【正文】 選用放大器AD620。 K型熱電偶 K型熱電偶特點(diǎn)K型熱電偶是目前使用量最大的一類(lèi)熱電偶，此種熱電偶正極為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鎳鉻合金(KP)，負(fù)極為硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的鎳硅合金(KN)。如果保持參考端溫度恒定，熱電勢(shì)就變成測(cè)量端溫度的單值函數(shù)?！嫦嗤臓顟B(tài)，這種調(diào)整叫做冷端補(bǔ)償。4)補(bǔ)償式當(dāng)熱電偶的兩接點(diǎn)溫度分別為t和t。熱電偶信號(hào)的放大單元由低溫漂、低偏置電流、高共模抑制比、低噪的精密儀表放大器AD620為核心，加上激勵(lì)電源電路、零位調(diào)整電阻、增益調(diào)整電阻、輸出限幅保護(hù)電路等組成。熱電偶信號(hào)變化非常緩慢，在本系統(tǒng)中采用二階有源低通濾波來(lái)濾除信號(hào)中的無(wú)用信號(hào)。本系統(tǒng)實(shí)際濾波電路如圖32所示 濾波電路 A/D轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)將熱電偶檢測(cè)到模擬信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，再送入單片機(jī)中，單片機(jī)便可對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。與8 位和16 位的A/D 轉(zhuǎn)換器相比，12 位A/D 轉(zhuǎn)換器以其較高的性?xún)r(jià)格比而在儀器儀表中得到廣泛的應(yīng)用。一方面，要求量化誤差在總誤差中所占的比重要小。采用智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，測(cè)溫范圍為－55℃～＋125℃，℃。（6） ，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。但在工業(yè)測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)，占主導(dǎo)地位的還是8位機(jī)和16位機(jī)，對(duì)本課題涉及到的智能測(cè)溫儀表，運(yùn)用單片機(jī)的主要目的是構(gòu)成一個(gè)具有一定判斷、運(yùn)算能力以及具有存儲(chǔ)、顯示等功能的智能測(cè)量?jī)x表，所以選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的8位單片機(jī)作為系統(tǒng)微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。K1的功能是：設(shè)定報(bào)警最高溫度、最低溫度和報(bào)警功能。第4章 軟件設(shè)計(jì)第4章 軟件設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)完成之后，系統(tǒng)的主要功能將依賴(lài)于系統(tǒng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。3)A51宏匯編器:從80C51匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。整個(gè)應(yīng)用程序主要包括系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集以及鍵盤(pán)顯示子程序等模塊組成。： 計(jì)算溫度子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)標(biāo)志位為1時(shí)將符號(hào)顯示位移入第一位。其中DS18B20的主要用途在于測(cè)量K型熱電偶冷端溫度，以便通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于K性熱電偶的冷端補(bǔ)償，提高其測(cè)溫精度。由于作者時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)不做，技術(shù)水平有限，本智能溫度測(cè)量?jī)x表還需在以后的使用和研究過(guò)程中加以改進(jìn)和完善。路青起副教授追求真理、獻(xiàn)身科學(xué)、嚴(yán)以律己、寬已待人的崇高品質(zhì)對(duì)學(xué)生將是永遠(yuǎn)的鞭策。（保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)與優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。sbit DQ = P1^3。 //拉高總線 delay_18B20(14)。 // 給脈沖信號(hào) dat=1。 i) { DQ = 0。 unsigned int t=0。 //讀取溫度寄存器等（共可讀9個(gè)寄存器） 前兩個(gè)就是溫度 a=ReadOneChar()。 } P2 = 0xff。 P2 = 0xff。 }}includeincludeincludedefine uchar unsigned chardefine uint unsigned intsbit spk=P3^3。 TR1=1。 TR0=1。i120。 TL0=tl。 //裝載計(jì)數(shù)初值 array[i]=ads7804()。 //清溢出標(biāo)志 TH0=th。 //計(jì)算計(jì)數(shù)初值 TMOD=0x01。 //允許T2,UART,T0,T1中斷 InitialUart() //串口初始化 }/*******************************************************************************名稱(chēng)：delay_ms*功能：延時(shí)*入口參數(shù)：ms 為延時(shí)數(shù)*返回值：無(wú)******************************************************************************/void delay_ms(unsigned char ms) { uchar i。 TH0=0xEE。 //T1工作在方式2,T0工作在方式1 TH1=255。 P2 = 0xdf。 P2 = 0xf7。 while(1) { //溫度測(cè)量頻率沒(méi)有必要太高，太高反而影響數(shù)碼顯示 //所以用計(jì)數(shù)器加以控制 if(counter == 0) { tmp = ReadTemperature()。 WriteOneChar(0xCC)。 }}//讀取溫度ReadTemperature(void){ unsigned char a=0。 for (i=8。i0。 //單片機(jī)將DQ拉低 delay_18B20(80)。傳感器技術(shù)[J].2003,22(6):4546[12]樓順天，[M].北京：.[13][M].