【正文】 時代和人們的共同選擇，也是電子產(chǎn)品的發(fā)展的趨勢所在。 4X4 矩陣鍵盤輸入電路作為擴展部分，可以對實時調(diào)整。這種把模擬量直接作為數(shù)據(jù)采集的方案在應(yīng)用過程中一定會遇到的。 三、主要參考資料： 路立平等，溫度傳感器的熱時間常數(shù)及其測試方法，《儀表技術(shù)與傳感器》 20xx年 7 期。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 本科畢業(yè)設(shè)計 題 目 基于熱電偶溫度傳感器的動態(tài) 溫度實時測量記錄系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？?以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 二、基本要求： 選定一款熱電偶溫度傳感器，產(chǎn)品的測溫范圍就是溫度記錄范圍； 設(shè)計動態(tài)溫度實時測量算法； 設(shè)計相關(guān)的測試系統(tǒng)框圖； 設(shè)計以單片機為核心的硬件電路； 設(shè)計單片機軟件流程圖和程序； 撰寫設(shè)計報告。 王前波等，基于單片機的熱電偶溫度測量系統(tǒng)設(shè)計，《科技信息》 20xx 年 3 期 完 成 期 限： 20xx 年 3 月 2 日－ 20xx 年 6 月 19 日 指導(dǎo)教師簽章： 專業(yè)負責(zé)人簽章： 20xx 年 3 月 2 日 I 基 于熱電偶溫度傳感器的動態(tài)溫度 實時測量記錄系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 近年來熱電偶漸漸地開始頻繁的作為檢測溫度元器件出現(xiàn)在我們的視線中，但是，這種溫度傳感器用起來很麻煩，大都是需要有專門的溫度補償導(dǎo)線，而溫度補償導(dǎo)線的價格又不便宜，而且使用起來也不方便，還會影響測量精度。本系統(tǒng)，主要介紹了復(fù)位電路、晶振電路、 DS1302時鐘電路、 MAX6675 熱電偶溫度采集和轉(zhuǎn)換電路以及 LCD1602 液晶顯示電路。而現(xiàn)今社會上所開發(fā)出來的一些智能化和便于操作、 使用的家用電子產(chǎn)品大都是以集成控制芯片為核心。在一些對溫度要求不是非常嚴(yán)格的的時候用溫度傳感器還是行得通的。 NTC、 PTC 等溫度傳感器均屬于半導(dǎo)體溫度傳感器，它們不能用在液體測溫的情況。 測量時不用考慮在外面接電源的問題，因為它可直接驅(qū)動動圈式儀表等優(yōu)點的 K 型熱電偶成為應(yīng)用最廣泛的熱電偶元件。除此之外，與單片機系統(tǒng)連接的端口必須是數(shù)字化接口，而熱電偶測出測出來的是很弱的難以測量和直接使用的模擬小信號。這時候就需要時間和溫度的同時出現(xiàn)在我們的眼界內(nèi)才能完成我們想要的結(jié)果。系統(tǒng)利用芯片 MAX6675 和 51 單片機作為主要設(shè)計電路，進行數(shù)據(jù)傳輸 ,并配合時鐘芯片，實 現(xiàn)測量溫度實時時間同時顯示的目的，調(diào)用鍵盤可以控制查看實時測量溫度記錄等，一切都只是為了達到設(shè)計任務(wù)書中的所要求的各項技術(shù)指標(biāo)，然后再仿真一下，可以實現(xiàn)對動態(tài)溫度的測量、實時時間的顯示等功能。當(dāng)?? ?? TtT ?，且??tT|t=0 0?解上式得 ? ? ? ???? /0 teTTTtT ???? ， t0 （ 23） ? ? ?? TT TT ??? tlnt 0， t0 （ 24） 當(dāng)時 ??t，? ?? ? ? ?00 TTTtT ??? ?，熱時間常數(shù)可表達為：把傳感器放入穩(wěn)定介質(zhì)，傳感器溫度由 0 變成和介質(zhì)溫度相同與傳感器初始溫度之差的 %用的時間。該方案所涉及的主要組成電路部分包括熱電偶及冷端補償、放大及 A/D 轉(zhuǎn)換電路、單片機最小系統(tǒng)和顯示電路等。該方案所涉 及的主要組成電路部分包括 K 型熱電偶、溫度補償轉(zhuǎn)換電路、4X4 矩陣鍵盤電路及 LCD1602 顯示電路等。