，采用信號(hào)比較的方式求出高精度的熱電阻值，再根據(jù)熱電阻值的大小查線性表求取對(duì)應(yīng)的溫度值，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的線性化，大大減小了放大器溫漂和非線性的影響，并且實(shí)現(xiàn)了熱電阻全溫度范圍的溫度測(cè)量。該方法具有簡(jiǎn)單、實(shí)用、測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。關(guān)鍵詞:熱電阻；溫度測(cè)量；單片機(jī)；數(shù)碼顯示；串行輸出；非線性；查表ABSTRACTThermalresistorischaracterizedbyhavinglargerangeoftemperaturemeasurement,stabilityandanti-oxidationetc.Itisimportantpositioninlowtemperaturemeasurement.Thepaperintroducesalineartemperature-measuringdevicebasedonplatinumthermalresistor,using89C51single-chipmicrocomputer.ThedeviceconsistsofAD580,resistor,amplifier,ADconverter,datasamplingandprocessingsystem,digitalplay,serialoutputportandsoon.[2]Inordertoeliminatenon-linearityerroroftraditionimbalanceelectricbridge,contactresistanceanddown-leadresistance,thetemperaturemeasurementcircuitisdesignedwithconstantcurrentsourceand12bitsA/Dconvertor.Theresistance-temperaturetableisputintoEPROM.Themethodofsinglecomparingisusedtofindthermalresistancevaluewithhighaccuracy;thenthevalueismappedtothecorrespondingtemperaturebylookingintoreferencetable.Therefore,linearisimplemented,whichgreatlyreducestheimpactoftemperature-driftandnon-linearityinamplifier.Inaddition,thedeviceimplementsthemeasuringoffulltemperaturerangeofthereferencetable.Thismethodhasmanycharacteristicssuchassimplicity,practicality,highprecision,stronganti-interferenceetc.Keywords:thermalresistor,temperaturemeasurement,single-chipmicrocomputer,digitaldisplay,serialoutput,non-linearprocess,look-upreferencetable1概述溫度測(cè)量已是很成熟的技術(shù)，溫度敏感元件既有傳統(tǒng)的熱電阻、熱電偶、熱敏電阻等溫度傳感器，又有現(xiàn)代的集成溫度傳感器、數(shù)字溫度傳感器，還有超高溫的光學(xué)溫度傳感器，其中熱電阻測(cè)溫方法以其測(cè)量范圍大、性能穩(wěn)定、高精度、高靈敏度、安裝使用方便等特點(diǎn)在中、低溫測(cè)量中占有重要的地位。但熱電阻輸出與溫度之間的非線性特性給精確測(cè)量帶來(lái)諸多不便。熱電阻測(cè)溫時(shí)信號(hào)處理常用的方法是采用橋式測(cè)量線路、熱電阻線性化處理等，其缺點(diǎn)是存在引線電阻。引線電阻隨溫度變化會(huì)產(chǎn)生附加誤差,線性化處理比較繁瑣且只能減少誤差，而正反饋法非線性也依然比較嚴(yán)重。本文論述了一種基于Pt100的線性測(cè)溫裝置，該裝置在單片機(jī)的控制下，先精確測(cè)出熱電阻值Rt，在由Rt的值查熱電阻分度表得出溫度值，然后由串行端口輸出，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的線性化，且實(shí)現(xiàn)了熱電阻全溫度范圍的測(cè)量，并獲得了較高的測(cè)量精度。1.1單片機(jī)的發(fā)展及在溫度測(cè)量中的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用幾乎滲透到人類(lèi)生活的每一個(gè)角落，對(duì)人類(lèi)生活在不知不覺(jué)中產(chǎn)生巨大的影響。計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)越來(lái)越多的參與到自動(dòng)控制領(lǐng)域，使各種控制儀表逐漸向智能化、集成化發(fā)展，出現(xiàn)了大批智能控制儀表，不但使過(guò)去以分立元件為主的自動(dòng)控制儀表被以智能元件為主的智能儀表所代替，而且性能上也有了大幅度的提高，可以實(shí)現(xiàn)直接的數(shù)字化輸出，與現(xiàn)場(chǎng)總線直接相連，實(shí)現(xiàn)真正的智能化、數(shù)字化、單元化，配合工業(yè)PC以及DCS系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮了極其重要的作用。單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，MCS-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能，成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測(cè)控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場(chǎng)，成為國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。溫度是工業(yè)控制中主要的被測(cè)對(duì)象之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。對(duì)于不同場(chǎng)所、不同工藝、所需溫度高低、精度不同，則采用的測(cè)溫元件、測(cè)溫方法以及對(duì)溫度的控制方法也將不同；產(chǎn)品工藝不同、控制溫度的精度不同、時(shí)效不同，則對(duì)數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，對(duì)溫度的控制方法多種多樣。隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。利用微機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)控的技術(shù)，也便隨之而生，并得到日益發(fā)展和完善，越來(lái)越顯示其優(yōu)越性[3]。1.2溫度傳感器的發(fā)展和應(yīng)用溫度參數(shù)是目前工業(yè)生產(chǎn)中最常用的生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)之一，因此研究溫度的測(cè)量方法和裝置具有重要的意義。實(shí)用的溫度傳感器種類(lèi)很多，但在工業(yè)部門(mén)多采用輻射溫度計(jì)及熱電偶。國(guó)外以輻射測(cè)溫為主(占2/3)，國(guó)內(nèi)則多采用熱電偶和熱電阻(占98%)。國(guó)外輻射溫度計(jì)的蓬勃發(fā)展對(duì)國(guó)內(nèi)影響很大，近幾年國(guó)內(nèi)輻射溫度計(jì)明顯呈上升趨勢(shì)。1.2.1溫度傳感器的分類(lèi)

溫度傳感器按傳感器與被測(cè)介質(zhì)的接觸方式可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是接觸式溫度傳感器，一類(lèi)是非接觸式溫度傳感器。

接觸式溫度傳感器的測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象要有良好的熱接觸，通過(guò)熱傳導(dǎo)及對(duì)流原理達(dá)到熱平衡，這時(shí)的示值即為被測(cè)對(duì)象的溫度。這種測(cè)溫方法精度比較高，并可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)的、熱容量比較小的及對(duì)感溫元件有腐蝕作用的對(duì)象，這種方法將會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。

非接觸測(cè)溫的測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸。常用的是輻射熱交換原理。此種測(cè)溫方法的主要特點(diǎn)是可測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的小目標(biāo)及熱容量小或變化迅速的對(duì)象，也可測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布，但受環(huán)境的影響比較大。

1.2.2溫度傳感器的發(fā)展溫度傳感器，使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式想數(shù)字式、集成化向智能化及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個(gè)階段：a.傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器——熱電偶傳感器

熱電偶傳感器是工業(yè)測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測(cè)對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度；測(cè)量范圍廣，可從-50~1600℃進(jìn)行連續(xù)測(cè)量,特殊的熱電偶如金鐵——鎳鉻，最低可測(cè)到-269℃，鎢——錸最高可達(dá)2800b.模擬集成溫度傳感器

集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問(wèn)世的，它將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出等功能。

模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一（僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。

