基于单片机和K型热电偶的温度测量仪表设计.doc

概述 1.1题目名 基于单片机和K型热电偶的温度测量仪表设计 1.2功能和技术指标要求 （1）温度测量范围：室温~200℃； （2）温度检测元件：K型分度号热电偶； （3）具有热电偶冷端温度自动补偿功能； （4）温度测量精度：1℃±FS*2%； （5）温度显示：LED或LCD数字显示，显示分辨率0.1℃ （6）具有温度上限、下线设置功能，当温度测量值越限时，进行声光报警； （7）电源：电网AC220V, 要求在电网电压变化±15%范围内能够正常工作。 1.3国内外相关情况概述 温度的测量的历史：第一个温度传感器是伽利略做出来的。而温度测量的里程碑是由法勒海特设计的水银温度计。1740年瑞典人摄氏提出在标准大气压下，把冰水混合物的温度规定为0度，而水的沸腾度为100度。温度测量在保证产品的质量，节约能源，安全生产起到至关重要的作用。技术现状有点到线，线到面温度分布的测温技术；由表面到内部的测温技术。发展趋势是由于环境的多样化，复杂化，测温对象的多样化，智能检测成为现在温度测试的趋势。所以要加强新工艺的开发；向着智能化发展。 技术方案 2.1温度测量的基本方法与原理 常见的温度测量方法和测温原理有：接触式，原理是热胀冷缩，这种方法测温方便。液体式（如毛细管，水银温度计），原理是受热，液体膨胀系数变大，从而液体上升。这种方法测温比较准确。 2.2总技术方案 温度测量仪表功能结构 先读取环境温度，热电偶测得温度经过ADC转换器变成数字，测得冷端温度，用补偿法再计算出温度值，送到显示器显示。如果温度超过上限设置，下限设置则蜂鸣器报警，且LED灯变红。 硬件设计 3.1热电偶放大器设计 冷端补偿专用芯片MAX6675的温度读取 芯片MAX6675采用标准SPI串行外设总线与MCU接口，MAX6675只能作为从设备。 温度值与数字对应关系为:温度值=1023.75×转换后的数字量/4095 3.2热电偶冷端温度补偿方法及电路 冷端补偿法：测冷端温度 补偿法 再计算出温度值 送到显示器 （循环） LCD显示（循环） ASC码 电路： 3.3ADC电路 由MAX6675完成AD转换。 3.4稳压电源电路 学生电源。 3.5微处理器 STC52单片机，芯片MAX7765；按键；显示系统采用四位共阳极数码管7SEG-MPX4-CA，报警电路由PNP型三极管Q1和蜂鸣器构成。 3.6总体电路原理图 3.7硬件调试 用热电偶采集温度，把采集信号送到MAX7765中，在MAX6675中进行AD转换成数字信号，把数字信号送到STC52单片机进行处理，再送到显示屏显示。 软件设计 4.1软件功能说明 具有热电偶冷端温度自动补偿功能； 具有温度上限、下线设置功能，当温度测量值越限时，进行声光报警； 4.2软件总流程 开始，初始化52，AD初始化启动AD数值滤波（取平均值），调用采集转换子程序，用补偿法计算出温度值，检测是否超量程，超过量程则调用报警程序报警，否的话就继续调用子程序进行循环。 是 否 4.3各功能软件 #include reg52.h//头文件 #include intrins.h//_nop_();延时函数用 #define uchar unsigned char //用uchar代替unsigned char，1字节0-255 #define uint unsigned int //用uint代替nsigned int，2字节0-26653 sbit SO=P1^0; //P1.0口与SO相连 sbit SCK=P1^1; //P1.1口与SCK相连 #include reg52.h//头文件 #include intrins.h//_nop_();延时函数用 #define uchar unsigned char //用uchar代替unsigned char，1字节0-255 #define uint unsigned int //用uint代替nsigned int，2字节0-26653 sbit SO=P1^0; //P1.0口与SO相连 sbit SCK=P1^1; //P1.1口与SCK相连 sbit CS=P1^2; //P1.2口与CS相连 sbit buzzer=P1^6; //P13.6 s声光报警 uint j,h; float wendu;//4字节（6位数字） uint Re_Convert();//热电偶数据读取，返回温度 void Disp_temp();//温度显示 uchar qian=0,