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1、 wordword 范文范文 摘摘 要要 温度是表征物体冷热程度的物理量 在工农业生产和日常生活中 对温度的测量 控制始终占据着重要地位 温度传感器应用范围之广 使用数量之大 也高居各类传 感器之首 本文使用温度传感器设计了一个完整的测温系统 该系统所采用的温度传感器为 热电偶 A D 转换器件为 ADC0809 微型计算机采用的是 MCS 51 单片机 系统将温度 变换 显示和控制集成于一体 用软件实现系统升 降温的调节 控制采用了模糊控 制原理对系统进行控制 设计的系统所满足的技术指标 测温范围为 500 800 响应时间为小于等于 1s 误差范围为 5 5 关键词关键词 热电偶 A D
2、转换 模糊控制 ABSTRACTABSTRACT Temperature is the physical quantity of symptom object cold hot level In the daily life and production of industry and agriculture occupy important position all along for the measure control of temperature Temperature sensor application broad scope and use big quantity also
3、hold the head of each kind of sensor high This paper uses temperature sensor and has designed is a and complete to measure warm system The temperature sensor adopted by this system is thermocouple the converter of A D is ADC0809 what personal computer adopt is that MCS 51 only flat machine System al
4、ternates temperature shows and controls to be more integrated than one body realizes system with software to rise cool down regulation control has adopted vague control principle as system controls The technical index of design satisfied by system Measure warm scope is 500 800 respond time to be sma
5、ller than is equal to 1 s scope is error 5 5 KeywordKeyword Thermocouple Conversion of A D Vague to control wordword 范文范文 wordword 范文范文 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论 1 1 第二章第二章 系统设计系统设计 2 2 第三章第三章 硬件结构及分析硬件结构及分析 4 4 3 1 温度检测元件 热电偶 4 3 1 1 热电偶的特性 4 3 1 2 热电偶的基本定律 5 3 1 3 热电偶测温 6 3 2 电源电路 9 3 3 测量电路 10 3 4 滤波电路 1
6、1 3 5 控制电路 12 3 6 A D 采集部分原理 13 3 6 1 A D 转换器概述 13 3 6 2 逐次逼近式 A D 转换原理 13 3 7 显示部分原理 15 3 8 键盘部分的应用 16 3 8 1 键盘的工作原理 16 3 8 2 矩阵式按键接口 17 3 8 3 键盘 显示器组合接口 19 第四章第四章 控制软件及流程控制软件及流程 2 22 2 4 1 键盘 显示及 A D 转换 22 4 2 控制程序 24 4 2 1 控制程序原理 24 4 2 2 模糊控制在该系统中的实现 25 总总 结结 2929 致致 谢谢 3030 参考文献参考文献 3131 wordwo
7、rd 范文范文 第一章第一章 绪论绪论 检测与传感是实现单片机控制的关键环节 它与信息系统的输入端相连 并将检 测的信号输送到信息处理部分 是单片机控制系统的感受器官 在科学实验和生产实际中 很多物体和现象具有明显和稳定的数量特征 我们可 以通过测量和计算 确定该量的大小 并用数字给出结果 还有一些物体特征数量较 少 或某些现象不十分明显 常常被很多其他量或现象所掩盖 能否检出这些被掩盖 量的存在 进而得出这些量的大小数值 都需要传感和检测技术 在科学技术的研究 工业生产应用的过程中 对这些量不仅要进行测量 而且要对其进行控制 变换 传 输 显示等 在实践的过程中 人们逐步认识到电量具有易测等
8、许多优点 而且大多 非电量可以精确的转化为电量 这就是所谓的非电量测量技术 在单片机控制系统中 信号检测主要就是应用这种非电量测量技术 本文就是采用了非电量测量技术 用热电偶将温度这一非电量转化为电量 在通 过信号调理电路对输出信号进行放大 滤波 并送 A D 转换 最后送单片机处理并实 现对后续电路的控制 在加热过程中 我们采用了可控硅调压控制的方案 因为可控硅控制方法简单 元件的性能可靠 使用时不易损坏 且成本较低 故在设计中采用了可控硅元件进行 调压 加热对象为电阻性元件 如碳棒等 由于被控对象是温度 且恒温箱体的热容量大 热惯性大 在加热过程中容易产 生超调和震荡现象 控制精度难以实现