目前，光纖測(cè)溫技術(shù)主要有全輻射測(cè)溫法、單輻射測(cè)溫法、雙波長(zhǎng)測(cè)溫法及多波長(zhǎng)測(cè)溫等

。光纖技術(shù)的發(fā)展，為非接觸式測(cè)溫在生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了非常有利的條件。光纖測(cè)溫技術(shù)解決了許多熱電偶和常規(guī)紅外測(cè)溫儀無(wú)法解決的問(wèn)題。而在高溫領(lǐng)域，光纖測(cè)溫技術(shù)越來(lái)越顯示出強(qiáng)大的生命力。全輻射測(cè)溫法是測(cè)量全波段的輻射能量而得到溫度，周?chē)尘暗妮椛?、介質(zhì)吸收率的變化和輻射率εT的預(yù)測(cè)都會(huì)給測(cè)量帶來(lái)困難,因此難于實(shí)現(xiàn)較高的精度。單輻射測(cè)溫法所選波段越窄越好，可是帶寬過(guò)窄會(huì)使探測(cè)器接收的能量變得太小，從而影響其測(cè)量準(zhǔn)確度。多波長(zhǎng)輻射測(cè)溫法是一種很精確的方法，但工藝比較復(fù)雜，且造價(jià)高，推廣應(yīng)用有一定困難。雙波長(zhǎng)測(cè)溫法采用波長(zhǎng)窄帶比較技術(shù)，克服了上述方法的諸多不足，在非常惡劣的條件下，如有煙霧、灰塵、蒸汽和顆粒的環(huán)境中,目標(biāo)表面發(fā)射率變化的條件下，仍可獲得較高的精度

半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器是一種傳光型光纖溫度傳感器。所謂傳光型光纖溫度傳感器是指在光纖傳感系統(tǒng)中，光纖僅作為光波的傳輸通路，而利用其它如光學(xué)式或機(jī)械式的敏感元件來(lái)感受被測(cè)溫度的變化。這種類(lèi)型主要使用數(shù)值孔徑和芯徑大的階躍型多模光纖。由于它利用光纖來(lái)傳輸信號(hào)，因此它也具有光纖傳感器的電絕緣、抗電磁干擾和安全防爆等優(yōu)點(diǎn)，適用于傳統(tǒng)傳感器所不能勝任的測(cè)量場(chǎng)所。在這類(lèi)傳感器中，半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器是研究得比較深入的一種。

半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器由一個(gè)半導(dǎo)體吸收器、光纖、光發(fā)射器和包括光探測(cè)器的信號(hào)處理系統(tǒng)等組成。它體積小，靈敏度高，工作可靠，容易制作，而且沒(méi)有雜散光損耗。因此應(yīng)用于象高壓電力裝置中的溫度測(cè)量等一些特別場(chǎng)合中，是十分有價(jià)值的。

c.智能溫度傳感器

智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)（ATE）的結(jié)晶。目前，國(guó)際上已開(kāi)發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、A/D傳感器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器（或寄存器）和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器（CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。

智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU），并且可通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能，即智能化取決于軟件的開(kāi)發(fā)水平。

1).數(shù)字溫度傳感器。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，溫度傳感器的種類(lèi)日益繁多，數(shù)字溫度傳感器更因適用于各種微處理器接口組成的自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)具有可以克服模擬傳感器與微處理器接口時(shí)需要信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器的弊端等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測(cè)溫計(jì)、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。其中，比較有代表性的數(shù)字溫度傳感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等。

2).智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢(shì)

(1)提高測(cè)溫精度和分辨力

智能溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測(cè)溫精度較低，分辨力只能達(dá)到1℃。目前國(guó)外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是9～12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá)0.5～0.0625(2)增加測(cè)試功能

溫度傳感器的測(cè)試功能也在不斷增強(qiáng)。例如，DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘（RTC）,使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲(chǔ)功能，利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的E*EPROM存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)用戶的短信息。另外，智能溫度傳感器正從單通道想多通道的方向發(fā)展，這為研制和開(kāi)發(fā)多路溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。

1.3鉑電阻在溫度測(cè)量中的應(yīng)用及存在問(wèn)題[4，5]熱電阻傳感器主要用于中低溫度(-200℃～+650℃或850℃)范圍的溫度測(cè)量。常用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。鉑電阻具有適用范圍廣、測(cè)量范圍大、穩(wěn)定性高、重復(fù)性好、價(jià)格低廉、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，成為目前工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中溫度測(cè)量應(yīng)用最廣泛普遍的傳感元件之一。按準(zhǔn)確度等級(jí)，鉑電阻溫度計(jì)可分為標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)被ITS-90國(guó)際溫標(biāo)采用,作為1318033K～961178℃溫域內(nèi)的內(nèi)插標(biāo)準(zhǔn)儀器。工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)的使用溫度范圍是-200～+850℃。在各種智能儀表中，對(duì)于鉑電阻測(cè)溫，典型的用法是用不平衡電橋?qū)K電阻隨溫度變化的電信號(hào)輸出,再經(jīng)放大和A/D轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算。其原理是應(yīng)用鉑電阻隨溫度變化阻值發(fā)生變化的測(cè)溫原理，將待測(cè)溫度量的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化，再進(jìn)一步通過(guò)電橋電路轉(zhuǎn)換為電量的變化。但是其阻值與溫度之間的關(guān)系為非線性特性，因而為了保證一定的測(cè)量準(zhǔn)確度，1.3.1鉑電阻的非線性分析[6，7]按照國(guó)際電工委員會(huì)的鉑熱電阻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，鉑電阻Pt100在0～650℃范圍內(nèi)的符合ITS-90的國(guó)際分度表函數(shù)R(t)可用下式表示：Rt=R0(1+At+Bt2)（1-1）其中Rt,R0分別是t℃和0℃時(shí)的鉑電阻阻值,A=3.90802×10-3℃1,B=-5.80195×10-7該分度函數(shù)的特點(diǎn)是溫度覆蓋范圍廣、精度高,但隨著溫度的升高,鉑電阻的非線性越來(lái)越嚴(yán)重.可見(jiàn),在0℃～650℃測(cè)溫范圍內(nèi)存在非線性項(xiàng)Bt2,且為負(fù)值,因而電阻的變化率隨著溫度的升高而下降。dRt/dt=R0(A+2Bt)（1-2）斜率的變化為：d2Rt/dt2=2R0B=-2×100×5.80195×10-7≈-1.2×10-4(Ω/℃2)（1-3）可同Pt100溫度斜率的變化率隨溫度的升高以-1.2×10-4Ω/℃2的速率下降,是單調(diào)上凸特性,如圖所示。圖1-2鉑電阻的非線性特性曲線上圖中曲線①為Pt100特性曲線,曲線②為線性化的理想直線。設(shè)被測(cè)溫度范圍為：0℃～800℃，則曲線2是以曲線1的0℃與800℃作為起點(diǎn)與終點(diǎn)所連的直線段,即線性化的理想電阻—溫度特性。如不進(jìn)行非線性校正,非線性誤差在曲線1與2σmax=R0(1+400A+4002B)-[(400/800)(R800-R0)+R0]（1-4）在曲線1和曲線2相交兩點(diǎn)的中間處,即t=400℃時(shí)鉑電阻的非線性誤差最大,代入上式可得：σmax=5.815Ω,5.815Ω的變化量相當(dāng)于Pt100鉑電阻在16℃左右的變化量,即在0℃~800℃的測(cè)溫范圍內(nèi),最大非線性誤差可達(dá)2%左右1.3.3鉑電阻的三線制接法四線制鉑電阻測(cè)溫當(dāng)然是消除引線影響的最佳方案,但對(duì)多路測(cè)溫而言成本太高,工業(yè)上一般采用折衷的三線制鉑電阻測(cè)溫方案[8]。三線制接法補(bǔ)償即將連接熱電阻的兩根導(dǎo)線分別置于兩個(gè)橋臂中，當(dāng)環(huán)境溫度變化而使導(dǎo)線電阻值改變時(shí)它的影響得到抑制。由于每一路可減少一根導(dǎo)線，且對(duì)電路參數(shù)的調(diào)試要求不高，補(bǔ)償了環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量的影響，而測(cè)量電路所用的均為普通器件。由電路知：（1-5）圖1-3鉑電阻的三線制接法式中：Rt為溫度t時(shí)鉑電阻阻值；RB為初始溫度t0時(shí)鉑電阻阻值,RB=Rt0,rt為鉑電阻引線電阻。當(dāng)rt因環(huán)境影響變?yōu)閞t1時(shí)有：（1-6）（1-7）以長(zhǎng)100m、截面為1mm2銅導(dǎo)線為例，其電阻為。若引線所處環(huán)境溫度在20℃基礎(chǔ)上變化±20℃=（1-8）式中：為銅電阻品均溫度系數(shù)。顯然不論用硬件還是軟件線性化處理,鉑電阻引線與環(huán)境溫度變化帶來(lái)的影響使不平衡電橋電路無(wú)法滿足高精度測(cè)溫要求。因此，本設(shè)計(jì)提出了相似的恒流源電阻/電壓轉(zhuǎn)換三線制鉑電阻測(cè)量電路。這在后面作詳細(xì)敘述。1.3.2鉑電阻非線性校正方法硬件校正法就是構(gòu)造一網(wǎng)絡(luò)使輸出信號(hào)是溫度的線性函數(shù)。如果將輸出電壓一部分反饋回來(lái),使供電電流增加,就能有效地提高輸出電壓,使之對(duì)溫度變化呈線性關(guān)系,顯然對(duì)于鉑電阻,必須是正反饋,即正反饋法校正鉑電阻非線性[9，10]。圖1-4有源線性電橋具體形式一般是對(duì)不平衡單臂電橋的橋臂引入正反饋,如圖1-4為一有源單臂電橋。正反饋的引入有兩種方式,第一種方式是將與輸出成反比的信號(hào)引入到橋臂a點(diǎn),而形成正反饋,如圖1-5(a)所示電路。第二種方式是將與輸出成正比的信號(hào)引入到橋臂b點(diǎn)而形成正反饋,如圖1-5(b)所示。必須指出,對(duì)圖a與圖b電路各參數(shù)值設(shè)計(jì)要求很?chē)?yán)格,反饋量的輕微變化對(duì)其輸出的影響就會(huì)很大,且很易發(fā)生自激而影響正常測(cè)量。(b)圖1-5加入正反饋的電路在使用微機(jī)場(chǎng)合,用軟件方法對(duì)鉑電阻進(jìn)行非線性校正不但節(jié)省大量的硬件開(kāi)支,使側(cè)量電路簡(jiǎn)單,而且精度也可提高。線性插值法就是把非線性函數(shù)紅幻的曲線分成若干段,然后把相鄰兩段用直線連結(jié)起來(lái),用此直線代替相應(yīng)曲線。線性插值法按插值基點(diǎn)選取方法不同分為兩種等距離分段法和非等距離分段法。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1硬件電路構(gòu)成硬件電路由信號(hào)處理單元、放大單元、數(shù)據(jù)采集及處理單元、串行輸出單元、電源電路等組成。系統(tǒng)組成框圖如下圖1所示：圖2-1硬件組成原理方框圖2.2微型計(jì)算機(jī)的選擇