除此之外，該方案所測溫度精確度比較高，可以消 除由熱電偶的非線性所造成的測量誤差 ,該方案還實現(xiàn)了電路的優(yōu)化設(shè)計。 數(shù)據(jù)存儲空間分為片內(nèi)和片外數(shù)據(jù)存儲。具體情況如圖 314。 圖 321 熱電偶工作原理 一八二一年，賽貝克做出來了一個非開放的閉合回路利用不同材質(zhì)的金屬，當(dāng)他對其中一個點進行加熱后，這時，他覺察到指南針竟然轉(zhuǎn)動了一個角度。自由電子將會從密度大的金屬 A 向密度小的金屬 B 擴散，密度大的金屬失去 e 從而帶著正電，密度小的金屬就會帶有負電，這樣就會形成熱電勢。若再將熱電偶冷端的溫度保持在一個穩(wěn)定不變的值時，熱電偶的熱電勢就只和工作端溫度呈現(xiàn)出單值函數(shù)的關(guān)系。非標(biāo)準(zhǔn)在某種程度上總是比不得標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，而且，分度表也不統(tǒng)一，多數(shù)用于某些特殊場合。實際上冷端的溫度不會一直都是恒定的，而是時刻都在變化的。 熱電偶溫度補償公式 【 3】 如下： 基于熱電偶溫度傳感器的動態(tài)溫度實時測量記錄系統(tǒng)設(shè)計 13 ? ? ? ? ? ?0,0, 00 tEttEtE ?? （ 326） 其中，實際測量的電動勢用? ?0,tt表示；熱端溫度用 t表示；冷端溫度用0表示； 零攝氏度用0表示 【 3】 ；? ,0E代表冷端表示的是零攝氏度時所需的補償電勢。C 之間，而且對于測量溫度時的精度要求相對來說也是非常的高時，普遍來講熱電偶都是選用的型號為 B 型的熱電偶； （ 2）當(dāng)測量的溫度所在范圍是在超過了 1800176。C 以下的話，一般來講熱電偶都是普遍選用的型號為 K 型的熱電偶和 N 型的熱電偶； （ 5）當(dāng)測量的溫度所在范圍是在 400176。 （ 3）如果非得選用一種響應(yīng)時間又快，可持續(xù)使用的時 間也有一定的延長的話，一般來講熱電偶都是普遍選用鎧裝方式的熱電偶。 現(xiàn)在使用頻率最大的廉金屬熱電偶是對應(yīng)型號為 K 型的，它的使用之多幾乎可以表達為其他熱電偶的使用量的疊加。 當(dāng)我們操作 K 型熱電偶時，會發(fā)現(xiàn)它不但有著很好的線性關(guān)系 【 11】 、測量出來的電動勢也并不微弱、平均每單元需要被測物質(zhì)一旦變化就會在很大程度上影響響應(yīng)量等特點，而且使用起來一般不會發(fā)生不穩(wěn)的情況。 MAX6675 因其高可靠性和穩(wěn)定性，在很多不同場合不同領(lǐng)域內(nèi)都得到了廣泛的使用。就 K 型熱電偶而言，電壓的變化率是每攝氏度四十一微伏特，電壓輸出公式可用下面的式子來近似表示： ? ? ? ?AMBRout ttCuVV ???? /41 (331) 式子中： Rt表示測量點的溫度， AMBt表示周圍的環(huán)境溫度。如果熱電偶冷端所處的環(huán)境溫度與6675MAX的溫度一樣的時 候，它的測量準(zhǔn)確度就會達到很好的狀態(tài)。如圖 333 就是芯片串行口測量的溫度輸出格式。然后芯片6675MAX的片選端再變成高電平，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程就不再發(fā)生轉(zhuǎn)換，結(jié)束轉(zhuǎn)換。 除此之外，當(dāng)我們使用芯片6675MAX的時候，還需要注意的事情就是，熱電偶負極接入端口必須接地，而且接地端口還要盡一切可能的靠近芯片的接地引腳 【 4】 。本設(shè)計還可以對時間進行調(diào)整以達到實時顯示時間的目的）。本系統(tǒng)是利用 AT89S51 單片機來控制帶有冷端補償?shù)?MAX6675 溫度轉(zhuǎn)換芯片。其中，課程設(shè)計中使用最多的就是利用整流電橋加穩(wěn)壓芯片，再經(jīng)過電容濾波一下，即可得到可供單片機正常工作的 DC5V 電源。 