【正文】 廣西科技大學（籌） 基于單片機的高溫測量儀設計廣西科技大學（籌）畢業(yè)設計（論文）說明書課題名稱 基于單片機的高溫測量儀設計 Design of high temperature measuring instrument base on MCU 系 別 電氣與信息工程學院 專 業(yè) 測控技術與儀器 班 級 學 號 姓 名 指導教師 2012年5月 25 日摘要 人類社會已進入信息時代，人們的社會活動主要依靠對信息資源的開發(fā)及獲取、傳輸與處理。在工業(yè)生產這個領域內，廣泛的應用檢測技術，如生產過程中產品質量的檢測、產品質量的控制、提高生產的經濟效益、節(jié)能和生產過程的自動化等等。這些都要測量生產過程中的有關參數和（或）進行反饋控制，以保證生產過程中的這些參數在最佳最優(yōu)狀態(tài)。在科學研究領域，人們通過觀察、實驗，從而找出新的規(guī)律，再上升為理論。因而能否通過觀察實驗得到結果，而且是可靠的結果，決定于檢測技術的水平，所以，從這個意義上講科學的發(fā)展、突破是以檢測技術的水平為基礎的?，F代人們的日常生活中，也愈來愈離不開檢測技術。因此，檢測技術裝備的水平在很大程度上反映出一個國家的生產力的發(fā)展和科學技術的現代化水平。熱電偶在計量技術上是用得最多的溫度傳感器之一。它在測量學與各種生產技術上的應用十分廣泛。熱電偶的結構很簡單，制造也容易，價格美廉，有著很高的準確度，測量的溫度范圍廣泛。現在大部分熱工儀表，都將熱電偶作為溫度傳感器。本篇文章主要介紹在高溫測量上，用MCS51單片機系統(tǒng)與傳統(tǒng)的溫度測量元件熱電偶結合做成的溫度檢測系統(tǒng)。此設計的測量原理簡單，數學模型通俗,選用的是精密度好的元器件和有抗干擾、低溫漂等精密度高的電子元器件。此測量儀器，有著使用方便、能穩(wěn)定測量、可靠、測量的溫度范圍廣等特點。關鍵詞 溫度檢測 熱電偶 溫度補償 單片機 Abstract The human society has entered the age of information, the people39。s social activities relies mainly on the information resources development and access, transmission and processing. In the industrial production within this field, wide application of testing technology, such as production process of product quality inspection, product quality control, improve the production efficiency, energy saving and economic production process automation and so on. The measuring the parameters in the process of production and (or) feedback control to ensure production process of these parameters in the best optimal state. In scientific research fields, people through the observation, the experiment, as to find out the new rules, rise again for the theory. So if I can pass the watching the experiment results, and is reliable results, depending on the level of testing technology, so, in this sense the development of science, is the level of testing technology breakthrough for the foundation. The modern People39。s Daily life, also more and more without testing technology. Therefore, detection technology and equipment level in the largely reflects a country39。s development of productive forces and the modernization level of science and technology.In measuring technology is on thermocouple most used one of the temperature sensor. It in surveying and various production technology used widely. The structure of the thermocouple is very simple, and easy to make, the price beauty, with high accuracy, measurement of the temperature range. Now in most of the thermal instruments, thermocouple