本系統(tǒng)選用AT89C51作為CPU。AT89C51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)4KB快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，其內(nèi)部有4KB的EEPROM,。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案.。三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定、128*8位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。利用89C51串行輸出工作方式，使89C51的利用率大大提高，外部電路得以簡(jiǎn)化。89C51可直接與鍵盤(pán)進(jìn)行掃描讀數(shù)，可直接用串/并行轉(zhuǎn)換模塊74LS164驅(qū)動(dòng)LED顯示溫度值。因其利用率高，負(fù)載重，后向電路只需加一塊通向驅(qū)動(dòng)器即可正常工作。在串行傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，頻率可達(dá)到1MHz,對(duì)溫度的顯示完全達(dá)到測(cè)控精度要求。與MCS-51微控制器產(chǎn)品系列兼容,使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，存儲(chǔ)器可循環(huán)寫(xiě)入/擦除1000次。AT89C51的引腳與8031相同。因此，不需要擴(kuò)展即能滿足要求[11]。2.3熱電阻的選擇熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化而變化的原理制成的。鉑雖屬貴重金屬但具有耐高溫、使用壽命長(zhǎng)，溫度靈敏度高，對(duì)溫度變化反應(yīng)速度快，同時(shí)電阻溫度特性好，便于分度和讀數(shù)等特點(diǎn)因此采用鉑熱電阻作為溫度測(cè)量元件,其型號(hào)為Pt100,測(cè)量范圍為-200～+650℃。Pt100型鉑熱電阻在0℃時(shí)的阻值為100Ω,200℃時(shí)的阻值在2.4熱電阻測(cè)量及數(shù)據(jù)處理測(cè)量電路由熱電阻Rt、AD580、標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、多路模擬開(kāi)關(guān)U1和U2等組成。圖中r是熱電阻引線等效電阻。標(biāo)準(zhǔn)電阻R1用錳銅絲繞制而成，性能穩(wěn)定。溫度的測(cè)量和控制主要取決于溫度測(cè)量精度，因此，為了保證精度，從硬件采用了三個(gè)方面的措施：第一，測(cè)量中傳感器的連接采用新的三線制方法，補(bǔ)償由導(dǎo)線引起的誤差；第二，選用高精度低漂移運(yùn)算放大器OP07作為運(yùn)算放大的電路，第三，測(cè)量電路采用恒流源供電。AD580用作標(biāo)準(zhǔn)電流源，其輸出電流I經(jīng)多路模擬開(kāi)關(guān)U1分別由四個(gè)支路輸出，在R1上形成標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)電壓信號(hào)U01、在熱電阻R1上形成輸入信號(hào)U02，在引線電阻2r上形成引線電阻補(bǔ)償信號(hào)U03，在接地線上形成零點(diǎn)校正信號(hào)U04。為了提高測(cè)量精度，電路設(shè)計(jì)時(shí)讓四個(gè)支路負(fù)載電阻盡量相同。熱電阻采用三線制連接，三條引線敷設(shè)環(huán)境和長(zhǎng)度相同。如圖2-3所示[12]。2.4.1電阻測(cè)量原理及電路圖圖2-2測(cè)量原理圖見(jiàn)圖2-2，U1、U2為多路模擬開(kāi)關(guān)，I、R0、R1、A、AD分別為標(biāo)準(zhǔn)電流、被測(cè)電阻、標(biāo)準(zhǔn)電阻、放大器、AD轉(zhuǎn)換器，U01、U02分別為標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)電壓信號(hào)和被測(cè)電壓信號(hào)，設(shè)定一應(yīng)的AD采樣值分別為S1、S2,U01和U02由電流源I流過(guò)電阻R1和R0支路獲得，U01用于對(duì)放大器和采樣通道校準(zhǔn)。在單片機(jī)控制下，U1和U2的通道IN1導(dǎo)通時(shí)，有（2-1）上式中為采樣時(shí)放大轉(zhuǎn)換通道的等效轉(zhuǎn)換系數(shù)。當(dāng)U1和U2的通道IN0導(dǎo)通時(shí)，有（2-2）上式中為采樣時(shí)放大轉(zhuǎn)換通道的等效轉(zhuǎn)換系數(shù)。將式（2-2）與式（2-1）比較，有（2-3）因?yàn)橛幸粋€(gè)測(cè)量周期是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的，所以，可以認(rèn)為，則式（2-3）為（2-4）整理的被測(cè)電阻為（2-5）由式（2-4）、（2-5）可見(jiàn)，由于采用了與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)采樣值比較的方法，且數(shù)據(jù)采集周期極短，使得被測(cè)電阻值與標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)信號(hào)的采樣值S1、被測(cè)信號(hào)的采樣值S2有關(guān)，與電流源無(wú)關(guān)，大大減小了反放大采樣通道的放大倍數(shù)、零點(diǎn)漂移和非線性的影響，因此，提高了測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)了電阻值的精確測(cè)量，測(cè)量精度主要取決于AD轉(zhuǎn)換器的分辨率。見(jiàn)圖2-3設(shè)S3、S4分別為U03、U04的采樣值，則由式（2-5）可得熱電阻和引線電阻分別為(2-6)(2-7)將式（7）代入式（6）并整理得熱電阻為(2-8)上式既是本裝置計(jì)算熱電阻的基本關(guān)系式。數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)在單片機(jī)控制下完成數(shù)據(jù)采集后，即按上式計(jì)算熱電阻值，然后查分度表求出溫度值輸出和顯示。式中R1=390.48Ω，溫度值精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，兩溫度點(diǎn)之間按線性內(nèi)插計(jì)算參考溫度。實(shí)際計(jì)算時(shí)S1、S2、S3先減去零點(diǎn)校正值S4后，再代入式（8）計(jì)算熱電阻值[13]。圖2-3熱電阻測(cè)量電路表1邏輯控制功能表步驟P1.3P1.2P1.1P1.0功能10000采集標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)U0120101采集被測(cè)信號(hào)U0231010采集引線電阻信號(hào)U0341111采集零點(diǎn)校正信號(hào)U042.4.2AD580AD580是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成三端高精度2.5V參考源，輸入電壓在4.5-30V之間時(shí)，參考輸出均為2.5V[14]。圖2-4AD580的原理電路設(shè)Q1的be結(jié)電壓為Vbe1,Q2的be結(jié)電壓為Vbe2，Ic1=Ic2n,則有====（2-9）得（2-10）式中k和q為物理常數(shù)，T為絕對(duì)溫變。由上式顯見(jiàn):第一項(xiàng)為晶體管的Vbe，為負(fù)溫度系數(shù)，第二項(xiàng)T為絕對(duì)溫度，其他為常數(shù)，故第二項(xiàng)為正溫度系數(shù)。理論上當(dāng)Vr為1.205V時(shí)，正負(fù)溫度系數(shù)相等，總的溫度系數(shù)為零，從而得到零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓。再通過(guò)緩沖放大器及電阻R3、R4，便可得到要求的基準(zhǔn)電壓值。（2-11）圖2-5AD580電流與工作電壓特性曲線圖圖2-6AD580用作電流源AD580也可以用作電流源使用，本裝置中AD580作標(biāo)準(zhǔn)恒流源。如圖2-6所示[15]。