焊接温度场实时检测系统的研究

焊接温度场实时检测系统的研究

摘要：针对焊接过程温度变化快、升温曲线斜率大的特点，利用传感器技术和计算机数据采集技术，采用Ｃ＋＋

语言编写检测系统的数据采集与处理软件，综合开发了一套焊接温度场实时检测系统。实验结果表明，该系统能够很好地对焊接温度场进行多路实时采集与处理，为研究焊接过程温度场的分布提供了一种先进的测试手段。

关键词：焊接温度场；检测系统；实时采集

在焊接过程中，由于焊接热源在不断地移动，因此焊件上各点的温度每一瞬时也都在变化，但这种变化还是有规律的。某一瞬时工件上各点的温度分布成为温度场。温度场的分布情况可以用等温线来表示或等温面来表示。焊接温度场反映了复杂的焊接热过程，而热过程决定了焊缝熔化结晶、变形、应力等状况，这几个因素又影响到熔合、裂纹、组织等与焊接质量有关的指标，故焊接温度场分布能全面和深入地反映焊接质量，获得焊接过程的动态温度场，对于制定、评定和优化焊接工艺具有重要的意义［１－２］

焊接温度场是一个动态温度场，由于加热过程往往很快，场中各点温度变化率大，又容易受到电磁辐射的干扰，因此测定焊接温度场是一个难度很大的问题［３］。测定焊接温度场的传统方法是使用热电偶和Ｘ－Ｙ函数记录仪。该方法实时性差、精度低。计算机软硬件技术的飞速发展为焊接温度场的检测提供了新的方法和途径。结合先进的计算机软硬件技术，笔者编写了一套焊接过程温度场检测和分析软件。该系统能够对焊接过程温度场参数进行采集、处理和计算，为焊接过程温度场动态检测提供了一种先进的检测手段。

１硬件系统设计

１测温系统的硬件装置

检测系统的硬件部分主要由以下几部分组成：

温度传感器、温度变送器、接线端子板、数据采集卡和工控机。温度传感器采用Ｋ型镍铬－镍硅热电偶，测温范围０～１１００℃，热电偶丝直径０．３ｍｍ；温度变送器主要包括隔离放大电路和温度补偿电路。数据采集卡采用研华ＰＣＬ－８１８ＬＳ采集卡。

１．２冷端温度补偿装置

在通常的工程测量中，参考端温度大都处在室温或波动的温区。此时若要准确测出实际温度，就必须采取修正或补偿措施。

由中间温度定律得知，参考端温度为ｔｎ时的热电势为：

ＥＡＢ＝（ｔ，ｔｎ）＝ＥＡＢ（ｔ，ｔ０）－ＥＡＢ（ｔｎ，ｔ０）

其中ｔ０表示０℃的温度，ｔ表示测温端的温度。由此式可知，当参考端温度不等于０℃且ｔｎ恒定不变时，ＥＡＢ（ｔ，ｔ０）是一个常数。因此，只要将测得的热电势ＥＡＢ（ｔ，ｔｎ）加上ＥＡＢ（ｔｎ，ｔ０）就可获得ＥＡＢ（ｔｎ，ｔ０）的电《热加工工艺》２００８年第３７卷第３期

金属铸锻焊技术

Ｃａｓｔｉｎｇ?Ｆｏｒｇｉｎｇ?Ｗｅｌｄｉｎｇ上半月出版

动势。图１为冷端温度补偿线路图。电桥的输出端与热电偶串连，并将热电偶的冷端与电桥置于同一温度场中。设计电桥时一般选择２０℃作为电桥平衡温度，此时ａ、ｃ两点电位相等，电桥输出电压为零。当温度不等于２０℃时，热电偶由于冷端温度变化使热电偶的输出电势产生变化量!Ｅ，此时由于Ｒ１的阻值变化使ａ、ｃ两点间电位不等（Ｒ１温度系数大，其他电阻温度系数小），电势差不为零，自动给出一个补偿电势"Ｅ。由于#Ｅ和$Ｅ补大小相等且方向相反，这样便达到自动补偿的目的［４－５

１．３测温系统的信号采集

采样信号的传输是必须精心设计的一环。因为焊接过程本身就是一个强干扰源，所采集到的信号如果不采取相应的抗干扰措施，干扰信号将与真实信号混杂，造成测量结果的失真。因此采样信号的传输应采用带屏蔽层的导线，并且屏蔽层应可靠接地。

测温过程中热电偶将温度转换成毫伏级电压信号，经过温度变送器后转换成４～２０ｍＡ电流信号。在信号的转换过程中温度补偿电路会对周围的环境温度进行补偿。再接一个２５０%的电阻可将电流信号转换成１～５Ｖ电压信号。这时将信号线连接到端子板，采集卡就可以对信号进行采集了。信号采集流程如图２所示。

