【正文】 到實時測量、接口轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜等問題 ,而隨著計算機測控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域的普遍應(yīng)用 ,溫度參數(shù)的微機化測量與控制已成為必然趨勢。②冷端補償 :熱電偶輸出的熱電勢為冷端保持為 0℃時與測量端的電勢差值 ， 而在實際應(yīng)用中冷端的溫度是隨著環(huán)境溫度而變化的 ， 故需進行冷端補償。 但是將熱電偶應(yīng)用在基于單片機的嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域時 ， 卻存在著以下幾方面的問題 [2]。所以用溫度傳感器一般都存在著對氣體溫度變化響應(yīng)較慢的問題。工業(yè)常用的精度較高的溫度傳感器有鉑熱電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器等。這些常用溫度傳感器一般的溫度測 量中可以滿足響應(yīng)速度的問題。因此針對以上問題就有人提出溫度快速測量的思想。 關(guān)鍵詞 溫度傳感器 熱電偶 熱時間常數(shù) 冷端補償 II ABSTRACT This design describes the thermocouple temperature sensor based on the rapid temperature measurement system. The temperature signal is converted into digital signals by useing conversion chip max6675 and ktype thermocouple, conveying data via serial munication simulation spi in processing the data through the microcontroller, the final data from the digital tube display This design uses a temperature conversion chip MAX6675， Ktype thermocouple, 89C51microcontroller, LED and other ponents, design corresponding temperature acquisition circuit, temperature converter circuit, the LED display circuit. With the hardware give out The corresponding software design, temperature measurement accuracy up to ℃ ． The system works is: first acquisition thermocouple temperature data through the Treatment of the of the MAX6675 internal circuit and be then sent to 89C51 Aim for rapid algorithm processing. Finally, the LED circuit shows the measurement temperature values. In the last, the design of the system was proteus debugging and simulation,achieve the design requirements. KEY WORDS Temperature sensor Thermocouple Thermal time constant Cold junction pensation 目 錄 摘 要 .............................................................. II ABSTRACT .............................................................. II 第 1 章 緒論 ........................................................... 1 第 2 章 系統(tǒng)原理概述 ................................................... 2 熱電偶測溫基本原理 ............................................. 2 熱電偶冷端補償方案 ............................................. 2 分立元氣件冷端補償方案 .................................. 2 集成電路溫度補償方案 .................................... 3 方案確定 ................................................ 4 硬件 組成原理 .................................................... 4 軟件系統(tǒng)工作流程 ................................................ 4 第 3 章 元件和軟件介紹 ................................................ 6 單片機選擇及最小系統(tǒng) .......................................... 6 熱電偶介紹 .................................................... 7 K 型熱電偶概述 ........................................... 7 數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換芯片 MAX6675 簡介 .................................. 7 冷端補償專用芯片 MAX6675 性能特點 ........................ 8 冷端補償專用芯片 MAX6675 溫度變換 ........................ 9 KEIL 軟件仿真軟件介紹 .......................................... 9 PROTEUS 硬件仿真軟件介紹 ...................................... 10 第 4 章 程序設(shè)計及硬件仿真 ........................................... 11 數(shù)據(jù)的采集 ................................................... 11 數(shù)據(jù)傳輸部分 ................................................. 11 數(shù)據(jù)處理部分 ................................................. 14 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 ............................................... 