2.5放大單元放大單元由運(yùn)算放大器IC1-IC3等組成見(jiàn)圖。因輸入信號(hào)由AD580輸出電流I轉(zhuǎn)換而成，因此要用高輸入阻抗放大器。為了提高輸入阻抗和減小零點(diǎn)漂移的影響，放大器第一級(jí)是跟蹤器，第一級(jí)和第二級(jí)的IC1、IC2選用斬波穩(wěn)零式高精度運(yùn)算放大器ICL7650，第三級(jí)選用OP07。2.5.1OP07OP07是一種高精度單片運(yùn)算低失調(diào)放大器，具有很低的輸入失調(diào)電壓和漂移。OP07采用超高工藝和齊納微調(diào)技術(shù)，使其溫漂很小，廣泛用于精密加法，檢波，微弱信號(hào)精密放大。其要求雙電源供電，使用溫度范圍0～70℃。使用OP07一般不用考慮調(diào)零和頻率問(wèn)題就能滿足要求。如要調(diào)零，可采用調(diào)零電位器調(diào)整，阻值可選200Ω。引腳圖如圖2-7。圖2-7OP07引腳圖2.5.2ICL7650ICL7650是Intersil公司利用動(dòng)態(tài)校零技術(shù)和CMOS工藝制作的斬波穩(wěn)零式高精度運(yùn)放。動(dòng)態(tài)校零技術(shù)消除了CMOS器件固有的失調(diào)和漂移，從而擺脫了傳統(tǒng)斬波穩(wěn)零電路的束縛，克服了傳統(tǒng)斬波穩(wěn)零放大器的這些缺點(diǎn)。它具有輸入偏置電流小、失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強(qiáng)、響應(yīng)快、漂移低、性能穩(wěn)定及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，常常被用在熱電偶、電阻應(yīng)變電橋、電荷傳感器等測(cè)量微弱信號(hào)的前置放大器中。ICL7650采用14腳雙列直插式和8腳金屬殼兩種封裝形式。圖2-8ICL765014引腳引腳圖2.5.3放大部分電路圖圖2-9放大電路圖2.6A/D轉(zhuǎn)換部分2.6.1AD574為了保證合理的采樣率,模-數(shù)轉(zhuǎn)換器可選用逐次比較式模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，在本系統(tǒng)中選用的是AD574。它是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的12位逐次逼近型快速的A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換速度最大為25μS,轉(zhuǎn)換精度≤0.05%,是目前我國(guó)市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛、價(jià)格適中的A/D轉(zhuǎn)換器。主機(jī)可以采用中斷、查詢或延時(shí)方式讀取AD574的轉(zhuǎn)換結(jié)果值。由于AD574片內(nèi)包含高精度的參考電壓源和時(shí)鐘電路,這使它在不需要任何外部電路和時(shí)鐘信號(hào)的情況下完成一切A/D轉(zhuǎn)換功能,應(yīng)用非常方便。1)AD574的主要特性①內(nèi)設(shè)高精度的參考電壓（10V），只需外界一個(gè)適當(dāng)電阻便可向DAC部分的解碼網(wǎng)絡(luò)提供IREF電流，轉(zhuǎn)換操作所需的時(shí)鐘信號(hào)亦由內(nèi)部提供，不需任何外接元器件。②模擬信號(hào)的輸入為單端通道，設(shè)有外接補(bǔ)償電路引腳，以糾正ADC的補(bǔ)償誤差。其輸入兩成為10V和20V兩檔，供用戶選擇。在滿刻度范圍內(nèi)無(wú)誤碼。③利用不同的控制信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)高精度的12位變換，又可作快速的8位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)有兩種讀出方式：12位一次讀出；分8位、4位兩次讀出，先讀高8位，再讀低4位，由A0位的狀態(tài)分別控制讀取高8位或低4位。設(shè)有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與各種類(lèi)型的8位或16位微處理器連接，而無(wú)需附加邏輯接口電路,且能與CMOS及TTL電平兼容。④需三組電源：+5V、+12V～+15V和-15V～-12V。由于精度高，所需電源必須有良好的穩(wěn)定性，并加以充分濾波，以防止高頻噪音的干擾。⑤輸入模擬信號(hào)：?jiǎn)螛O性時(shí)為0～+10V或0～+20V；雙極性時(shí)為±5V或±10V范圍。⑥低功耗：390mW。2)AD574的引腳配置如圖2-10：圖2-10AD574引腳圖：片選信號(hào)端。低電平有效。CE：允許信號(hào)端。高電平有效?？捎米?031的WR和RD相與非后接CE，以確保AD574A在被啟動(dòng)變換或讀出變換結(jié)果的操作時(shí)，CE有效。R/C：讀/變換，高為讀A/D變換結(jié)果，低為啟動(dòng)A/D變換。：數(shù)據(jù)格式，高為12位并行輸出，低為8位(或4位)并行輸出。本設(shè)計(jì)令其接地。A0：字節(jié)地址/短周期，高為8位變換/輸出低4位，低為12位變換/輸出高8位。STS：變換狀態(tài)，高為正在變換，低為變換結(jié)束。STS總共有三種接法：(1)空著：只能在啟動(dòng)變換25s以后讀A/D結(jié)果；(2)接靜態(tài)端口線：可用查詢方法，待STS為低后再讀A/D變換結(jié)果；(3)接外部中斷線：可引起中斷后，讀A/D變換結(jié)果。本設(shè)計(jì)夸其接P1．0。REFIN：基準(zhǔn)輸入。REFOUT：基準(zhǔn)輸出。BIPOFF：雙極性方式時(shí)，偏置電壓輸入。DBII～DB0：12位數(shù)據(jù)總線。10VSPAN：?jiǎn)螛O性0～10V模擬量輸入；雙極性0～±5V模擬量輸入。DC：模擬量輸入。20VSPAN：?jiǎn)螛O性0～20V模擬量輸入；雙極性0～±10V模擬量輸入AC：模擬地。AC：模擬地．表2控制信號(hào)、CE、、和的組合功能如下：CE操作功能010×0010×101110011000110112位A/D轉(zhuǎn)換起動(dòng)8位A/D轉(zhuǎn)換起動(dòng)12位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出高8位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出低4位后跟4位“0”輸出×0×××1××××}不執(zhí)行操作2.6.2AD574與89C51的接口電路該電路采用單極性輸入方式,可對(duì)0～10V或0～20V模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位從D11～D4輸出,低4位從D3～D0輸出,并且直接和單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。轉(zhuǎn)換遵循左對(duì)齊原則,D3～D0應(yīng)接單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的高半字節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出,AD574的片選信號(hào)CS由地址總線的P1.2提供,在讀寫(xiě)時(shí),A1應(yīng)設(shè)置為低電平。AD574的CE信號(hào)由單片機(jī)的WR和RD經(jīng)一級(jí)或非門(mén)產(chǎn)生。R/C則由P1.0提供。輸出狀態(tài)信號(hào)STS接到P3.2端可供單片機(jī)查詢判斷A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。AD574的A0由地址總線的P1.1控制,可用于實(shí)現(xiàn)全12位轉(zhuǎn)換,并將12位數(shù)據(jù)分兩次送入數(shù)據(jù)總線[16]。如圖2-11。圖2-11AD574與89C51接口電路圖2.7串口輸出單元串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式。同步通信適用于傳送速度高的情況，其硬件復(fù)雜。而異步通信應(yīng)用于傳送速度在50到19200波特之間，是比較常用的傳送方式。