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1、密 级 公 开 学 号201340513161衡水学院毕业论文（设计）基于热电偶的测温电路设计论文作者：张天指导教师：侯晓云系别：物理与电子信息系专业电子信息工程年级：2013级提交日期：2017年4月18日答辩日期：2017年5月05日毕业论文（设计）学术承诺本人郑重承诺：所呈交毕业论文（设计）为本人在导师指导下做出的钻研任务以及取得钻研成果。除了文中致谢的地方和特别加以标注外，论文（设计）;中不存在抄袭状况，论文（设计）中不含有其他人曾经发表的研究成果，也不包括别人或其余教学机构获得的研究成果。作者签名： 日 期： 毕业论文（设计）使用授权的说明本人理解并恪守衡水学院的相关保留、运用毕业论
2、文（设计）的规则。即：学校有权保留或向相关部门送交毕业论文（设计）原件或复印件，容许论文（设计）被查阅或借阅；学校能够公开论文（设计）整体或部分内容，可以缩印、取用影印或别的复制手段保存论文（设计）及相干材料。作者签名： 指导教师签名： 日 期： 日 期： 2013级电子信息工程专业毕业论文（设计）论文题目：基于热电偶的测温电路设计摘 要：此文阐述了基于热电偶的测量电路设计，文中针对测温冷端补偿问题，采用了MAX6675芯片。采集两个以上的温度数据，通过初始前后温度的差值关系，计算得到温度的数值。此文应用热电偶以及冷端补偿温度转换芯片MAX6675、STC89C52单片机、LCD1602组件、
3、K型热电偶。温度测量精度可以达到0.3。系统的首要任务是通过热电偶进行温度的采集，数据处理后经MAX6675冷端补偿，最终温度测量数据通过单片机处理后在LCD1602上呈现出来。最后进行系统上的调试仿真，完成作品。关键词：单片机； 热电偶； 冷端补偿 TITLE: DESIGN OF TEMPERATURE MEASURING CIRCUIT BASED ON THERMOCOUPLEAbstract: This paper describes the design of the measurement circuit based on thermocouple. In this paper,
4、 the max6675 chip is used to solve the problem of temperature compensation. Collect more than two temperature data, through the initial temperature difference between the front and back temperature, calculated the value of temperature. The application of thermocouple cold junction compensation and t
5、emperature conversion chip MAX6675, STC89C52 microcontroller, LCD1602 components and k type thermocouple the accuracy of temperature measurement can reach 0.3. The primary task of the system is to collect the temperature by the thermocouple. After the data processing, it is compensated by the MAX667
6、5cold end. Finally, the temperature measurement data is presented on the LCD1602after the single chip processor. Finally, the system debugging simulation, complete works.Key words: SCM; Thermocouple；Cold Junction CompensationI2013级电子信息工程专业毕业论文（设计）目 录摘 要IAbstract. II1 绪论11.1 课题背景11.2 工业生产领域的使用11.3 课题
7、的设计目标12 系统原理概述32.1 热电偶测温基本原理32.2 硬件组成原理32.3 热电偶冷端补偿方案.42.4 芯片MAX6675功能简介43 硬件设计53.1 系统MCU设计与电路分析53.1.1 系统MCU的简介分析53.1.2 主控制器MCU简介53.1.3 主控制器电路设计63.2 显示接口电路设计63.2.1 FYLCD1602主要参数63.2.2 FYLCD1602显示功能说明73.3 温度采集电路设计84 系统软件思路设计94.1 开发软件平台94.2 主要编程思想94.3 温度检测传感器驱动程序设计104.4 系统误差的调试104.5显示程序设计104.6 温度采集转换程