２软件系统的设计

检测系统软件采用Ｃ＋＋语言编写。Ｃ＋＋语言是一种面向对象的程序设计语言，可应用于３２位Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统应用程序的开发，用Ｃ＋语言

编程可以实现用较小的代码开销，编写出高效的Ｗｉｎｄｏｗｓ执行程序［６］。本系统采用多线程技术，使采集进程与显示进程可以并行不悖的运行，从而可以快速、实时、准

确地对信号进行采集、显示和处理。其程序主界面如图３所示。主要包括两部分：一部分由工具按钮组成，用来进行参数设置、采集的启动与停止以及数据的处理等功能；另一部分是显示模块。本文将在后面详细介绍各部分功能模块。

２．１参数设置及采集模块的设计

此模块的参数主要包括数据采集起始通道、截止通道、采样频率、冷端温度等。图４就是参数设置模块的界面。其中起始通道、截止通道和采集频率的设置主要是指定采集卡以什么方式采集；而冷端温度参数的设置主要用于冷端温度补偿电路失效或者不准的情况。由热电偶温度补正法可知，我们可以在软件中设置一个变量ｔｎ（冷端温度），使这个变量值等于环境温度。在数据处理的时候程序会让测试值Ｔｊ自动加上ｔｎ就可得实际温度值Ｔ，即Ｔ＝Ｔｊ＋ｔｎ

２．２显示模块的设计

显示模块界面在程序主界面中，如图３所示。显示模块能将每个采集通道采集到的数据显示在主界面，每个通道的数据用一种颜色显示，这样就可以很清晰的看到实时温度曲线。

２．３数据处理模块地设计

数据处理模块主要负责对采集的数据进行数

学运算、去除异常数据、保存为文本文档等任务。数据处理模块的界面中包括文件列表，该模块的运行是在采集停止后进行的。其界面如图５所示。其中的文件列表可将实验中采集保存的二进制数据文件名、采集的时间等参数显示出来。在文件列表中选中一个文件后就可

以在数据处理子程序中将一个时间段的数据保存为文本文档，这样可以方便阅读、绘制曲线并进行数据分析。

３系统测试实验

在一块钛合金板上按距焊缝中心线的距离从近到远布置１、２、３共３个采集点。将电子束焊机束流设定为１２ｍＡ，焊接速度为６．４０ｍｍ／ｓ，对其进行焊接。采集频率为２０Ｈｚ，数据采集时间为２００ｓ。冷却２０ｍｉｎ后将焊件取出，以防止焊缝被氧化。

从图６可以看出，电子束焊接时同一点在加热阶段升温过程时间短、温度上升快；当温度上升到最高后，冷却阶段降温相对缓慢。从距离焊缝中心线远近来看，距焊缝中心线远的点温度上升幅度较近的点要小。这都与理论预测趋势是一样的。也可以看出本检测系统可以对焊接过程中不同点温度变化情况进行准确的检测、数据的保存和处理。

４结论

通过电子束焊接测温实验证明：温度场实时检测系统有很好的抗干扰能力；能对冷端温度进行较为精确的补偿；能很好的对焊接过程温度场进行多路数据的实时检测、采集和处理；并且能够动态实时地显示温度曲线；为焊接过程温度场的检测提供了一种先进的检测方法。

参考文献：

［１］项安，贾剑平，张华，等．基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的焊接温度场动态检测系统研究［Ｊ］．南昌大学学报，１９９９，２１（４）：１８－２０．

［２］袁少波，童彦刚，王文锋．焊接热循环曲线及相变点测试系统的实现［Ｊ］．电焊机，２００５，３５（４）：４７－５１．

［３］杨庆祥，齐俊杰，高玉魁，等．焊接温度场和应力场的计算与测试研究进展［Ｊ］．燕山大学学报，１９９９，２３（４）：２９４－２９６．［４］叶伟国．热电偶冷端温度补偿法［Ｊ］．传感器世界，２００２，（４）：２９－３１．

［５］

三零四所．热电偶［Ｍ］．北京：国防工业出版社，１９７８．［６］

宛廷闿．Ｃ＋＋语言和面向对象程序设计［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００１．

维导热物体温度场的数值模拟

传热大作业 二维导热物体温度场的数值模拟（等温边界条件） 姓名： 班级： 学号：

墙角稳态导热数值模拟（等温条件） 一、物理问题 有一个用砖砌成的长方形截面的冷空气空道，其截面尺寸如下图所示，假设在垂直于纸面方向上冷空气及砖墙的温度变化很小，可以近似地予以忽略。在下列两种情况下试计算： （1）砖墙横截面上的温度分布； （2）垂直于纸面方向的每米长度上通过砖墙的导热量。外矩形长为，宽为；内矩形长为，宽为。 第一种情况：内外壁分别均匀地维持在0℃及30℃； 第二种情况：内外表面均为第三类边界条件，且已知： 外壁：30℃，h1=10W/m2·℃, 内壁：10℃，h2= 4 W/m2·℃ 砖墙的导热系数λ= W/m·℃ 由于对称性，仅研究1/4部分即可。 二、数学描写 对于二维稳态导热问题，描写物体温度分布的微分方程为拉普拉斯方程