在異步通信中，數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的，每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位，5～8位的數(shù)據(jù)位，一位奇偶校驗(yàn)位(可省略)和一位停止位四部分組成。在串行通信前，發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率（通信協(xié)議）。本設(shè)計(jì)中串行輸出端口由MAX220完成，每數(shù)據(jù)包2個(gè)字節(jié)，波特率為9600，精確到MAX220MAX220包含4個(gè)部分：雙路電荷泵DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器、RS-232驅(qū)動(dòng)器、RS-232接收器，以及接收器與發(fā)送器使能控制輸入。1)雙路電荷泵雙路電荷泵將+5V轉(zhuǎn)換為±10V(空載)，為RS-232驅(qū)動(dòng)器提供工作電壓。第一個(gè)轉(zhuǎn)換器利用電容C1將+5V輸入加倍，得到V+輸出端C3上的+10V；第二個(gè)轉(zhuǎn)換器利用電容C2將+10V轉(zhuǎn)換為V-輸出端C4上的-10V。2)RS-232驅(qū)動(dòng)器如果負(fù)載是標(biāo)稱值為5kΩ的RS-232接收器，并且VCC=+5V時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出電壓擺幅的典型值為±8V?？蛰d時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電壓范圍是(V+-1.3V)至(V-+0.5V)。輸入門(mén)限兼容于TTL和CMOS邏輯。在關(guān)斷模式、三態(tài)模式，或器件電源被斷開(kāi)的情況下，驅(qū)動(dòng)器輸出關(guān)閉，并進(jìn)入高阻狀態(tài)，該狀態(tài)下的漏電流通常只有幾個(gè)微安(最大值為25μA)。輸出可以被驅(qū)動(dòng)到±15V。在關(guān)斷模式下，電源電流通常降至8μA。MAX220不具備內(nèi)部上拉電阻，所以不能將未使用的驅(qū)動(dòng)器輸出強(qiáng)制為低電平，須將未使用的輸入端連接至GND或VCC。3)RS-232接收器所有接收器都是反相的。輸入門(mén)限設(shè)定為0.8V和2.4V，驅(qū)動(dòng)器既響應(yīng)TTL電平輸入，也響應(yīng)EIA/TIA-232E與V.28電平。接收器輸入可以承受最高±25V的過(guò)壓輸入，并提供標(biāo)稱值為5kΩ的輸入端接電阻。接收器輸入滯回的典型值為0.5V，并可確保0.2V最小值。這樣，對(duì)于慢變化輸入信號(hào)可以產(chǎn)生明確的輸出跳變，即使是在有一定噪聲和振蕩的情況下。接收器傳輸延時(shí)典型值為600ns，與輸入擺幅方向無(wú)關(guān)。圖2-12MAX220引腳配置2.7.2串行輸出電路圖2-13串行輸出電路2.8LED選擇及顯示電路2.8.1LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管又分共陰和共陽(yáng)兩種如圖2-11(a)、(b)。如果把7段數(shù)碼管的每一段都等效成發(fā)光二極管的正負(fù)兩個(gè)極，那共陰就是把a(bǔ)bcdefg這7個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)極連接在一起并接地；它們的7個(gè)正極接到7段譯碼驅(qū)動(dòng)電路74LS164的相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)端上（也是abcdefg）；共陽(yáng)就是把a(bǔ)bcdefg的7個(gè)發(fā)光二極管的正極連接在一起并接到5V電源上，其余的7個(gè)負(fù)極接到譯碼驅(qū)動(dòng)集成電路74LS164相應(yīng)的abcdefg輸出端上。無(wú)論共陰共陽(yáng)7段顯示電路，都需要加限流電阻，否則通電后就把7段譯碼管燒壞了。限流電阻的選取是：5V電源電壓減去發(fā)光二極管的工作電壓除上10ma到15ma得數(shù)即為限流電阻的值。(b)2-14LED數(shù)碼管點(diǎn)亮顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，這種顯示方式每一位都需要有一個(gè)8位的輸出控制；所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器各位，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通的電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)亮度較高穩(wěn)定的顯示。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個(gè)I/O口，控制顯示器的各位顯示的字型也需要一個(gè)8位口。圖2-12為89C51的顯示接口電路。本設(shè)計(jì)選用靜態(tài)顯示方式。8個(gè)74LS164作為4位七段顯示器的靜態(tài)顯示口，靜態(tài)顯示方式顯示器的亮度大，很容易作到顯示不閃爍。而且靜態(tài)顯示時(shí)CPU不要頻繁地為顯示服務(wù)，因而主程序可以不必掃描顯示器，軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，從而使單片機(jī)有更多的機(jī)會(huì)處理其它的事務(wù)。2.8.2顯示接口電路2-12LED顯示電路2.9電源設(shè)計(jì)電源設(shè)計(jì)是儀器設(shè)計(jì)的重要部分，能否提供穩(wěn)定可靠的干擾較小的電源關(guān)系到儀器能否正常工作以及儀器測(cè)量的安全性。根據(jù)本儀器的設(shè)計(jì)原理，本設(shè)計(jì)要求電源能夠提供+5V、±15V等供電電壓，還需要從+15V調(diào)處一個(gè)10V精密電壓給AD574供電。所采用的器件是能提供正電壓的三端集成穩(wěn)壓器CW7805、CW7815和能提供負(fù)電壓的CW7915。來(lái)自220V的交流電經(jīng)變壓器降壓后，再經(jīng)過(guò)整流橋、濾波電容器、三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓成所需要的電源電壓。在+15V的輸出端接一個(gè)電阻，和兩個(gè)6V的穩(wěn)壓管CW6，在通過(guò)滑動(dòng)變阻器調(diào)出+10V電壓提供給AD574。圖中穩(wěn)壓器前面的電容器是為了抵消輸入長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，防止自激；而穩(wěn)壓器后面的電容器起改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲的作用。電源電路如圖：2-13電源電路圖3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件主要完成多路模擬開(kāi)關(guān)的邏輯控制，信號(hào)采集，熱電阻計(jì)算，引線電阻補(bǔ)償，由分度表查詢溫度值，溫度點(diǎn)之間的參考溫度計(jì)算，超量程報(bào)警，溫度顯示，溫度值串行數(shù)據(jù)輸出和D/A輸出等功能。為了求得被測(cè)的溫度值,在程序存儲(chǔ)器EPROM中開(kāi)辟一定的存儲(chǔ)空間用于存放電阻—溫度分度表,一般是通過(guò)熱電阻的電阻值查溫度值,但熱電阻的阻值一般來(lái)說(shuō)不是整數(shù),其查表的地址需要處理，所以將溫度值作為分度表存儲(chǔ),每度對(duì)應(yīng)一個(gè)存儲(chǔ)單元,相應(yīng)的阻值作為存儲(chǔ)單元的內(nèi)容。Pt100熱電阻分度表從-200℃～850℃熱電阻與溫度之間的特性曲線見(jiàn)圖3-1。用最小二乘法求取熱電阻與溫度的擬合曲線并對(duì)斜率和截距進(jìn)行調(diào)整,當(dāng)斜率為2.823℃/Ω,截距為275.593時(shí),其誤差均勻分布,在±8.26Ω以內(nèi),見(jiàn)圖3-2。最大誤差時(shí)溫度最大相當(dāng)于±28.5℃,因此,在求得Rt后,將Rt乘以2.823,得到的數(shù)據(jù)乘2作為查表的相對(duì)起始地址(即溫度值),在該地址前后±29℃圖3-1Pt100熱電阻特性圖3-2Pt3.1主程序流程圖3-2主程序流程圖3.2A/D轉(zhuǎn)換子程序AD574數(shù)據(jù)的讀取方式可以采用中斷、查詢或延時(shí)。