圖 362 熱電偶和 MAX6675 連接電路 圖中可以看出，熱電偶與集成芯片 MAX6675 的連接非常簡單，具體的連接方式在介紹芯片時已經(jīng)說過了，這里就省略不寫了。 時鐘與復(fù)位電路設(shè)計 本次關(guān)于單片機的時鐘與復(fù)位電路設(shè)計，用的是使用最廣泛的經(jīng)典電路。相同的，按鍵復(fù)位電路中也是用到了電容值為經(jīng)典的 10uF 電解電容通過復(fù)位引腳端 RST 與 +5V 電源連接、和一個值為 2K 歐姆的電阻以及一個最為重要的、不可缺少的按鍵來共同構(gòu)成，實現(xiàn)復(fù)位操作的。它是一種多重優(yōu)勢于一身的集成芯片，使用廣泛、性能高、功耗低、自帶存儲器、工作電壓范基于熱電偶溫度傳感器的動態(tài)溫度實時測量記錄系統(tǒng)設(shè)計 23 圍廣、掉電保護 它可以準(zhǔn)確及時的計算出當(dāng)前的時間，并且通過編程可以實現(xiàn)對年、月、日、星期、時、分、秒的調(diào)整， 已完全達到本次設(shè)計所要的目的 。 鍵盤電路設(shè)計 一、鍵盤的兩大分類： 二、跟據(jù)網(wǎng)上和所學(xué)課本查的資料資料我了解到非編碼鍵盤可以分為： 。這種方式最突出的優(yōu)點就是占 I/O 口線少，所以被廣泛應(yīng)用于需要按鍵較多的場合。 芯片 74LS30 是 14 引腳的 8 輸入與非門，和 74LS04 芯片一樣其中的兩個引腳第 14引腳接電源和第 7 引腳接地， 1~ 11 和 12 引腳是 8 個輸入端分別連接在控制器的 P2口和鍵盤行列線之間。還有一種在我看來并不是很受歡迎的方法那就是線反轉(zhuǎn)法。如果不全基于熱電偶溫度傳感器的動態(tài)溫度實時測量記錄系統(tǒng)設(shè)計 25 為 1，則有鍵閉合，否則無鍵按下。 括而言之，我認(rèn)為掃描法所用的工作方式就是： （ 1）某一列先被置為低電平（ 0），其余列均被置為高電平（ 1）。當(dāng)沒有任何一 個鍵按下時，芯片 74LS30 輸出電平為 0，然后經(jīng)過芯片 74LS04 的一個非門后，輸出為 1，控制器這時是不會響應(yīng)該中斷請求的。因為要達到實時顯示記錄溫度值的效果，然而，數(shù)碼管基于熱電偶溫度傳感器的動態(tài)溫度實時測量記錄系統(tǒng)設(shè)計 26 的顯示方式顯然很難做到這一點，即使可以達到這樣的效果，用到的數(shù)碼管數(shù)量就非常的可觀了，即使這樣，出來的東西也是遠遠比不得顯示屏的，相對于數(shù)碼管來說，使用顯示屏顯示更加的直觀，這樣做還省卻了不少繁雜的步驟，所以采用的是液晶屏作為本次設(shè)計所需要的顯示電路。 4 系統(tǒng)軟件流程設(shè)計 本系統(tǒng)的軟件工作流程首先要對所用芯片進行初始化處理，處理之后開始進行溫度數(shù)據(jù)的采集，采集之后再使用 MAX6675 芯片對采集到的溫度數(shù)據(jù)在內(nèi)部進行 AD 轉(zhuǎn)換、冷端補償、內(nèi)部校正工作；然后將轉(zhuǎn)換后得到的 16 位數(shù)據(jù)經(jīng)過處理可提取出 12 位有效溫度數(shù)字量，最后把轉(zhuǎn)換后的串行數(shù)據(jù)送給單片機 ，單片機把數(shù)據(jù)送給 LCD1602，這樣就可以在上面呈現(xiàn)出來測量的溫度；定時器 1S 中斷一次記錄數(shù)據(jù)。這次設(shè)計的題目涉及到的知識點既有硬件又有軟件；既有單片機又有傳感器。老師說不僅僅是數(shù)碼管驅(qū)動問題，而是數(shù)碼管只能顯示出溫度，無法實現(xiàn)實時檢測記錄溫度，可以考慮用顯示屏。當(dāng)在鍵盤上按出時間時，就調(diào)出這個時間記錄的溫度，我經(jīng)過和同伴們的商議，最后決定用 4 乘 4 的矩陣式鍵盤作為本次設(shè)計的鍵盤部分。 基于熱電偶溫度傳感器的動態(tài)溫度實時測量記錄系統(tǒng)設(shè)計 33 致 謝 在設(shè)計時，我也遇到許多令人不忍直視問題。 在老師的指導(dǎo)下，我最后完成了本次設(shè)計。 雖然設(shè)計出來的東西沒能達到自己心目中的效果，但我認(rèn)為無論做什 么事情，重要的不是結(jié)果，而是完成事情的