02222=??+??y t x t 这是描写实验情景的控制方程。 三、方程离散 用一系列与坐标轴平行的网格线把求解区域划分成许多子区域，以网格线的交点作为确定温度值的空间位置，即节点。每一个节点都可以看成是以它为中心的一个小区域的代表。由于对称性，仅研究1/4部分即可。依照实验时得点划分网格： 建立节点物理量的代数方程 对于内部节点，由?x=?y ，有 )(411,1,,1,1,-+-++++=n m n m n m n m n m t t t t t 由于本实验为恒壁温，不涉及对流，故内角点，边界点代数方程与该式相同。

设立迭代初场，求解代数方程组。图中，除边界上各节点温度为已知且不变外，其余各节点均需建立类似3中的离散方程，构成一个封闭的代数方程组。以C t 000 为场的初始温度，代入方程组迭代，直至相邻两次内外传热值之差小于，认为已达到迭代收敛。 四、编程及结果 1) 源程序 #include <> #include <> int main() { int k=0,n=0; double t[16][12]={0},s[16][12]={0}; double epsilon=; double lambda=,error=0; double daore_in=0,daore_out=0,daore=0; FILE *fp; fp=fopen("data3","w"); for (int i=0;i<=15;i++) for (int j=0;j<=11;j++) { if ((i==0) || (j==0)) s[i][j]=30; if (i==5) if (j>=5 && j<=11) s[i][j]=0; if (j==5) if (i>=5 && i<=15) s[i][j]=0; } for (int i=0;i<=15;i++)

焊接温度场及残余应力测量方法总结

焊接温度场及残余应力测量方法总结 一、焊接温度场测量方法 多年来，基于物体的某些物理化学性质（例如，物体的几何尺寸、颜色、电导率、热电势和辐射强度等）与温度的关系，开发了形式多样的温度测量方法和装置，综合温度测量的现状，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。 1、接触式测温方法 接触式测温方法的感温原件直接置于被测温度场或介质中，不受到黑度、热物理性参数等性质的影响，具有测温精度高、使用方便等优点。但是对于瞬态脉动特性的对象，接触式测温方法难以作为真正的温度场测量手段。主要是由于接触法得到的是某个局部位置的信号，如果要得到整个温度场的信号，必须在温度空间内进行合理的布点，才可以根据相应的方法（如插值法等）获得对温度场的近似。 常用的接触式测温方法有，电偶测温法。热电偶是用两种不同的导体（或者半导体）组成的闭合回路，两端接点分别处于不同温度环境中，与当地达成热平衡时会产生热电势，标定后可用来测量温度。理想的热电偶测温方法,是将参比端 E,再查分度表反置于0℃的恒温槽中,通过测量2个不同导体A和B的热电动势ab 求出被测温度t。由于让参比端保持0℃有时比较困难,实际应用中常常需要参比端恒温处理或温度补偿。热电偶测温法有几个优点:精度比较高,因为热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响；测量范围大,通常可在-50~1600℃范围内连续测量；结构简单,使用方便。但是,热电偶测温法也有一定的缺点:每次测量的点数有限(最多几个点),难以反映整个焊接温度场的情况;此外,金属的电阻和熔池中液体的流动会阻碍热传导,从而给热电偶的测量带来一定的误差。 2、非接触式测温法 非接触测温法分为两大类：一类是通过测量介质的热力学性质参数，求解温度场（如声学法);另一类是通过高温介质的辐射特性，通过光学法来测量温度场。非接触式测温方法由于测温元件不与被测介质接触，不会破坏被测介质的温度场和流场；同时，感温元件传热惯性很小，因此可用于测量不稳定热力过程的温度。其测量上限不受材料性质的影响，可在焊接等高温场合应用。目前常用的测试方法主要有以下几种: 2.1、红外热像法 随着红外技术和计算技术的发展,红外热象法测定焊接温度场成为近代一种新技术。红外热成像测温技术为非接触式测温,响应快,不破坏被测物体的温度场,可以检测某些不能接触或禁止接触的目标,红外热像技术显示出其在测试物体温度场方面的优势。在实际的测量过程中，一般先采用热电偶标定被测物体的发射率，然后再用红外热像仪测定物体的温度场。

