【正文】 多路選擇器選通其中一路進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)存入AT89S52 單片機(jī)，然后多路選擇器選通下一路并對(duì)下一路信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。熱電偶測(cè)溫的缺點(diǎn)是 :熱電偶損耗比較大 ,增大了維護(hù)量 ,備件費(fèi)用消耗大；熱響應(yīng)有一定滯后。這就是熱電偶的電橋冷端補(bǔ)償原理。 熱電偶的冷端補(bǔ)償 由于熱電偶的材料一般都比較貴重 (特別是采用貴金屬時(shí) ),而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn) ,為了節(jié)省熱電偶材料 ,降低成本 ,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端 (自由端 )延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi) ,連接到儀表端子上。熱電偶測(cè)溫原理圖如下圖 22 所示。 熱電偶測(cè)溫基本原理 將兩種不同材料 (但符合一定要求 )的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A 和 B 的任意一端焊接在一起就構(gòu)成了熱電偶。 兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn) 的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。 K 型熱電偶可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)中從0℃到 1300℃范圍的液體蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的表面溫度， 考慮到 本設(shè)計(jì)的控溫范圍是 0℃到 500℃，并且 K 型熱電偶具有以下優(yōu)點(diǎn) ： (1)高溫廉金屬熱電偶，價(jià)格便宜，使用廣泛，年產(chǎn)量幾乎占全部金屬熱電偶的一半； (2)復(fù)現(xiàn)性好，熱電動(dòng)勢(shì)與溫度關(guān)系近似線性； (3)熱電勢(shì)大，熱電勢(shì)率高， (4)抗氧化性能較好， 可在氧化性氣氛及空氣中長期使用 ； (5)產(chǎn)生的熱電勢(shì)較大，約為 41uV/℃，因而測(cè)溫精度相對(duì)較高。非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指在使用哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，它一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊的場合的測(cè)量。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系，制成熱電偶分度表； 分度表 是自由端溫 度 在 0℃ 時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。 熱電偶傳 感器分類 熱電偶（ thermocouple）是 溫度測(cè)量儀表 中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。本章還進(jìn)行了熱電偶控溫器電磁兼容性哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 設(shè)計(jì)。具體研究內(nèi)容如下： 第一章簡要說明了本課題的研究背景，以及在熱電偶測(cè)溫領(lǐng)域國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。 英國的 Hamid 等將 PID 控制器應(yīng)用到冰箱的溫度控制中，通過使用MATLAB/Simulink 軟件仿真和誤差分析圖的方式與傳統(tǒng)的 ONOFF 控制做了細(xì)致的比較。 ℃左右，才能保證器件輸出的 X射線波長不發(fā)生超出要求的飄移，否則， X 射線波長的超范圍飄移將使整個(gè)設(shè)備難以正常使用。 采用這種方法實(shí)現(xiàn)的溫度控制器，其控制品質(zhì)的好壞主要取決于三個(gè) PID 參數(shù)（即比例值、積分值、微分值）。由于 PID 調(diào)節(jié)器模型中考慮了系統(tǒng)的誤差，誤差變化及誤差積累三個(gè)因素，因此，其控制性能大大地優(yōu)越于定值開關(guān)控溫法?，F(xiàn)代控制理論開始應(yīng)用于實(shí)際的過程控制，但這需要對(duì)過程對(duì)象建立精確的數(shù)學(xué)模型，所以實(shí)際上往往難以得到精確的數(shù)學(xué)模型。然而，與此同時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)的魯棒性和 靈敏度的關(guān)注有所降低。較為重要的是 Nyquist 和 Bode 在穩(wěn)定性理論上所取得的重要成就。本文就是基于此設(shè)計(jì)研究了新型的抗干擾熱偶控溫器設(shè)備。 但是，在實(shí)驗(yàn)中總會(huì)遇到或多或少的問題。 在課題研制階段，為了驗(yàn)證新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的實(shí)際性能，需要對(duì)在研產(chǎn)品進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，如溫度實(shí)驗(yàn)、鹽霧實(shí)驗(yàn)、交變濕熱實(shí)驗(yàn)、力學(xué)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。目前國際上用得較多的其他 溫標(biāo) 有 華氏溫標(biāo) 、 攝氏溫標(biāo) 和 國際 實(shí)用溫標(biāo) 。 Antidisturb 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 目錄 摘要 ..................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................ II 第 1 章 緒論 ........................................................................................................ 1 課題背景 ................................................................................................... 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................................................................... 1 本設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) ....................................................................................... 3 本文主要研究內(nèi)容 ................................................................................... 3 第 2 章 熱電偶測(cè)量溫度原理 ............................................................................ 5 熱電偶傳感器分類 ................................................................................... 5 熱電偶的選取 ........................................................................................... 6 熱電效應(yīng)與熱電勢(shì) ................................................................................... 6 熱電偶測(cè)溫基本原理 ............................................................................... 7 熱電偶的冷端補(bǔ)償 ................................................................................... 7 本章小結(jié) ................................................................................................... 8 第 3 章 熱電偶溫度控制 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ........................................................ 9 控溫器系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ....................................................................................... 9 系統(tǒng)的信號(hào)選通及 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .......................................................... 9 單片機(jī) ..................................................................................................... 12 串行數(shù)據(jù)通信 ......................................................................................... 14 溫度控制電路 ......................................................................................... 18 本章小結(jié) ................................................................................................. 23 第 4 章 熱電偶溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ...................................................... 24 軟件總體方案設(shè)計(jì) ................................................................................. 24 查表法和插值法相結(jié)合求解溫度值 ..................................................... 26 數(shù)字濾波 ................................................................................................. 26 模糊控制算法 ......................................................................................... 27 本章小結(jié) ................................................................................................. 28 結(jié)論 .................................................................................................................... 30 致謝 .................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 32 附錄 .................................................................................................................... 34 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 課題背景 溫度（ temperature）是表示物體冷熱程度的 物理量 ，微觀上來講是物體 分子熱運(yùn)動(dòng) 的劇烈程度。 為了達(dá)到提高測(cè)溫精度的目的，需要對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償，以彌補(bǔ)熱電偶冷端處于室溫環(huán)境時(shí)造成的誤差；在 PCB 電路設(shè)計(jì)中，從電源、電纜、印制板三個(gè)層次對(duì)熱電偶控溫器進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)；在軟件設(shè)計(jì)過程中，利用數(shù)字濾波技術(shù)進(jìn)一步對(duì)干擾信號(hào)濾波處理、并用線性插值法求解溫度值，最后用模糊算法實(shí)現(xiàn)控溫器 對(duì)環(huán)境溫度的控制。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 哈 爾 濱 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目： 基于熱電偶的控溫器設(shè)計(jì) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II 基于熱電偶的控溫器設(shè)計(jì) 摘要 熱電偶（ thermocouple）是 溫度測(cè)量儀表 中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。 關(guān)鍵詞 熱電偶；冷端補(bǔ)償；控溫器；抗干擾 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III A Design of Thermocouple Based Temperature Controller Abstract Thermocouple (thermocouple) is a monly used temperature sensor temperature measurement instrument, It measure the temperature directly, and the temperature signal is converted into the thermal electromotive force shape of the thermocouple is not the same because the different needs. but their basic structure are roughly the same