are used as a temperature sensor.This article mainly introduced is high temperature measurement in, with MCS51 SCM system and the traditional general temperature measurement ponents made of thermocouple temperature detection system bined. The design principle of measurement of the simple, mathematical model popular, chooses is precision good ponents and have antijamming, low temperature, high precision of the drift of electronic ponents. The measuring instrument, has a convenient use, can stabilize a measurement, reliable, measurement of the temperature range, etc.Key word Temperature detection thermocouple temperature pensation microcontroller目錄第1章 緒論 1 高溫測量儀的應用及意義 1 國內測溫的發(fā)展研究概況 1 1 2 2 2 2 2第2章 高溫測量儀的組成及硬件設計 3 系統(tǒng)總體設計 3 測溫傳感器的確定 3 4 熱電勢的產生 5 熱電偶閉合回路電勢的計算 6 溫度補償設計 6 8 A／D轉換器的選擇 12 單片機簡介 14 LCD1602顯示模塊 15第3章 控制器的軟件設計 17 17 A/D轉換子程序設計 18 線性化標度變換程序設計 19 DS18B20程序設計 21 LCD1602程序設計 23第4章 調試與誤差分析 25 軟件調試 25 PROTEUS簡介 25 軟件調試過程及結果 25 硬件調試過程及結果 26 誤差分析 26 軟件誤差 27 硬件誤差 27第5章 總結與展望 29 總結 29 展望 29致謝 3132第1章 緒論 高溫測量儀的應用及意義作為工業(yè)自動化技術工具的自動化儀表與控制裝置，在當今社會的發(fā)展、各種新技術的帶動下，已經進入了一個真正的智能、數字、網絡全自動的時代。作為一個很重要的物理量之一——溫度，對于工業(yè)里的生產過程來講，是最為普遍而且重要的一個工藝參數之一。隨著社會、工業(yè)的不斷發(fā)展，對測溫的條件和要求也越來越高。所以，溫度的測量和測量技術就演變成一個研究的重要課題。在各種行業(yè)里，如化工、機械甚至食品加工等等，都要對溫度進行檢查與控制。合理的溫度范圍，對各行業(yè)的生產發(fā)展，有著重要的、不可缺少的作用。溫度的高低，都會影響企業(yè)產品的質量、性能等，會起到干擾的作用，甚至會損壞產品。所以，在各行業(yè)、各領域里，對于溫度的測量不容忽視，對傳感器與測量溫度的儀器都有著嚴格的規(guī)定和特殊的要求。 國內測溫的發(fā)展研究概況國內外各工業(yè)的快速發(fā)展，溫度的檢測技術也越來越成熟的今天，溫度檢測的方法多種多樣，范圍也寬廣，其中略分為下面幾種：根據這個原理做成的溫度計有以下三種：(1)玻璃溫度計，通過使玻璃里面的一些液體的特性熱脹冷縮的性質來達到溫度測量的。液體有：水銀、煤油、酒精等等。(2)雙金屬溫度計，通過兩種膨脹系數不相同的金屬牢牢的黏在一起而做成的,將這兩片金屬片作為傳溫的元件。當有溫度變化，由于兩金屬片的膨脹系數各不相同，所以彎曲的程度也不相同，這樣就會產生一定的相位，從而帶動相應的指針指示出相應的溫度值。(3)壓力式溫度計，通過對一些溫度敏感的物質，如水銀、甲苯、氯乙烷等等，當溫度發(fā)生變化的時，這些物質也隨著溫度變化而自身的壓力也會變化。這樣可以使用彈簧的壓力儀表測量出壓力的數值，由此算出被測物的溫度值。用此技術制成的溫度計大致可分成以下幾種：(1)電阻測溫元件，它是利用感溫元件的阻值隨溫度變化的性質，并用儀表將其溫度顯示出來，從而達到測溫的目的。目前常用的有鉑熱電阻(分度號為Ptl00、Ptl0兩種)和銅熱電阻(分度號為Cu50、Cul00兩種)兩種。(2)導體測溫元件，它與熱電阻的溫阻特性剛好相反，它的阻值隨溫度的升高而降低。這幾年來，通過輻射來測量溫度，相對于其他測溫領域被用得更多。熱輻射測溫計可以分為：一種是單色輻射高溫計；另一種是全輻射高溫計。它的原理是物體受熱輻射后，視物體本身的性質，能將其吸收、透過或反射。這樣被測物體釋放出的能量與其自身的溫度有一定關系。熱輻射的高溫計就是通過這原理做成的。作為現在幾年來最新發(fā)展的一項技術——聲學溫度測量技術，它可以進行在線檢測：如，對火爐內的煙霧溫度與火焰的分布情況檢測，從而能對火爐的燃燒情況進行判斷，繼而進行控制和調節(jié)。它的基本原理是利用測量聲波通過聲波傳感器的時間，再以最小二乘法將溫度重建而達到測量目的。紅外測溫技術是利用物體表面的能量來達到檢測溫度的目的。通過這種技術做成的溫度測量元件大部分是熱電偶。熱電偶的歷史比較久，技術成熟，是目前使用最為廣泛的測量元件。它有著結構簡單、制作簡便，測量溫度范圍廣、精確度高等特點。第2章 高溫測量儀的組成及硬件設計 系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)示意如圖21所示。圖21 系統(tǒng)示意圖本系統(tǒng)以單