【正文】 .......................................... 11 熱電效應(yīng)及微觀解釋 ................................................................... 11 熱電偶類別及冷端補(bǔ)償 ................................................................12 熱電偶選型 ................................................................................13 芯片 MAX6675 簡(jiǎn)介 .......................................................................14 芯片 MAX6675 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 .......................................................14 芯片6675MAX的特性 ..................................................................15 芯片 工作原理 ...............................................................16 芯片6675MAX溫度補(bǔ) 償 ...............................................................16 芯片 溫度測(cè)量 ...............................................................17 芯片 1302DS簡(jiǎn)介 ..............................................................................18 芯片 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ..............................................................18 芯片1302DS引腳圖 .....................................................................18 芯片 1602LCD簡(jiǎn)介 ...........................................................................19 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ..........................................................................20 電源電路設(shè)計(jì) .............................................................................20 熱電偶與 MAX6675 電路設(shè)計(jì) .......................................................21 時(shí)鐘與復(fù)位電路設(shè)計(jì) ...................................................................21 實(shí)時(shí)電路設(shè)計(jì) .............................................................................22 鍵盤電路設(shè)計(jì) .............................................................................23 顯示電路設(shè)計(jì) .............................................................................25 4 系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì) ...................................................................................26 主程序流程圖 ..................................................................................27 中斷子程序流程圖 ..........................................................................28 按鍵子程序流程圖 ..........................................................................29 5 Proteus 仿真 ............................................................................................30 結(jié)束語(yǔ) ..........................................................................................................31 致 謝 ......................................................................................................33 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................34 附 錄 ......................................................................................................35 基于熱電偶溫度傳感器的動(dòng)態(tài)溫度實(shí)時(shí)測(cè)量記錄系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 隨著時(shí)代的發(fā)展，電子產(chǎn)品智能化深入人心。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。除此之外，在實(shí)際應(yīng)用中，監(jiān)視較遠(yuǎn)處的溫度信號(hào)也是不可避免的。 熱電偶可以測(cè)量出的溫度邊界限制不是很大，可以用在很多場(chǎng)合來測(cè)量溫度；而且精確度又是相對(duì)來說總是比較好的，所以被用做測(cè)溫元件在不管是工業(yè)還是其他元件、食品等生產(chǎn)制造的不同場(chǎng)合得到了廣泛的使用。