温度检测系统设计报告.(DOC)

计算机硬件（嵌入式）综合实践 设计报告 温度检测系统设计与制作

一．系统概述 1. 设计内容 本设计主要从硬件和软件部分介绍了单片机温度控制系统的设计思路，简单说明如何实现对温度的控制，并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。还介绍了在单片机控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节，该系统主要以AT89S52单片机为核心, 同时利用DS18B20温度传感器采集温度，采用4位LED 显示管实施信息显示。 AT89S52单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统对温度进行实时采集与检测。本设计介绍的单片机自动控制系统的主要内容包括：系统概述、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、部分软件设计及主要技术性能参数。 2. 元器件选择 单片机AT89S52：1个 22uF电容：2个 电阻：1个 万能板：1个 杜邦线：若干 单排排针：若干

DS18B20温度传感器：2个 4位LED显示管：1个 二．软件功能设计及程序代码 1.总体系统设计思想框图如下： 单片机应用 软件调试 软件编程 系统测试和调试 系统集成 硬件调试 选择单片机芯片 定义系统性能指标 硬件设计 2.主程序流程图 3.DS18B20数据采集流程图

4.程序代码 ①、温度记录仪 #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> bit rec_flag=0;.",1); display(l2," ",1); eeprom_format(); display(l1,"Format Successed",1); longdelay(3); break; } if(ser_rec=='N') break; if(autobac_tim>10) break; } autobac_tim=0; break; case 'D':",1); display(l2," ",1); RDTP=512;",1); display(l2," ",1);

无线无源温度检测原理(借鉴实操)

无线测温技术方案 (基于EH技术) 1.EH技术说明 1.1. EH技术简介 环境能量采集（EnergyHarvesting）技术具有可循环、无污染、低能耗等优点，它建立在微电子技术和微功耗技术的基础上，是近几年发展起来的一门新兴学科，它涵盖了太阳能、风能、热能、机械能、电磁能采集等诸多方面。能量收集技术应用范围极其广泛：交通、能源、物联网、航空航天、生物等等。把能量采集技术应用到电力设备的在线监测是一个前所未有的创新，必将为解决电网智能化运行提供一个全新的平台。 能量收集(EH)也称为能量积聚，使用环境能量为小型电子和电气器件提供电能。 能量收集系统包含能量收集模块和处理器/发送器模块。能量收集模块从光、振动、热或生物来源中捕获毫瓦级能量。可能的能源还来自手机天线塔等发出的射频。然后，电源经过调节并存储起来。系统随后按照所需的间隔触发，将能量释放给后续负载使用。 1.2.EH技术应用 在变电所、站的运行现场具有丰富的电磁能，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备和模具)，磁场要比电场大得多。因此我们认为高压设备内是一个工频电场和磁场能量非常密集的区域。我们正是利用微电子技术、低功耗技术以及能量管理技术收集高压设备中的电磁能，并将其能量转化为无线温度传感器所需之电源。 将EH技术应用于高压设备一次回路的无线测温，解决了传感器的能量需求问题，使得传感器摆脱了对传统电池的束缚，体积更小，可靠性更高，安装更方便，维护更简单，产品更环保，技术更先进。 2.基于EH技术的富邦电控FTZ600无线测温系统 2.1. 无线测温系统简介

西安交通大学——温度场数值模拟(matlab)

温度场模拟matlab代码： clear,clc,clf L1=8;L2=8;N=9;M=9;% 边长为8cm的正方形划分为8*8的格子 T0=500;Tw=100; % 初始和稳态温度 a=0.05; % 导温系数 tmax=600;dt=0.2; % 时间限10min和时间步长0.2s dx=L1/(M-1);dy=L2/(N-1); M1=a*dt/(dx^2);M2=a*dt/(dy^2); T=T0*ones(M,N); T1=T0*ones(M,N); t=0;l=0;k=0; Tc=zeros(1,600);% 中心点温度，每一秒采集一个点 for i=1:9 for j=1:9 if(i==1|i==9|j==1|j==9) T(i,j)=Tw;% 边界点温度为100℃ else T(i,j)=T0; end end end if(2*M1+2*M2<=1) % 判断是否满足稳定性条件 while(t

end i=1:9;j=1:9; [x,y]=meshgrid(i); figure(1); subplot(1,2,1); mesh(x,y,T(i,j))% 画出10min 后的温度场 axis tight; xlabel('x','FontSize',14);ylabel('y','FontSize',14);zlabel('T/℃','FontSize',14) title('1min 后二维温度场模拟图','FontSize',18) subplot(1,2,2); [C,H]=contour(x,y,T(i,j)); clabel(C,H);axis square; xlabel('x','FontSize',14);ylabel('y','FontSize',14); title('1min 后模拟等温线图','FontSize',18) figure(2); xx=1:600; plot(xx,Tc,'k-','linewidth',2) xlabel('时间/s','FontSize',14);ylabel('温度/℃','FontSize',14);title('中心点的冷却曲线','FontSize',18) else disp('Error!') % 如果不满足稳定性条件，显示“Error ！” end 实验结果： 时间/s 温度/℃ 中心点的冷却曲线