本設(shè)計(jì)采用查詢讀取的方式，輸出狀態(tài)信號(hào)STS接到P3.2端可供單片機(jī)查詢判斷A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。主機(jī)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，需先讀高8位，再讀低4位，由A0為的狀態(tài)來(lái)分別控制讀取高8位或低4位。AD574的端口地址應(yīng)為：=A2=0，=A0=0，A0=A1=1，CE由寫(xiě)信號(hào)產(chǎn)生，所以其端口地址應(yīng)為FFFAH，讀AD574轉(zhuǎn)換結(jié)果值的地址為FFFBH（讀高8位）和FFFCH（讀低4位）。AD574的轉(zhuǎn)換控制如下：置端口地址到DPTR啟動(dòng)轉(zhuǎn)換查詢輸出狀態(tài)信號(hào)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。3-3A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖3.3串行輸出子程序串口輸出由P3.0、P3.1控制。串行輸出選用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1定時(shí)模式、工作方式2，則工作方式控制字（TMOD）為20H，SMOD=1，波特率選用9600位/秒。串行輸出子程序流程圖如3-4所示。3.4顯示子程序顯示子程序，從P1.5、P1.6輸出，P1.5接164AB，P1.6接164CLR，采用靜態(tài)顯示方式。顯示子程序的流程圖如3-5所示。3-5顯示子程序控制學(xué)院自0402班學(xué)生吳西芹畢業(yè)設(shè)計(jì)第43頁(yè)共46頁(yè)濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文用紙總結(jié)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選用美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)作為控制器，以軟件Kail為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并充分利用當(dāng)今先進(jìn)的工業(yè)信息技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，完成了線性測(cè)溫裝置的研制。本文采用的新的三線制引線電阻影響消除技術(shù),從原理上解決了熱電阻測(cè)溫中引線電阻引起測(cè)量誤差的問(wèn)題,有效地提高了熱電阻測(cè)溫的精度。所介紹的線性化方法,由于是基于通過(guò)查表進(jìn)行線性化,所以精度較高，且這種線性化方法通用性強(qiáng),精度高,電路簡(jiǎn)單,調(diào)試工作量小。采用12位逐次逼近型快速的A/D轉(zhuǎn)換器AD574，配有串行數(shù)據(jù)輸出端口，可直接與計(jì)算機(jī)的串口相連接進(jìn)行串行通信，有4位顯示。將AD580作為恒流源,采用電流法對(duì)熱電阻的電阻值進(jìn)行測(cè)量,大大減小了放大器、AD轉(zhuǎn)換器溫度漂移和非線性的影響,提高了信號(hào)測(cè)量精度,在得到熱電阻數(shù)值后,采用查分度表的方法求取溫度值,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的線性化溫度測(cè)量,并且,實(shí)現(xiàn)了全分度范圍的溫度測(cè)量。采用B等級(jí)熱電阻時(shí),在-200~850℃范圍內(nèi)該裝置的測(cè)量誤差約為±6通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我真正認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的不足和局限性。鞏固了有關(guān)單片機(jī)的知識(shí)，也學(xué)到了很多新的知識(shí)。本次設(shè)計(jì)，鍛煉了我理論和實(shí)際結(jié)合的能力，通過(guò)不斷的遇到問(wèn)題解決問(wèn)題，也培養(yǎng)了我冷靜思考，全面考慮的能力。在彌補(bǔ)不足中提高自己，也讓我明白了以后努力的方向。由于知識(shí)水平有限等原因，本設(shè)計(jì)肯定還存在不完善或不盡合理之處，相信隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的豐富和理論水平的提高，日后能為自動(dòng)化控制技術(shù)的推廣應(yīng)用作更深入的貢獻(xiàn)！致謝在老師們辛勤的指導(dǎo)和同學(xué)們熱心的幫助下，我完滿的完成了有關(guān)線性測(cè)溫裝置的任務(wù)和要求。雖然這與我積極的努力分不開(kāi)，但這在很大程度上卻得益于我的老師和同學(xué)的幫助。在此，我要向他們表達(dá)我最真誠(chéng)的謝意。在整個(gè)設(shè)計(jì)的完成的過(guò)程中，劉希民老師給了我很大的幫助。沒(méi)有他孜孜不倦的教誨，我的設(shè)計(jì)工作肯定不能這么順利的完成。劉老師積極地引導(dǎo)和鼓勵(lì)使我不僅鞏固了有關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，還擴(kuò)展了知識(shí)面，而且對(duì)自己的設(shè)計(jì)課題越來(lái)越有興趣。雖然劉老師平日里事務(wù)繁忙，但在有問(wèn)題問(wèn)他時(shí)他總能不耐其煩地耐心講解。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)他付出了很多的心血，也耽誤了很多寶貴的時(shí)間。劉希民老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，無(wú)私奉獻(xiàn)的精神深深地影響著我，也讓我更加努力的學(xué)習(xí)有關(guān)知識(shí)，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。相信他的科研精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和認(rèn)真的工作風(fēng)度對(duì)我以后的職業(yè)生涯和人生都會(huì)產(chǎn)生積極深遠(yuǎn)的影響。在此，我謹(jǐn)表示我衷心的感謝！其次要感謝控制學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師們，感謝他們四年來(lái)，為我們提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，傳授給我們知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)院為我們提供了專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)室，還分配了電腦，給我們提供了很大的方便，創(chuàng)造了良好的環(huán)境。同時(shí)我也要感謝實(shí)驗(yàn)室里所有的同學(xué)，在他們共同努力的協(xié)助下我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以順利的完成，在這個(gè)過(guò)程中也使我學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)合作精神，形成了互相協(xié)作良好氛圍。感謝我的同學(xué)在這四年里對(duì)我的幫助和關(guān)心，和他們相處的時(shí)光，是快樂(lè)而無(wú)悔的時(shí)光。最后，對(duì)所有在這四年里學(xué)習(xí)上和生活上幫助過(guò)我的人表示感謝，謝謝你們！同時(shí)感謝參加論文答辯和評(píng)審、評(píng)閱的各位老師。隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，我的大學(xué)生活也將結(jié)束，相信這份畢業(yè)設(shè)計(jì)帶給我的不只是知識(shí)上的增長(zhǎng)，更多的是帶給了我思想上的成長(zhǎng)，還有對(duì)這一時(shí)期相處的人們最多的懷念！參考文獻(xiàn)[1]黃江平一種實(shí)用的熱電阻測(cè)溫方法[J]．