假設(shè)溫度傳感器自身溫度均勻，沒有損失熱輻射能量，而且傳感器的介入不會(huì)改變被測(cè)介質(zhì)溫度，熱平衡方程 [13]可以表示為 ? ? ? ? ? ?? ?tTtTdt tdTcm ?? ?? （ 21） 其中，為比熱容；為溫度傳感器質(zhì)量；平均溫度時(shí)間函數(shù)；被測(cè)介質(zhì)溫度函數(shù)；溫度傳感器耗散系數(shù)； t 為時(shí)間變量。 基于熱電偶溫度傳感器的動(dòng)態(tài)溫度實(shí)時(shí)測(cè)量記錄系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 3 硬件電路設(shè)計(jì) AT89S51 單片機(jī)的硬件組成 片內(nèi)硬件組成結(jié)構(gòu) AT89S51 單片機(jī)的片內(nèi)硬件組成結(jié)構(gòu)如圖示 : 圖 311 片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu) AT89S51 具有的基本特點(diǎn)是 【 9】 ： CPU 是 8 位微處理器 128byte 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 4K 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 8 位可編程并行 I/O 口 4 個(gè) 全雙工的異步串行口 1 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 2 個(gè) 看門狗定時(shí)器 1 個(gè) 中斷系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 特殊功能寄存器 26 個(gè) 掉電模式下具有中斷恢復(fù)模式。所以，在利用熱電偶對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量?jī)x表是被允許接入的，我們可以通過測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)后得到被測(cè)介質(zhì)的溫度。 根據(jù)溫度測(cè)量的范圍來選擇 （ 1）當(dāng)測(cè)量的溫度所在范圍是在 1300176。 正極（ KP）的組成比例為： Ni所占比例是 92/104， Cr 所占比例是 12/104； 負(fù)極（ KN）的組成比例為： Ni所占比例是 99/102， Si所占比例是 3/102； 可以用在零下兩百攝氏度的低溫環(huán)境到 1300176。 除此之外，芯片6675MAX對(duì)電源造成的耦合噪聲非常靈敏，所以在芯片6675MAX的電源和地引腳之間要接一個(gè)容值為零點(diǎn)一微法的陶瓷電容，來降低電源噪聲對(duì)其測(cè)量時(shí)的影響 【 4】 。 熱電偶的工作端連接在 MAX6675 芯片的第三位引腳上 【 4】 ； 熱電偶的自由端連接在 MAX6675 芯片的第二位引腳上 【 4】 。具體連接方式由圖 363 展現(xiàn)出來。 在這里，我先說明一下 74LS04 芯片，它是 14 引腳的非門（ NOT）專用芯片，其中有兩個(gè)引腳是第 14 引腳接電源和第 7 引腳接地，其余十二個(gè)構(gòu)成了 6 個(gè)非門。知道是哪個(gè)鍵閉合后 , 就可以讀入相應(yīng)的鍵值 , 然后再調(diào)轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)鍵的處理子程序，實(shí)現(xiàn)設(shè)定的功能。 接下來是溫度顯示部分，剛開始我因?yàn)椴⒉皇鞘掷斫膺@次課題要實(shí)現(xiàn)的功能，以為只要實(shí)現(xiàn)溫度的顯示就可以了，所以我選擇的是用數(shù)碼管顯示。同樣的，本次設(shè)計(jì)也和我的兩個(gè)同伴有著不可缺少的關(guān)系。比如電路圖的畫法，我用的是以前學(xué)過的 Altiun Design ,真是到要用的時(shí)候才會(huì)發(fā)現(xiàn)自己知道的是多么粗 淺，沒辦法只好把那本書拿過來從頭到尾又看了一遍，最后終于像模像樣的設(shè)計(jì)好了。除此之外，用戶還可以通過按鍵對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整以確保達(dá)到時(shí)間的準(zhǔn)確性，還可以通過矩陣鍵盤調(diào)用出已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察。先讓某一列被置為低電平（ 0），其余列均為高電平（ 1）。 本次設(shè)計(jì)用到的就是最為經(jīng)典的一種即矩陣式鍵盤。三條傳輸線上 全都增加一個(gè)電容值為 1nF 的陶瓷電容，這樣做的目的就是為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，同時(shí)還可以防止周圍的電磁對(duì)其產(chǎn)生一定的干擾 【 4】 。 圖 341 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 芯片 1302DS引腳圖 芯片 引腳圖通過圖 342 表示出來，引腳功能表通過表 341 展示出來 圖 342 芯片管腳 表 341 引腳功能表 基于熱電偶溫度傳感器的動(dòng)態(tài)溫度實(shí)時(shí)測(cè)量記錄系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 表 342 相關(guān)寄存器和控制字 芯片 1602LCD簡(jiǎn)介 如圖 351 中所展現(xiàn)出來的即為該芯片的實(shí)物圖，圖 352 中所展現(xiàn)出來的是各引腳功能圖。 芯片 6675MAX溫度補(bǔ)償 當(dāng)熱電偶冷端溫度發(fā)生變化時(shí)，芯片6675MAX還是可以對(duì)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。 K 型熱電偶可以測(cè)量的溫度范圍是 0 攝氏度到 1300 攝氏度 【 1】 。如果不想辦法消除因?yàn)槔涠藴囟劝l(fā)生改變而影響到真實(shí)溫度的測(cè)量就會(huì)造成比較大的測(cè)量誤差。由指南針的偏轉(zhuǎn)可以得出了一個(gè)結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生并伴隨有電流的流動(dòng)，電流大小和連接處的溫度相關(guān)聯(lián) 【 1】 。 圖 212 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)方案的確定 現(xiàn)在對(duì)上述兩種方案進(jìn)行比較，由系統(tǒng)框圖可以得出方案一所需電路比較復(fù)雜，而且測(cè)量出的溫度值不精確，這樣就可能會(huì)造成非常大的誤差。二是利用專用的時(shí)鐘芯片。工業(yè)測(cè)溫大都要求精度較高的溫度傳感器。 錢可元，高精度熱電偶溫度變送器， PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION, Vol. 24, No. 8, Aug. , 20xx。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 指導(dǎo)教師評(píng)閱書 指導(dǎo)教師 評(píng)價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格