第三讲 焊接温度场

第三讲焊接温度场 教学目的：理解温度场的概念及表达方式；等温线的概念及特征。了解温度梯度的概念。掌握影响温度场的因素。教学重点：温度场、等温线 教学难点：温度场、等温线 教学方法：讲述法 课时分配：4课时 教学内容： 热量的传递有传导、对流、辐射三种基本方式。在熔焊过程中，三种方式都存在。其中热量传递到焊件主要是通过对流与辐射；母材与焊丝获得热量后其内部的传导则以传导为主。 一、温度场的概念及表达方式 1、焊接温度场：指某一瞬时焊件上各点的温度分布。具体说就是焊件上各点温度分布情况。 焊接温度场是某一瞬时的温度场。因为焊件上的温度不仅不均匀，而且因热源的运动还将使各点的温度随时间而变化。 在焊接进行过程中，焊件上温度分布的规律：热源中心处温度最高，向焊件边缘温度逐渐下降。 2、等温线（面）：温度场中相同温度的各点所连成的线（或面）。 性质：不同等温线（面）绝对不会相交。

等温线的意义和应用： （1）固定加热厚大工件等温线的情况（如图4-2） 工件上各点的温度仅仅与其到热源的距离有关。等温线的现状是以热源中心为圆心的半球面。 在xoy 平面的等温线则为同心圆， 温度越低，半径越大。 （2）热源运动时等温线的情况 焊接时，由于热源要沿着一定的 方向运动，热源前后温度分布不再对 称，等温线的形状将发生变化。 原因：热源前面是未经加热的冷金属，温度下降很快，而热源后面则是刚焊完的焊缝，温差较小。 结果：热源前面的等温线之间距离缩短，后面等温线之间的距离加长，而在热源的两侧分布仍然是对称的。 讲述图4-3 （教材107页） 3、温度梯度 等温线可以表示温度在空间的变化率， 这个变化率与温差成正比，与等温线之间 的距离成反比，其比值叫做温度梯度。 如图; G =T1-T2/Δs 当T1＞T2，即温度上升时，温度梯度为正；反之为负。

温度检测系统

文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持. 目录 摘要 (2) ABSTRACT (3) 第一章绪论 (4) §1.1系统背景 (4) §1.2系统概述 (4) 第二章方案论证 (4) §2.1传感器部分 (5) §2.2主控制部分 (6) §2.3系统方案 (6) 第三章硬件电路设计 (7) §3.1电源以及看门狗电路 (7) §3.2键盘以及显示电路 (9) §3.2温度测试电路 (11) §3.3串口通讯电路 (15) §3.4整体电路 (16) 第四章软件设计 (16) §4.1概述 (16) §4.2主程序方案 (16) §4.3各模块子程序设计 (18) 第五章系统调试 (20) §5.1分步调试 (20) §5.2统一调试 (20) 结束语 (21) 参考文献 (22) 附录一:软件流程图 (24) 附录二：电路原理图 (25) 致谢 (25) 1word版本可编辑.欢迎下载支持.

文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持. 多点温度检测系统 设计作者：谭诗炜（电信200201班）指导老师：冯杰 摘要 DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。 该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的AT89C51单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。 关键字：温度测量；单总线；数字温度传感器；单片机 2word版本可编辑.欢迎下载支持.

基于51单片机系统的温度检测与无线收发设计概要

现代测控技术 课程设计 武汉工程大学 制 2018年10月30日 项目名称: 无线温度检测系统设计 学生姓名: 李俊达 学生学号: 0904010209 学生专业: 测控技术与仪器 学生班级: 02 指导老师: 李国平 学生成绩:

目录 摘要 (3) Abstract (4) 第一章绪论 (5) 1.1 设计背景与意义 (5) 1.2 设计目的及应用 (5) 1.3 设计内容及要求 (5) 第二章系统方案论证与选择 (6) 2.1 系统总体方案描述 (6) 2.2 系统总体框图 (6) 2.3 系统硬件构成 (6) 第三章系统硬件主要单元设计 (7) 3.1 主控制模块 (7) 3.2 数据显示模块 (9) 3.3 信号采集模块 (9) 3.4 无线收发模块 (10) 第四章系统软件设计 (11) 4.1 程序设计思路 (11) 4.2 程序设计框图 (12) 第五章系统硬件调试结果图 .........................,,,,,,,,. (15) 5.1 系统仿真 (15) 5.2 系统硬件调试 (15) 5.3 调试结果 (16) 第六章心得体会及总结 (16) 参考文献 (17) 附录一：原理图 (17) 附录：源程序代码 (18)

