基于热电偶测温电路设计论文Word下载.docx
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日期:
论文题目:
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、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:
DESIGNOFTEMPERATUREMEASURINGCIRCUITBASEDONTHERMOCOUPLE
Abstract:
Thispaperdescribesthedesignofthemeasurementcircuitbasedonthermocouple.Inthispaper,themax6675chipisusedtosolvetheproblemoftemperaturecompensation.Collectmorethantwotemperaturedata,throughtheinitialtemperaturedifferencebetweenthefrontandbacktemperature,calculatedthevalueoftemperature.
TheapplicationofthermocouplecoldjunctioncompensationandtemperatureconversionchipMAX6675,STC89C52microcontroller,LCD1602componentsandktypethermocoupletheaccuracyoftemperaturemeasurementcanreach0.3.Theprimarytaskofthesystemistocollectthetemperaturebythethermocouple.Afterthedataprocessing,itiscompensatedbytheMAX6675coldend.Finally,thetemperaturemeasurementdataispresentedontheLCD1602afterthesinglechipprocessor.Finally,thesystemdebuggingsimulation,completeworks.
Keywords:
SCM;
Thermocouple;
ColdJunctionCompensation
目录
摘要I
Abstract........................................................................................................................II
1绪论1
1.1课题背景1
1.2工业生产领域的使用1
1.3课题的设计目标1
2系统原理概述3
2.1热电偶测温基本原理3
2.2硬件组成原理3
2.3热电偶冷端补偿方案......................................................................................4
2.4芯片MAX6675功能简介4
3硬件设计5
3.1系统MCU设计与电路分析5
3.1.1系统MCU的简介分析5
3.1.2主控制器MCU简介5
3.1.3主控制器电路设计6
3.2显示接口电路设计6
3.2.1FYLCD1602主要参数6
3.2.2FYLCD1602显示功能说明7
3.3温度采集电路设计8
4系统软件思路设计9
4.1开发软件平台9
4.2主要编程思想9
4.3温度检测传感器驱动程序设计10
4.4系统误差的调试10
4.5显示程序设计10
4.6温度采集转换程序设计12
5系统测试部分13
结语14
参考文献15
致谢16
1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,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理,为LCD1602液晶显示电路提供数据。
2系统原理概述
2.1热电偶测温基本原理
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。
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2-2MAX6675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。
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。
单片机还叫做微控制器,它属于最小的计算机体系。
它的质量轻,体积小,开发便利,减轻了简单电路设计学习时的复杂程度。
3.1.3主控制器电路设计
系统用的主控制器是STC89C52,该芯片有40个引脚。
此设计由5V直流稳压电源供电。
电路由复位和晶振电路构成。
复位电路是在单片机的引脚RST上接上电阻与电容,达到单片机的复位。
取用11.0592MHz无源晶振作为晶振电路,两个30pF电容达到并联谐振的效果。
最小系统外围电路如图3-2所示。
图3-2最小系统外围电路
3.2显示接口电路设计
3.2.1LCD1602主要参数
主要参数如表3-1所示。
表3-1LCD1602主要参数表
项目
参考值
逻辑工作电压(Vdd)
+4.8~+5.2V
LCD驱动电压(Vdd-Vo)
+3.0~+5.0V
工作温度(Ta)
-20~+70℃(宽温)
储存温度(Tsto)
-30~+80℃(宽温)
工作电流(背光除外)
1.7mA(max)
工作电流(背光
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- 基于 热电偶 测温 电路设计 论文