東京：安信印刷株式會(huì)社，1982[14] Family of single Chip Microputers User’s Mnual[M],[15]Analog Devises, Datasheet[EB/OL], 2006[16]孫秀蘭，:計(jì)量出版社，1985[17]申忠如，：西安交通大學(xué)出版 社,2006 附錄A 硬件電路圖附錄A 硬件電路圖附錄B 程序清單附錄B 程序清單include char disp[11]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40}。本人保證畢業(yè)離校后，使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作成果或用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作成果發(fā)表論文時(shí)署名單位仍然為西安工業(yè)大學(xué)。選用性能更優(yōu)的處理器，如ARM或DSP等處理器，以提高CPU的處理速度。2. 以AT89C51單片機(jī)作為微處理器，設(shè)計(jì)了智能溫度測(cè)量?jī)x表的硬件系統(tǒng)，為了提高溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)了濾波電路，放大電路。開(kāi)發(fā)出一套以以單片機(jī)為核心的智能溫度測(cè)量?jī)x表。然后分別轉(zhuǎn)換測(cè)量溫度小數(shù)位溫度BCD值以及整數(shù)位BCD值。本論文基于KeilC5l的開(kāi)發(fā)環(huán)境用C語(yǔ)言編程對(duì)溫度測(cè)量系統(tǒng)的軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 Keil5l集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的主要功能有以下幾點(diǎn):1)uVision2forwindows:是一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，它將項(xiàng)目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個(gè)功能強(qiáng)大的環(huán)境中。： 溫度報(bào)警 電路 本章小結(jié)本章建立了以AT89C51單片機(jī)為核心的溫度測(cè)量系統(tǒng)，在對(duì)K型熱電偶輸入信號(hào)的處理上，重點(diǎn)討論了熱電偶信號(hào)的放大和濾波處理，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理之后的溫度信號(hào)經(jīng)過(guò)12位A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，同時(shí)采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20對(duì)熱K型熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償。 LED 顯示電路顯示系統(tǒng)采用7SEGMPX4CC LED數(shù)碼管，該器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，可靠性好。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的 單片機(jī)。正是由于這一原因，國(guó)際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單片微型計(jì)算機(jī)(SCM)這一名稱(chēng)?！?。本系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器對(duì)K型熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償，無(wú)須冰水槽，只需利用一片Ds18BZo單線式數(shù)字溫度傳感器測(cè)量冷端溫度，利用軟件即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償，這種方法補(bǔ)償準(zhǔn)確度高，所需補(bǔ)償電路簡(jiǎn)單，特別適用于各種智能式溫度測(cè)量系統(tǒng)中。轉(zhuǎn)換精度是A/D轉(zhuǎn)換模塊的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)于測(cè)控系統(tǒng)，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)量裝置之后才達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理，總的轉(zhuǎn)換誤差山測(cè)量誤差和量化誤差共同決定。ADS7804是美國(guó)BURRBROWN公司推出的一種12位A/D轉(zhuǎn)換器。為了很好地抑制工頻干擾，本文選擇的是巴特沃斯型的低通濾波器所以本文將轉(zhuǎn)折頻率設(shè)得比較低(小于8HZ)。一單片結(jié)構(gòu)形式和激光晶片修整技術(shù)允許電路元件緊密匹配和統(tǒng)調(diào)，從而保證了該芯片具有良好的電氣性能。本文采用室溫法，選擇數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行冷端溫度的測(cè)量以進(jìn)行補(bǔ)償。3)恒溫槽式利用溫度調(diào)節(jié)器將參考端溫度保持恒定。’.然而在實(shí)際應(yīng)用中，冷端溫度的變化，給測(cè)量帶來(lái)誤差。另外如果長(zhǎng)期應(yīng)用在帶輻射環(huán)境中，此型熱電偶的負(fù)極中的錳、鉻等元素會(huì)發(fā)生蛻變，使其穩(wěn)定性變差。根據(jù)熱電偶測(cè)溫的特點(diǎn)，提出了本文智能測(cè)溫儀表的系統(tǒng)方案。熱電偶輸出信號(hào)是微弱的低頻信號(hào)，因此需要進(jìn)行放大和濾除高頻信號(hào)的干擾，因此需要進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。另外參考端的溫度恒定也是使用的一個(gè)限制條件，在使用時(shí)需要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償以減少測(cè)量誤差。因而熱電偶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配及維修也比較方便，價(jià)格也比較便宜。2．紅外測(cè)溫系統(tǒng)紅外測(cè)溫系統(tǒng)是一種非接觸式測(cè)溫，紅外測(cè)溫系統(tǒng)由光電探測(cè)器、光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)放大器及信號(hào)處理等部分構(gòu)成。熱電阻大都由純金屬材料制作而成，目前應(yīng)用最多的是銅和鉑。