8、序设计125 系统测试部分13结语14参考文献15致谢16IIIV1 绪论1.1 课题背景当今现世，科学技术迅速发展的同时也促进了传感器、单片机和微机控制等高科技技术的深层次发展。当遇见有测温的需求的情况时，可以通过热电偶的相关功能来实现，并且能够快速、秘密的将信息进行传输，与传统的各类传感器相比，这个方法更加方便、容易。基于热电偶测量温度系统的重要组成部分，监测功能通过屏幕数据显示来实现，该系统有着十分强大的功能，可靠度、智能水平等也比较高，同时安装方便且具有较好的普适。 而且随着现代工业的发展，温度测量涉及很多领域。基于热电偶的测温系统，用热电偶对温度进行来反馈。电路采用不同类型的热电偶，
9、热电偶温度范围广，其优势大大提高了测温精度，热电阻传统的方式数据不精确。基于热电偶的测温系统，逐步成为社会应用主流。1.2 工业生产领域的使用国民经济发展，温度检测技术也在不断的加强。跟温度息息相关的行业发展呈现不同态势。国外是钢铁行业发展迅速。英国是工业革命发源地，一般采用高精度温度测量炼钢，而且效率大大提高。并且全方位的安装了温度和其他检测装置，尽可能加大纯钢率。日本，法国，荷兰制造业发展也很迅速，比如冰箱，空调。国外的温检装置相对较好，优点集中，耐用易上手。国内的有关温检行业发展较快，一些检测温度的产品应运而生。相比国外的温度制品来说，国内的种类繁多的温度控制仪，种类结构各异，但是也有很
10、大进步。正由于如此，很多国内优秀的钢铁制造业火速崛起，渐渐的成为中国经济发展的带头先锋。根据国内外的发展状况，工业制造业用的温度检测装置有很广阔的发展空间，对经济行业来说有很重要的作用。1.3 课题的设计目标采用传感器技术，信号处理原理技术和单片机的应用技术。K型热电偶具有测量温度范围广、测试场合随性通用、内部电路通俗易懂。用热电偶实现温度的检测，将温度信号通过传感器进行信号的采集并通过MAX6675芯片转换成数字信号，再依靠单片机AT89C2051进行数据的剖析和处第 1 页 共 16 页理，为LCD1602液晶显示电路提供数据。第 2 页 共 24 页2 系统原理概述2.1 热电偶测温基本
11、原理 热电势效应是热电偶测温的内在原理，热电势产生的基础是闭合回路内有电流产生，形成温度差。应用两种热电极，温度高的一端为温端，温度低端为冷端，冷端通常为恒温。感知热源后，传感器把感知常数转化为电压，外围电路芯把电压变换为数字量，最后传送到MCU。这样测得热电动势后即可知晓被测物体的温度。当两种有差别的导体形成闭合回路时，将一个节点置于温度为T另一个节点至于温度为T0的热源环境中，则该回路内发生热电势效应。热电势的取值反应两点温度的差值，T0不变，热电势会随温度T变化。内部得到热电势的取值，而由此可以得到温度T的数值。K型热电偶是工业常用的工具，能够测量各种生产中0到1300区间任何物质的温度
12、。这种小装备可将温度量转换成电压的，它结构简略，有较高的精度、较高的稳定性，广泛温度测量范围，在温度测量中占据极高的地位。2.2 硬件组成原理温度传感器采集电路、MAX6675芯片温度补偿电路、STC89C52单片机管控电路、LCD1602显示电路作为硬件主要部分。为了排除外界的干预信号，经双绞线使K型热电偶经与MAX6675芯片相连。采取STC89C52单片机对具备冷端补偿功能的转换芯片MAX6675进行控制，把MAX6675芯片经过SPI传输的数据。显示电路由STC89C52单片机通过锁存器对数码管控制，再通过数码管显示出来。硬件组成原理图如图2-1所示。2.3 热电偶冷端补偿方案一种通俗
13、的芯片MAX6675，可以和热电偶搭配使用，用来弥补A/D转换、数字化测量以及冷端缺失的问题。由于内带有LE敏感二极管，可以很容易监测到温度变化，通电状态下即会产生数据电压，数模转换器可以将补偿电压转换为温度，也可以将热电势转变为电压，相加后从串行接口输出的测量数据，很简便的就得到所测得温度数据。图2-1 硬件组成原理图2.4 芯片MAX6675功能简介MAX6675是美国生产的作为热电偶感温测量冷端补偿的专用芯片，通过对热电势作数据处理，达到信号放大数字化测量的效果。由于拥有很高实用性，普遍应用于工业仪表领域等。其内部结构框如图2-2。图2-2 MAX6675内部结构框图3 硬件设计3.1 系统MCU设计与电路分析3.1.1 系统MCU的简介分析系统硬件部分主要分为K型热电偶冷端补偿组合，液晶屏显示，MCU构成的三大组成部分。根据系统主要实现的功能，基于热电偶测温电路测量装置的总体构架框图都是以单片机为中心，在其基础上与其他模块进行链接，组成最后完整的系统构架。系统构架如图3-1所示。LCDK型热电偶MAX6675MCU图3-1 系统构架图3.1.2 主控制器MCU简介单片机是高性能的微处理器，它还叫做微控制器，带有可删除只读存储器。CPU、内存、总线、外存、接口、定时器、实时时钟等都集成在一块芯片上。单片机还叫做