科技廣場(chǎng)2005(1)[2]劉希民.一種基于熱電阻的線性溫度測(cè)量裝置的研制[J].遼寧：石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)、2007第20卷(增刊)、83-86[3]李曉妮單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)得設(shè)計(jì)[J].九江學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2005(2)20-23[4]潘文誠(chéng)一種鉑電阻高精度測(cè)溫方法[J].傳感器技術(shù)2003第22卷第11期[5]張翠蓮楊家強(qiáng)鄧善熙鉑電阻的非線性特性及其線性化校正方法[J]儀器儀表天地[6]張萱聞建靜樓建明鉑電阻測(cè)溫非線性校正方案[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版)2003年9月第25卷第3期[7]Theinternationaltempreturescalof1990.1990國(guó)際溫標(biāo)宣傳手冊(cè).國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局技量司.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1990.12第一版.[8]劉少?gòu)?qiáng)張靖莊哲民三線制鉑電阻高精度測(cè)溫方法[J].自動(dòng)化儀表2002年11月第23卷第11期[9]蔡輝孫德保鉑電阻測(cè)溫電路的線性化設(shè)計(jì)方法[J].傳感器世界2003(3)17-19[10]錢(qián)國(guó)維鉑電阻溫度傳感器的非線性校正[J].《電子技術(shù)1995年第10期[11]徐鳳霞趙成安AT89C51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)2004年3月第20卷第1期64-66[12]吳新杰關(guān)建新鉑電阻線性化測(cè)溫電路原理分析[J].儀表技術(shù)與傳感器1997(5)36-38[13]劉希民.基于電流法的熱電阻溫度測(cè)量裝置[J].北京：儀器儀表學(xué)報(bào)、2007第28卷第4期、31-34[14]張俊科精密基準(zhǔn)電壓電路[J].電子技術(shù)1995年第11期23-24[15]AnalogDevices,Inc..HighPrecision,2.5VICReferenceAD580,[EB/OL].[2007-04-20]./UploadedFiles/Data_Sheets/AD580.pdf[16]張智杰AD574在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用[J]．《國(guó)外電子元器件》2003年第6期2003年6月55-56附錄附錄1電路整體原理圖：附錄2.程序 org 0000h ljmp star org 0030Hstar: mov sp, #70h ;初始化 clr 20h clr 21h MOV @R0, A DJNZ R0, RAMX MOV DPTR, #0FEFCH ;關(guān)顯示器 CLR A MOVX @DPTR, A CLR A ;累加器清零 loop: lcall Sample ;采樣子程序 lcall computesp ;運(yùn)算子程序，根據(jù)具體題目自行處理 lcall hex2bcdsp ;BCD碼轉(zhuǎn)換及查字形子程序 lcall comoutputsp ;串口輸出子程序， lcall displysp ;顯示子程序，從P1.5、P1.6輸出，P1.5接，;164AB，P1.6接164CLR ajmp loopSubssp: mov a, r4 ;2字節(jié)減法，r3r4-r5r6=r3r4 clr c subb a, r6 mov r4, a mov a, r3 subb a, r5 mov r3, a ret ;雙字節(jié)乘以雙字節(jié)子程序MULSP: PUSH PSW ;r2r3*r6r7=r2r3r4r5setb rs0 ;乘法子程序。rs0=1,rs1=0;乘法程序用寄存器區(qū)1 clr rs1 MOV A, R3 ;計(jì)算R3×R7 MOV B, R7 MUL AB MOV R4, B ;暫存部分積 MOV R5, A MOV A, R3 ;計(jì)算R3×r6 MOV B, R6 MUL AB ADD A, R4 ;累加部分積 MOV R4, A CLR A ADDC A, B MOV R3, A MOV A, R2 ;計(jì)算R2乘R7 MOV B, R7 MUL AB ADD A, R4 ;累加部分積 MOV R4, A MOV A, R3 ADDC A, B MOV R3, A CLR A RLC A XCH A, R2 ;計(jì)算R2乘R6 MOV B, R6 MUL AB ADD A, R3 ;累加部分積 MOV R3, A MOV A, R2 ADDC A, B MOV R2, A POP PSW RET;四字節(jié)除以雙字節(jié)子程序1divdsp: PUSH PSW setb rs0 ;除法子程序 clr rs1 CLR C ;比較被除數(shù)和除數(shù) MOV A, R3 ;r2r3r4r5/r6r7=r4r5 SUBB A, R7 MOV A, R2 SUBB A, R6 JNC divlop4 mov B, #10h 1divlop1: CLR C ;清CyMOV A, R5 RLC A MOV R5, A MOV A, R4 RLC A MOV R4, A MOV A, R3 RLC A MOV R3, A XCH A, R2 RLC A XCH A, R2 MOV 0H, C ;保存溢出位 CLR C SUBB A, R7 ;計(jì)算（R2R3－R6R7） MOV R1, A MOV A, R2 SUBB A, R6 jb 0h, divlop2 jc divlop31divlop2: mov r2, a mov a, r1 mov r3, a inc r51divlop3: djnz B, divlop1 clr 0h ret 1divlop4: setb 0h POP PSW ret………………..雙字節(jié)除雙字節(jié)….;被除數(shù)放在R0、R1寄存器中，除數(shù)放在R3、R2寄存器中。其中R1、R2寄存器分別;放被除數(shù)、除數(shù)低位數(shù)據(jù)。商的整數(shù)放在Rl、R0寄存器中，小數(shù)放在R5、R4寄存器中，;且商的位數(shù)精確到小數(shù)點(diǎn)后16位。2DIVSP: CLR A ;將商的小數(shù)位（R4R5）清0 MOV R4, A MOV R5, A CLR C ORL A, R2 ;判斷除數(shù)是否為0，如不為0繼續(xù)，若為0退出 JNZ 2divlop1 ORL A, R3 JZ END_DIV2 ;返回退出2divlop1: MOV R7, #10H ;設(shè)置計(jì)數(shù)常數(shù)2divlop4: MOV A, R0 ;被除數(shù)左移 RLC A MOV R0, A MOV A, R1 RLC A MOV R1, A MOV A, R4 ;擴(kuò)充位左移 ADDC A, R4 MOV R4, A MOV A, R5 ADDC A, R5 MOV R5, A MOV A, R4 SUBB A, R2 ;擴(kuò)充位減除數(shù)，結(jié)果送R4 MOV R4, A MOV A, R5 SUBB A, R3 MOV R5, A JNC 2divlop3 ;夠減轉(zhuǎn)2divlop3（商數(shù)加1）執(zhí)行 MOV A, R4 ;不夠減恢復(fù)擴(kuò)充位 ADD A, R2 MOV R4, A MOV A, R5 ADDC A, R3 MOV R5, A2divlop3: CPL C ;進(jìn)位取反，為商加1做準(zhǔn)備 DJNZ R7, 2divlop4 ;若R7為0，轉(zhuǎn)2divlop4執(zhí)行 MOV A, R0 ;循環(huán)完畢 XCH A, R4 MOV R0, A ;商的前半部分取R4,R5的值 MOV A, R1 XCH A, R5 MOV R1, A MOV A, R4 ;最后算出商的前半部分 ADDC A, R4 MOV R4, A MOV A, R5 ADDC A, R5 MOV R5, A MOV 60H, R4 ;將商的前半部分保存到60H,61H中 MOV 61H, R5 MOV A, R0 XCH A, R4 ;把余數(shù)取回到R4,R5中 MOV