2)加強(qiáng)新原理、新材料、新工藝的開(kāi)發(fā)，如近來(lái)已開(kāi)發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度檢測(cè)器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測(cè)器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測(cè)器等。應(yīng)用上述原理，欲測(cè)量工程管道內(nèi)的流體溫度，在此不用加熱器，而在管道內(nèi)部安放一塊與管道具有相同材質(zhì)的墊片。(5)用耐熱數(shù)據(jù)記錄儀與短熱電偶相結(jié)合測(cè)量表面溫度分布。光纖式溫度分布測(cè)量裝置是用一只傳感器就能測(cè)出線狀溫度分布的一種新型傳感器件。3)利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測(cè)元件利用此技術(shù)制成的溫度檢測(cè)元件主要是熱電偶。實(shí)際使用中常采用查表法或者線性插值法進(jìn)行線形校正。熱電偶、熱電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器都屬于分立式溫度傳感器，其本身就是一個(gè)完整、獨(dú)立的感溫原件。C，沸點(diǎn)為100176。整個(gè)軟件設(shè)計(jì)中主要包括系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)、鍵盤(pán)顯示子程序以及數(shù)據(jù)采集等模塊組成，測(cè)溫程序適用于AT89C51單片機(jī)。為準(zhǔn)確測(cè)量溫度，本論文將熱電偶測(cè)溫技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)了數(shù)字式智能測(cè)溫儀表，該儀表采用單片機(jī)芯片AT89C51作為微處理器，K型熱電偶(鎳鉻一鎳硅)作為溫度傳感器，數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行K型熱電偶冷端溫度的測(cè)量，以對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償，以便準(zhǔn)確測(cè)量其溫度。溫度是人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)，日常生活需要大量進(jìn)下的測(cè)量的一個(gè)非常重要的物理量。根據(jù)水這兩個(gè)固定溫度點(diǎn)來(lái)對(duì)玻璃水銀溫度計(jì)進(jìn)行分度。 但是由于溫度目標(biāo)測(cè)量范圍較大，各方面條件而限制不能較好的提高測(cè)量精度。因此在本論文中嘗試使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為其冷43西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）端補(bǔ)償，以修正測(cè)量溫度，求得實(shí)際的溫度。、由線到面溫度分布的測(cè)溫技術(shù)(l)多芯熱電偶。光纖溫度測(cè)量裝置由于用光纖傳輸或敏感溫度，具有電磁絕緣性好、高靈敏度、體積小、重量輕，便于在特殊場(chǎng)合下安裝等特點(diǎn)。但是，有時(shí)卻受到很多制約，有時(shí)不能直接插入。通常都是采用帶有電纜的有線連接方式。該儀表采單片機(jī)芯片AT89C51作為微處理器，K型熱電偶(鎳鉻一鎳硅)作為溫度傳感器，通過(guò)熱電偶測(cè)量溫度模擬量，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路濾除干擾之后，利用ADS7804模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片送入單片機(jī)。鉑電阻精度高，適用于氧化性和中性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高則電阻變化率越小 。但是由于測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)量環(huán)境的隨機(jī)性，導(dǎo)致了紅外測(cè)溫系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)需要考慮環(huán)境對(duì)溫度測(cè)量的影響，還有就是紅外測(cè)溫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性沒(méi)有熱電偶和熱電阻好，因此實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中使用的不是很廣泛。4)測(cè)溫范圍較廣隨著熱電偶材料的發(fā)展，熱電偶的測(cè)溫范圍也日趨廣闊。由于K型熱電偶的線性度好、測(cè)溫范圍寬、抗氧化能力較強(qiáng)、靈敏度高、熱電勢(shì)率比較高，在氧化和還原氣氛中輸出熱電勢(shì)都比較穩(wěn)定。濾波部分采用有源低通濾波，有源器件選擇高精度、低噪聲、價(jià)格低廉的運(yùn)算放大器OP07來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)熱電偶信號(hào)的濾波。由于鎳硅合金親磁，所以可以用磁鐵方便的判斷出K型熱電偶的負(fù)極。如果參考端的溫度是變化的，引入的測(cè)量誤差也是變量。.實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ卸喾N，每種補(bǔ)償方法的特點(diǎn)各不相同。時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì)為: EABt,tn=EABt,t0EABtn,t0 (31)如果在線路中串接一個(gè)電勢(shì)為V=EABtn,t0,則總的輸入電勢(shì)為: EABt,tn+V=EABt,t0 (32)這樣就可以得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。AD620是一種低功耗、高精度儀表放大器，它只需要一個(gè)外接電阻，即可設(shè)置各種增益(l1000)。OP07高精度運(yùn)放具有極低的輸入失調(diào)電壓、極低的失調(diào)電壓溫漂、低的輸入噪聲電壓幅度及長(zhǎng)期穩(wěn)定等特點(diǎn)。轉(zhuǎn)換精度是A/D轉(zhuǎn)換模塊的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)于測(cè)控系統(tǒng)，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)量裝置之后才達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理，總的轉(zhuǎn)換誤差山測(cè)量誤差和量化誤差共同決定。ADS7804 芯片采用28 英寸PDIP（塑料雙列直插式）封裝， 英寸，比一般DIP28 封裝窄一倍，所以俗稱(chēng)瘦型DIP；ADS7804 采用單5V 電源供電；芯