9、 本设计采用模糊控制的方法 不仅控制程序 较为简单 而且能达到较好的控制效果 wordword 范文范文 第二章第二章 系统设计系统设计 该系统的基本组成如图 2 1 所示 传 感 器 放 大 器 滤 波 器 A D 转换 器 加热 装置 单 片 机 键盘 显 示 图 2 1 系统原理框图 如上图所示 本系统由传感器 放大器 滤波器 A D 转换电路 单片机及键盘 和显示电路组成 温度参数是不能直接测量的 一般只能根据物质的某些特性值与温度之间的函数 关系 通过对这些特性参数的测量间接的获得 温度传感器的基本工作原理正是利用 了这一性质 随着科学技术的发展 现已开发出种类繁多的温度传感器 常用
10、的温度 传感器由 P N 结温度传感器 热敏电阻温度传感器 集成温度传感器 热电阻及热电 偶温度传感器等 其中 P N 结温度传感器有较好的线性度 热时间常数约 0 2s 2s 灵敏度高 其测温范围为 50 50 其温度与压降的关系如图 2 2 所示 这种温度传感器 的缺点是 同一型号的二极管或三极管的特性不一致 热敏电阻是电阻式传感器 它利用阻值随温度变化的特性来测量温度 一般把由 金属氧化物陶瓷半导体材料经成型 烧结等工艺制成的测温元件叫做热敏电阻 热敏 电阻的非线性严重 稳定性差 不可用于精确测量 主要用于电路温度补偿和保护 集成温度传感器实质上是一种集成电路 它的线性好 灵敏度高 体积
11、小 使用 方便 但其测温范围窄 只可测 180 以下的温度 图 2 2 二极管的 V T 特性 热电阻的基本材料有铂 铜和镍 其阻值随温度的升高而增大 其中铂电阻有很 wordword 范文范文 好的稳定性和测量精度 测温范围宽 为 200 600 但价格高 铜电阻测温范围 窄 为 50 150 热电偶测温范围宽 一般为 50 1600 最高的可达 2800 并且有较好的 测量精度 另外 热电偶已标准化 系列化 易于选用 可以方便的用计算机做非线 性补偿 因此应用很广泛 因为该系统测温范围为 500 800 所以经比较采用热 电偶作为温度传感器 热电偶使用时用二极管构成温度补偿电路 二极管的线
12、性度好 且用这种方法构 成的补偿电路与以往电路比较 性价比高 热电偶的输出信号较小 所以放大器选用 低失调低漂移运放 OP 07 组成增益可调的差动结构 该差动结构一方面用于放大热 电偶的输出信号 另一方面用于与二极管构成的温度补偿电路的输出值相减 因为热电偶的输出信号小 所以有一点干扰也会对输出产生很大影响 该系统的 干扰主要以 50HZ 及其以上的频率的干扰为主 所以采用两级低通滤波器滤除干扰 滤波器用的是有源低通滤波 其转折频率为 10HZ 系统的设计指标要求测量精度在 5V 5V 范围内 响应速度为小于等于 1mS ADC0809 为逐次逼近式 A D 转换器 转换精度约为 1 256
13、 转换速度约为 120uS 所以选用 ADC0809 完全可以满足系统要求 通过单片机完成键盘控制 显示及对加热系统的控制 键盘采用 4 4 矩阵式键盘 用四个数码管显示温度值 采用动态显示 对加热装置的控制通过单片机控制可控硅的导通角来完成 因为可控硅控制方法 简单 性能可靠 不易损坏且成本较低 故在设计中采用了可控硅元件进行调压来控 制加热 加热对象为电阻性元件 如碳棒等 控制原理采用模糊控制 因为被控对象是温度 且恒温箱体的热容量大 热惯性 大 在加热过程中容易产生超调和震荡现象 控制精度难以实现 本设计采用模糊控 制的方法 不仅控制程序较为简单 而且能达到较好的控制效果 wordwor
14、d 范文范文 第三章第三章 硬件结构及分析硬件结构及分析 3 13 1 温度检测元件温度检测元件 热电偶热电偶 3 1 13 1 1 热电偶的特性热电偶的特性 基于热电效应原理工作的传感器称为热电偶传感器 简称热电偶 热电偶的测温 范围宽 一般为 50 1600 最高的可达 2800 并且有较好的测量精度 另 外 热电偶已标准化 产品系列化 易于选用 可以用模拟法调整电路或仪表 也可 以方便地用计算机作非线性补偿 因此它是目前接触式测温中应用最广的热电式传感 器 如图 3 1 所示 两种导体 或半导体 A 或 B 的两端分别焊接或绞接在一起 形 成一个闭合回路 若两个接点处于不同的温度 导体
15、A 和 B 的电子的逸出电位不同 即逸出功不同 电子密度不同 因而在他们的接触面处电子向对面流出的量不同 一面有多余电子 另一面缺少电子 便产生接触电动势 称为热电势 在回路中产 生电流 图中导体 或半导体 A 和 B 称为热电极 它们组成热电偶 AB 测温时接点 1 置于被测温度场中 称测温端 或工作端 热端 接点 2 一般处于某一恒 定温度 称参考端 或自由端 冷端 A A B T T0 1 2 图 3 1 热电效应示意图 热电偶产生的热电势与两个电极的材料及两个接点的温度有关 由单一导体的 温差电势和两种导体的接触电势组成 通常写成 0 TTEAB 温差电势是指一根匀质的金属导体 当两端
16、的温度不同时 其内部产生的电动 势 温差电势的形成是由于导体内高温端自由电子的动能比低温端自由电子的动能大 这样 高温端自由电子的扩散速率比低温端自由电子的扩散速率大 使得高温端因失 去一些电子而带正电 低温端因得到一些电子而带负电 从而两端形成一定的电位差 根据物理学推导 当导体 A 两端的温度分别为 T 时 温差电势可由下式表示 0 T 3 1 dtTTE T T AA 0 0 式中 导体 A 的温差系数 A wordword 范文范文 同理导体 B 的温差电势为 3 2 dTTTE T T BB 0 0 当 A B 两种金属接触在一起时 由于两种金属导体内自由电子密度不同 再结 点处就会发生电子迁移扩散 若金属 A 的电子密度大于金属 B 的电子密度 则 A N B N 由金属 A 扩散到金属 B 的电子数要比从金属 B 扩散到金属 A 的电子数多 这样 金属 A 因失去电子而带正电 金属 B 因得到电子而带负电 于是在接触面处形成电场 此 电场将阻止电子由金属 A 进一步向金属 B 扩散 直到扩散作用与电场的阻止作用相等 时 这过程便处于动态平衡 此时 在 A B 两金属的接触