摘要 随着时代的进步和发展，单片机和传感器技术已经普及到我们生活，工作等各个领域。新型DS18B20温度传感器摆脱了传统的以热敏电阻为传感器的温度测量方法，而改为一种全新的，以数字温度传感器作感温元件的数字式温度计，解决了传统的温度检测可靠性差，测量温度准确率低的缺点，它以单总线的连接方式，使电路大大的简化。DS18B20传感器利用单片机进行控制，简单而且易于智能化控制。设计中还加入了nRF905无线收发模块，可以实现一定距离的温度数据传输，使得设计模块可以进行远距离的检测和控制。 此次设计根据具体实验制作，给出了系统实现的硬件原理图及软件流程图。该设计模块测量精度高、扩展方便,具有一定的参考价值。设计布线简单，结构紧凑，体积小，扩展方便，可在一定距离进行无线检测，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的温度检测中有广阔的应用前景。 关键词：DS18B20 STC89C52 nRF905无线收发模块

焊接温度场实时检测系统的研究

焊接温度场实时检测系统的研究 摘要：针对焊接过程温度变化快、升温曲线斜率大的特点，利用传感器技术和计算机数据采集技术，采用Ｃ＋＋ 语言编写检测系统的数据采集与处理软件，综合开发了一套焊接温度场实时检测系统。实验结果表明，该系统能够很好地对焊接温度场进行多路实时采集与处理，为研究焊接过程温度场的分布提供了一种先进的测试手段。 关键词：焊接温度场；检测系统；实时采集 在焊接过程中，由于焊接热源在不断地移动，因此焊件上各点的温度每一瞬时也都在变化，但这种变化还是有规律的。某一瞬时工件上各点的温度分布成为温度场。温度场的分布情况可以用等温线来表示或等温面来表示。焊接温度场反映了复杂的焊接热过程，而热过程决定了焊缝熔化结晶、变形、应力等状况，这几个因素又影响到熔合、裂纹、组织等与焊接质量有关的指标，故焊接温度场分布能全面和深入地反映焊接质量，获得焊接过程的动态温度场，对于制定、评定和优化焊接工艺具有重要的意义［１－２］ 焊接温度场是一个动态温度场，由于加热过程往往很快，场中各点温度变化率大，又容易受到电磁辐射的干扰，因此测定焊接温度场是一个难度很大的问题［３］。测定焊接温度场的传统方法是使用热电偶和Ｘ－Ｙ函数记录仪。该方法实时性差、精度低。计算机软硬件技术的飞速发展为焊接温度场的检测提供了新的方法和途径。结合先进的计算机软硬件技术，笔者编写了一套焊接过程温度场检测和分析软件。该系统能够对焊接过程温度场参数进行采集、处理和计算，为焊接过程温度场动态检测提供了一种先进的检测手段。 １硬件系统设计 １测温系统的硬件装置 检测系统的硬件部分主要由以下几部分组成： 温度传感器、温度变送器、接线端子板、数据采集卡和工控机。温度传感器采用Ｋ型镍铬－镍硅热电偶，测温范围０～１１００℃，热电偶丝直径０．３ｍｍ；温度变送器主要包括隔离放大电路和温度补偿电路。数据采集卡采用研华ＰＣＬ－８１８ＬＳ采集卡。 １．２冷端温度补偿装置 在通常的工程测量中，参考端温度大都处在室温或波动的温区。此时若要准确测出实际温度，就必须采取修正或补偿措施。 由中间温度定律得知，参考端温度为ｔｎ时的热电势为： ＥＡＢ＝（ｔ，ｔｎ）＝ＥＡＢ（ｔ，ｔ０）－ＥＡＢ（ｔｎ，ｔ０） 其中ｔ０表示０℃的温度，ｔ表示测温端的温度。由此式可知，当参考端温度不等于０℃且ｔｎ恒定不变时，ＥＡＢ（ｔ，ｔ０）是一个常数。因此，只要将测得的热电势ＥＡＢ（ｔ，ｔｎ）加上ＥＡＢ（ｔｎ，ｔ０）就可获得ＥＡＢ（ｔｎ，ｔ０）的电《热加工工艺》２００８年第３７卷第３期 金属铸锻焊技术 Ｃａｓｔｉｎｇ?Ｆｏｒｇｉｎｇ?Ｗｅｌｄｉｎｇ上半月出版