R0, A MOV A, R1 XCH A, R5 MOV R1, A CLR A ;將商（R0,R1）的后半部分清0 CLR C MOV R0, A MOV R1, A MOV R7. #10H ;設(shè)置循環(huán)次數(shù)2divlop6: MOV A, R0 ;把商的后半部分左移一位 RLC A MOV R0, A MOV A, R1 RLC A MOV R1, A MOV A, R4 ;余數(shù)左移一位 ADDC A, R4 MOV R4, A MOV A, R5 ADDC A, R5 MOV R5, A MOV A, R4 SUBB A, R2 ;余數(shù)減除數(shù) MOV R4, A MOV A, R5 SUBB A, R3 MOV R5, A JNC 2divlop5 ;如果夠減，商加1，否則恢復(fù)余數(shù) MOV A, R4 ADD A, R2 MOV R4, A MOV A, R5 ADDC A, R3 MOV R5, A2divlop5: CPL C ;進(jìn)位位取反，為商加1做準(zhǔn)備 DJNZ R7, 2divlop6 MOV A, R0 ;把商的后半部分送回到R4、R5中 XCH A, R4 MOV R0, A MOV A, R1 XCH A, R5 MOV R1, A MOV A, R4 ;最后算出商的后半部分 ADDC A, R4 MOV R4, A MOV A, R5 ADDC A, R5 MOV R5, A MOV R0, 60H ； ;把商的后半部分送回到R0、R1中 MOV R1, 61HEND-DIV2: REThex2bcdsp: mov 47h, #0h ;BCD碼轉(zhuǎn)換子程序和查字形 mov 48h, #0h mov 49h, #0h mov r6, 46h mov r7, 45h CLR A ;BCD碼初始化,入口：r6r7;出口r3r4r5. MOV R3, A ;存放BCD碼的r3r4r5清0 MOV R4, A MOV R5, A MOV R2, #16H ;轉(zhuǎn)換雙字節(jié)十六進(jìn)制整數(shù)，;設(shè)置循環(huán)計(jì)數(shù)初值hloop1: CLR C MOV A, R7 ;R7內(nèi)容左移一位 RLC A MOV R7, A MOV A, R6 ;R6內(nèi)容左移一位 RLC A MOV R6, A MOV A, R5 ;BCD碼帶進(jìn)位自身相加，相當(dāng)于乘2 ADDC A, R5 DA A ;十進(jìn)制調(diào)整 MOV R5, A MOV A, R4 ADDC A, R4 DA A MOV R4, A MOV A, R3 ADDC A, R3 MOV R3, A ;雙字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)的萬(wàn)位數(shù)不超過(guò)６;不用調(diào)整 DJNZ R2, hloop1 ;處理完１６ｂｉｔ mov a, r5 anl a, #0fh ;拆開(kāi) mov 47h, a mov a, r5 anl a, #0f0h swap a mov 48h, a mov a, r4 anl a, #0fh mov 49h, a mov dph, #08h ;查字形 mov dpl, #00h mov a, 7Eh movc a, @a+dptr mov 7Eh, a mov a, 7Dh movc a, @a+dptr mov 7Dh, a mov a, 7Ch movc a, @a+dptr mov 7Ch, a ;輸出3位BCD碼，7CH為高位，;7EH為低位 RET………………..采樣程序……..Sample: MOV R1, #30H ;置數(shù)據(jù)首地址,(R1)=30H MOV R2, #04H ;置通道數(shù) MOV R3, #04H ;置采樣次數(shù),對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)掃描四次 MOV @R1, 0 ;內(nèi)存單元清零 MOV 39H, #00H ;暫存單元清零 MOV R4, #02H ;移位次數(shù)置2SLOOP: CLR P1.0 ；采集U01 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 SLOOP1: ADD A, @R1 MOV @R1, A ;存取累加值 CLR A ADDC A, 39H ;低位字節(jié)向高位字節(jié)進(jìn)位 MOV 39H, A DJNZ R3， SL00P1 ;采樣次數(shù)不夠，轉(zhuǎn)移 ACALL FILTER ;算術(shù)平均濾波程序,求取4次采樣的平;均值FILTER: CLR C MOV A, 39H ;39H中內(nèi)容右移一位，最低位移入C中 RRC A MOV 39H, A MOV A, @R1 ;@R1內(nèi)容右移一位，相當(dāng)于（R1）內(nèi)容;除以2 RRC A MOV @R1, A DJNZ R4, FILTER ;移位2次，相當(dāng)于（R1）內(nèi)容除以4，;即取平均值 ACALL AD574 MOV 31H, 40H MOV 32H， 41H MOV F0, C SETB P1.0 ;采集U02 CLR P1.1 SETB P1.2 CLR P1.3 ACALL SLOOP1 ACALL AD574 MOV 33H, 40H MOV 34H， 41H MOV F0, C CLR P1.0 ;采集U03 SETB P1.1 CLR P1.2 SETB P1.3 ACALL SLOOP1 ACALL AD574 MOV 35H, 40H MOV 36H， 41H SETB P1.0 ;采集U04 SETB P1.1 SETB P1.2 SETB P1.3 ACALL SLOOP1 ACALL AD574 MOV 37H, 40H MOV 38H， 41H MOV F0, C DJNZ R2,SLOOP ;巡回檢測(cè)4個(gè)通道 RET;AD轉(zhuǎn)換程序：AD574: MOV SP, #60H ;主程序開(kāi)始 MOV R0, #30HALOOP： MOV DPTR，#0DFFCH ;寫(xiě)AD574口地址到DPTR MOV A， #00H MOVX @DPTR,A ;啟動(dòng)AD574進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換 JNB P3.2， LOOP1 SJMP LOOPALOOP1： MOV DPTR，#0DFFEH ;讀高8位數(shù)地址到DPTR MOVX A， @DPTR ;讀A/D轉(zhuǎn)換高8位數(shù)據(jù) MOV 40H， A ;高8位存于40H單元 INC DPTR ;口地址指向DFFFH MOVX A， @DPTR ;讀低四位數(shù)據(jù) ANL A， #0FH ;屏蔽高4位 MOV 41H， A ;低4位存于41H單元 RET;數(shù)據(jù)處理程序computesp: MOV R3， 31H MOV R4, 32H MOV R5, 37H MOV R6, 38H LCALL Subssp MOV 40H, R3 ;S1存放在40H、41H單元中 MOV 41H, R4 MOV R3， 33H MOV R4, 34H MOV R5, 37H MOV R6, 38H LCALL Subssp MOV 42H, R3 ;S2存放在42H、43H單元中 MOV 43H, R4 MOV R3， 35H MOV R4, 36H MOV R5, 37H MOV R6, 38H LCALL Subssp MOV 44H, R3 ;S3存放在44H、45H單元中 MOV 45H, R4 MOV R3， 42H MOV R4, 43H MOV R5, 44H MOV R6, 45H LCALL Subssp MOV R2， R3 MOV R3, R4 MOV R6, #98H MOV R7, #88H LCALL MULSP MOV R6, 40H MOV R7, 41H LCALL DIVDSP1 MOV 40H, R4 ;Rt值存放在40H、41H單元中 MOV 41H R5 lvbo: MOV 34H， #3CH ;把下限值的低位存放在34H單元中 MOV 33H, #07H ;把下限值的高位存放在33H單元中 MOV 36H， #88H ;把上限值的低位存放在36H單元中 MOV 35H, #98H ;把上限值的高位存放在35H單元中 CLR C MOV A， 41H SUBB A, 35H CLR C MOV A， 40H SUBB A, 36H JC LOOP1 MOV 48H， #03H ;溫度值t存放在48H、49H中 MOV 49H， #52HCLOOP1