在冶金、石油、化工、机械制造和国防等职业中，往往需求丈量－200℃～1000℃气体、液体等环境中的温度。曾经一般选用玻璃液体温度计、双金属温度计、压力式温度计、热电偶、热电阻和非触摸式温度计等进行温度丈量。其间热电偶的温度丈量规模较宽，它无需运用驱动电源即可直接发生电压（温差电势）信号，该信号既可用直流丈量仪器（如电位差计、数字电压表、毫伏计等）读取，以通过热电偶温度特性分度表查出对应的温度；也能够用线性校对电路将小信号电压扩大后，通过显现外表的刻度读数。在某些输油、输气管道运用中，往往要求对温度进行长期监测，且要求能够快速精确地读数。此刻，上述各类温度计则难以担任。而假如将热电偶发生的热电动势转化成数字信号后由单片机进行数据处理，并通过液晶来显现其温度成果，这种办法反响敏捷，丈量精度高，功耗小，显现直观。因而，由热电偶、A/D转化电路、单片机和液晶模块组成的数字式低功耗高精度温度计能够替代各种机械式温度计来完结特别情况下的温度测控作业，且便于完成小型化规划。
硬件电路规划
在丈量过程中，热电偶发生的一般是相关于冷端的温差电动势。工业规范一般规则冷端的温度为0℃。而在实践运用中，将冷端放入冰水混合物中并不便利。假如本地温度不为0℃，则温差电动势就可能偏大或偏小。因而，实践电路一般需求对温差电动势进行温度补偿。该便携式低功耗、高精度数字温度计的整个体系由四部分组成：榜首是热电偶；第二是AD7705(＄5.1240)、AD589(＄2.0760)组成的数据收集电路，其间A／D转化电路的作用是将热电偶发生的热电动势转化为数字信号；第三部分是AD7416(＄1.2000)，由它可丈量冷端温度，并由此计算出补偿电压；第四部分是MSP430F413(＄1.5188)和六位笔段式液晶显现器组成的操控和显现电路。详细的电路原理图如图1所示。为了到达低功耗高精度之意图，本规划方案中所选的芯片都具有低功耗形式，能够在丈量空隙作业于省电形式。下面临各部分电路加以详细阐明。
图1 便携式低功耗高精度数字温度计原理图
热电偶
本规划中选用K型或J型镍铬－铜镍（康铜）热电偶。它们比较适用于氧化及弱还原性环境中的测温体系，其测温规模为－200℃～1000℃，热电动势规模为－9.835mV～76.358mV，因为这些热电偶具有安稳性好，灵敏度高，价格低廉等长处，因而十分适合于便携式测温外表的运用。图2为镍铬－铜镍（康铜）热电偶的热电动势－温度曲线，通过剖析，其精确度可达±0.1℃，在－150℃时，其灵敏度可达38μV／℃。
图2 镍铬－铜镍（康铜）热电偶热电动势－温度曲线
数据收集电路
在这一部分电路中，AD7705是用于低频丈量体系的前端器材，它分辩率高，且有节电形式，能够满意高精度和低功耗的要求。此外，AD7705片内还有数字滤波电路、校准电路和补偿电路，因而能更好地确保高精度的完成温度丈量。AD7705运用2.7V～3.3V单电源，它有两个模仿差分输入通道，在电源为3V、参阅电压为1.235V的情况下，双极性输入信号的最大起伏规模为 0～±10mV（Gain＝128）到0～±1.235V（Gain＝1）。别的，AD7705还可直接接纳传感器发生的小信号以进行A／D转化并输出串行数字信号。它选用Σ－Δ技能来完成16位A／D转化。采样速率由MCLKIN端的主时钟和扩大器的可变增益来决议。实践上，AD7705一起能够对输入信号进行片内扩大、调制转化和数字滤波处理。其数字滤波器的阻带可编程操控，以便调理滤波器的截止频率和输出数据更新速率。
此滤波器的呼应类似于中值滤波器的呼应，但下降沿更为峻峭。因为数字滤波器的输出速率和滤波器幅频呼应的榜首个凹点频率共同。因而，当输出速率为25Hz 时，滤波器榜首个凹点也为25Hz。别的，（sinx／x）3滤波器也能按捺榜首个凹点频率的谐波成分，按捺量大于40dB。当FS0和FS1分别为 0，1时，其输出速率和榜首凹点频率为25Hz，－3dB点时为6.55Hz。假如被测环境温度改变缓慢，那么在模数转化过程中，该电路便能有用按捺大于 6.55Hz的搅扰信号，其间包含50Hz的搅扰信号。
当AD7705作业电压为3V，片内可编程扩大器增益设置为1时，A／D的精度为16位，最小分辩电压为 37.69μV（1.235V×2／65536）。而热电偶每改变1℃（－150℃～1000℃）的输出热电动势改变为38μV～81μV／℃，大于 AD7705的最小分辩电压。所以，体系的分辩率可到达1℃，能够满意绝大多数工业丈量要求。因为AD7705可直接对－0.6175V～0.6175V 电压进行模数转化，因而，当热电偶丈量小于0℃的温度且热电动势小于0V时，它不需额定的电路也能正常作业。
AD589是AD7705的电压参阅源。AD589是价格低廉的双端器材，它能供给带有温度补偿特性的1.235V带隙参阅电压输出。其片内元件匹配和热盯梢特性使AD589具有很高的安稳性。此外，AD589的输出阻抗比一般的低温度系数齐纳二极管低10倍，因而，即便负载发生改变，该电路也能够在无需外部器材的情况下保持很高的精度。
本体系以MSP430F413、AD7705为中心完成了低功耗高精度便携式温度计的规划。关于便携式仪器，本规划完成了低成本宽测温规模条件下的低功耗高精度要求，具有必定的实用价值。目前此电路已投入运用，实践标明，整个便携式低功耗高精度数字温度计运用便利，作业安稳，待机时间长，具有宽广的运用远景。