温湿度检测系统

DH11数字温湿度测量系统设计 1.1.1项目背景介绍 随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，本文参考了一种基于单片机并采用数字化单总线技术的温度测控系统应用于仓库车间的的设计方案，根据实用者提出的问题进行了改进，提出了一种新的设计方案,在单总线上传输数字信号。即采用DHT11温湿度传感器解决传输模拟量误差大的问题，以及采用高技术的无线收发模块来代替之前大量的电缆，具有更好的经济与实用价值。 1.1.1功能要求 采用8051单片机和DHT11传感器设计一个数字温-湿度测量系统，温湿度测量范围为-20~100℃相对湿度测量范围为0~100%，采用LED数码管显示器，同时二极管作为工作正常指示灯和出错指示灯。 1.1.2 硬件电路设计 图1.1温湿度检测原理示意图 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的

最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。 技术参数 供电电压： 3.3~5.5V DC 输出：单总线数字信号 测量范围：湿度20-90%RH，温度0~50℃ 测量精度：湿度+-5%RH，温度+-2℃ 分辨率：湿度1%RH，温度1℃ 互换性：可完全互换， 长期稳定性：<±1%RH/年 图1.2DH11通讯过程 图1.3部分硬件

平板对接温度场及应力-应变场模拟

-1- 平板对接温度场及应力-应变场模拟 王龙 北京工业大学机械工程专业，北京（100022） E-mail: xiaobei123@https://www.doczj.com/doc/7d6251122.html, 摘要：本文是通过使用计算机模拟技术，用ANSYS 软件模拟平板对接焊接工艺的温度场， 并用间接求解的方法计算出焊接残余应力场。作者对比了面部加载高斯热源和内部热生成这 两种方法，总结两种热源的优缺点，并将两者结合起来作为一种复合热源。复合热源的计算 结果与传统的分析结果和理论相吻合。 关键词：计算机模拟；温度场；残余应力场；复合热源 1 引言 焊接是一个涉及到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程，由于高度集中的瞬时热输入，在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力(焊接残余应力)和变形(焊接残余变形、焊接收缩、焊接翘曲)，而这是影响焊接结构质量和生产率的主要问题之一，焊接变形的存在不仅影响焊接结构的制造过程，而且还影响焊接结构的使用性能。焊接应力和变形不但可能引起热裂纹、冷裂纹、脆性断裂等工艺缺陷，而且在一定条件下将影响结构的承载能力，如强度，刚度和受压稳定性。除此以外还将影响到结构的加工精度和尺寸稳定性。因此，在设计和施工时充分考虑焊接应力和变形这一特点是十分重要的[1][2]。随着大规模工业生产和高新技术的发展，焊接结构正朝着大型化、复杂化、高容量、高参数方向发展，其复杂程度越大，工作条件越苛刻，造成焊接事故也越频繁，危害性也越大，所以提高和保证焊接质量已经成为当前焊接中的关键问题。 焊接过程中局部集中的热输入，使焊件形成非常不均匀、不稳定温度场。温度场不仅直 接通过热应变，而且还间接通过显微组织变化引起相变应变决定焊接残余应力。因此，温度场的分析是焊接应力和变形分析前提[3]。本文就是利用大型通用的有限元软件ANSYS 对焊接温度场、应力场和变形进行了计算机的三维实时动态数值模拟，通过先计算焊接温度场，再把温度场结果作为应力和变形计算时的载荷，从而得到任何时刻、任何点的焊接应力、变形的具体计算数值，这无论是对焊接设计还是工艺都很有价值。 2 平板对接温度场模拟 2.1 材料物理性能参数以及单元类型的选择 由于是探讨性的模拟，所以模型假设为100mm×50mm×6mm，电弧中心沿Z 方向移动。 并用以下命令流依次定义导热系数，比热容以及密度用于进行温度场模拟。 mp,kxx,1,66.6 mp,c,1,460 mp,dens,1,7800 单元类型的选择原则为 1.必须具备单元生死功能 2.具有耦合功能，可以进行热-应力耦 合分析3.必须为三维单元4.焊缝处单元可以进行规则划分。根据以上原则，选用ANSYS 单元库中的热分析单元，二维模型用四节点四边形单元PLANE55，三维模型用八节点六面