15 進制轉(zhuǎn)換 ............................................... 17 顯示部分程序及仿真 ........................................... 19 第 5 章 系統(tǒng)仿真 ..................................................... 23 結(jié) 論 ................................................................. 25 參考文獻 .............................................................. 26 附 錄 .............................................................. 27 致 謝 .............................................................. 34 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 緒論 溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)，對溫度的測量在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、機械制造和食品加工、國防、科研等領(lǐng)域中有廣泛地應(yīng)用。 本系統(tǒng)的工作流程是：首先熱電偶采集溫度，數(shù)據(jù)經(jīng)過 MAX6675 內(nèi)部電路的處理后送給單片機進行算法處理，最后通過數(shù)碼管電路顯示出測量溫度。 本文采用了帶有冷端補償?shù)臏囟绒D(zhuǎn)換芯片 MAX667 K 型熱電偶、 89C51單片機、數(shù)碼管等元器件設(shè)計了相應(yīng)溫度采集電路、溫度轉(zhuǎn)換電路、溫度數(shù)碼管顯示電路。 作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 I 摘 要 本文主要介紹了基于熱電偶溫度傳感器的 測溫系統(tǒng)的設(shè)計。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士論文評選機構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本人完全意識到本聲明的法律后果 由本人承擔(dān)。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的數(shù)碼管顯示的 K型熱電偶溫度計的設(shè)計與仿真 學(xué)院 (系 ): 信息工程學(xué)院 專業(yè)班級 : 信息工程 xxxx 班 學(xué)生姓名 : xx 指導(dǎo)教師 : xx 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。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 作者簽名： 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)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 本學(xué)位論文屬于 保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書 不保密囗 。 利用轉(zhuǎn)換芯片MAX6675 和 k 型熱電偶，將溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過模擬 SPI 的串行通信方式輸送數(shù)據(jù)，在通過單片機處理數(shù)據(jù)，最后由數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。結(jié)合硬件電路給出了相應(yīng)的軟件設(shè)計，測溫精度可達到 ℃ 。本設(shè)計最后對系統(tǒng)進行了 proteus 的調(diào)試和仿真，實現(xiàn)了設(shè)計的要求。在某些特殊的場合對溫度的檢測速度有很高的要求，例如：在測量汽車發(fā)動機吸入空氣的溫度的時候，就要求熱響應(yīng)時間小于 1s；航天飛機的主發(fā)動機的溫度測量要求 內(nèi)完成等。 通常用來測量溫度的傳感器有熱電阻溫度傳感器、熱敏電阻、熱電偶、半導(dǎo)體溫度傳感器等幾種。但在特殊的場合就不能達到快速檢測的要求，例如在氣體溫度測量時候，由于溫度傳感器自身的熱滯特性，而氣體傳熱過程又比較緩慢，氣體溫度測量就有很大滯后。鉑熱電阻具有溫度測量范圍大、重復(fù)性好、精度高等 特點，但是響應(yīng)不是很快，特別是在對氣體溫度測量時至少要幾秒鐘 1]。在對溫度實時性測量要求比較高的系統(tǒng)，運用常用溫度測量方法很難做到對溫度的快速測量，對系統(tǒng)的精度影響就很大。①非線性 ： 熱電偶輸出熱電勢與溫度之間的關(guān)系為非線性關(guān)系 ,因此在應(yīng)用時必須進行線性化處理。③數(shù)字化輸出 ： 與嵌入式系統(tǒng)接口必然要采用數(shù)字化輸出及數(shù)字化接口 ， 而作為模擬小信號測溫元件的熱電偶顯然無法直接滿足這個要求。因此我們必須解決對熱電偶測量信號的放大調(diào)理、非線性校正、冷端補償、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字輸出接口等一系列復(fù)雜的問題 ,以及解決模擬與數(shù)字電路硬件設(shè)計過程和建表、查表、插值運算等復(fù)雜的軟件編制過程 ,以達到使電路簡化 ,成本減少 ,增加系統(tǒng)可靠性的目的。采 用帶有冷端補償?shù)臏囟绒D(zhuǎn)換芯片 MAX667 K 型熱電偶、 89C51 單片機、數(shù)碼管等元器件設(shè)計出相應(yīng)溫度采集電路、溫度轉(zhuǎn)換電路、數(shù)碼管顯示電路。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第 2 章 系統(tǒng)原理概述 熱電偶測溫基本原理 熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路 [2]，當(dāng)兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過 ，此時兩端之間就存在熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。根據(jù)熱電動勢與溫度的函數(shù)關(guān)系制成熱電偶分度表；分度表是自由端溫度在 0℃時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。因此，在熱電偶測溫時，可接入測量儀表，測得熱電動勢后即可知道被測介質(zhì)的溫度。若熱電偶冷端的溫度保持一定，這時熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。若測量時，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將影響嚴重測量的準確性。 分立元氣件冷端補償方案 方案一的熱電偶冷端溫度補償器件是由分立元件構(gòu)成的 ,其體積大 ,使用不夠方便 ,而且在改變橋路電源或熱電偶類型時需要重新調(diào)整電路的元件值。其系統(tǒng)框圖如圖 。一方面利用內(nèi)置溫度敏感二極管將環(huán)境