温度检测系统汇总

机电专业课程设计温度检测系统 学生姓名李晓晓 学院中国矿业大学年级专业2011机电专本指导教师孙长青完成日期2012年6月 前言

温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一，生产过程中常常需要对温度进行检测和监控。在传统的温度测控系统设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当，就会造成整个系统性能的下降。采用数字温度传感器与单片机组成的温度检测系统进行温度检测、数值显示和数据存储，体积减小，精度提高，抗干扰能力强，并可组网进行多点协测，还可以实现实时控制等技术，在现代工业生产中应用越来越广泛。 本设计就采用以51单片机为核心，和单总线数字式温度传感器DS18B20 模拟出一温度控制系统，当温度没有超过预设温度时数码管显示当前温度，此本系统就是一个温度计。当温度超过预设温度时电路中的发光二极管就会闪烁报警，当温度降下时就停止闪烁，此时本系统就是一个温度监控器。以DS18B20 为代表的新型单总线数字式温度传感器集温度测量和A/D转换于一体,直接输出数字量，与单片机接口电路结构简单，广泛使用于距离远、节点分布多的场合，具有较强的推广应用价值。 目录

前言 (1) 1 总体设计方案 (3) 1.1设计的目的及意义 (3) 1.2总体设计思路 (3) 1.3总体设计方案设计 (3) 2 系统的硬件结构设计 (4) 2.1器件的选择 (4) 2.2电路设计及功能 (8) 2.3单片机的内部资源 (9) 2.4芯片DS18B20器件介绍 (10) 3 系统的软件设计 (13) 3.1设计的流程图 (13) 3.2系统部分程序的设计和分析 (14) 结论 (16) 附录Ⅰ程序设计 (17) 附录Ⅱ参考文献 (21) 附录Ⅲ结束语 (22) 附录Ⅳ实物照片 (23) 1 总体方案设计

多点无线温度监控系统

一、引言 随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。温度检测及显示也逐渐采用自动化控制技术来实现监控。本课题就是一个温度检测及状态显示的监控系统。 二、系统方案 本系统采用 AT89C51 作为该系统的单片机。系统整体硬件电路包括，电源电路，传感器电路，温度显示电路，上下限报警电路等。报警电路可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音。温度控制的基本原理为:当DSl8B20 采集到温度信号后，将温度信号送至AT89C51 中处理，同时将温度送到LCD 液晶屏显示，单片机根据初始化设置的温度上下限进行判断处理，即如果温度大于所设的最高温度就启动风扇降温;如果温度小于所设定的最低温度就启动报警装置。 三、系统硬件设计 1.单片机AT89C51 的介绍 AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能COMS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。主要性能参数： ·与MCS-51产品指令系统完全兼容 ·4K字节可重擦写Flash闪速存储器 ·1000次擦写周期 ·全静态操作：0Hz—24MHz ·三级加密程序存储器 ·128×8字节内部RAM ·32个可编程I/O口线 ·2个16位定时/计数器 ·6个中断源 ·可编程串行UART通道 ·低功耗空闲和掉电模式 功能特性概述： AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个 I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，A T89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器。串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 引脚功能说明： ·VCC：电源电压·GND：地 ·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入

二维导热物体温度场的数值模拟

金属凝固过程计算机模拟题目：二维导热物体温度场的数值模拟 Solidworks十字接头的传热分析 作者：张杰 学号：S2******* 学院：北京有色金属研究总院 专业：材料科学与工程 成绩： 2015 年12 月

二维导热物体温度场的数值模拟 图1 二维均质物体的网格划分 用有限差分法模拟二维导热物体的温度场，首先将二维物体划分为如图1所示的网格，x ?与y ?可以是不变的常量,即等步长,也可以是变量(即在区域内的不同处是不同的),即变步长?如果区域内各点处的温度梯度相差很大,则在温度变化剧烈处,网格布得密些,在温度变化不剧烈处,网格布得疏些?至于网格多少,步长取多少为宜,要根据计算精度与计算工作量等因素而定? 在有限的区域内,将二维不稳定导热方程式应用于节点 ,)i j （可写成: ,2222 ,i j P P p i j T T T C x y ρλτ?????=+ ?????? ,1 , ,()i j P P P i j i j T T T οτττ+-???= +? ????? () , 1 , , 1 ,22 2()i j P P P P i j i j i j T T T T x x x ο+--+??? =+? ????? () , ,1 , ,122 2()i j P P P P i j i j i j T T T T y y y ο+--+???=+? ?????τ?、x ?、y ? 当τ?、x ?、y ?较小时，忽略()οτ?、2()x ο?、2 ()y ο?项。当x y ?=?时， 即x 、y 方向网格划分步长相等?最后得到节点 ,)i j （的差分方程: ()1 , ,0 1 , 1 , ,1 ,1 ,4P P P P P P P i j i j i j i j i j i j i j T T F T T T T T ++-+-=++++- 式中:() 02 p F C x λτ ρ?= ??

焊接温度场与应力场的研究历史与发展

科技信息２００８年第３期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ科焊接温度场的准确计算或测量，是焊接冶金分析和焊接应力、应 变热弹塑性动态分析的前提。关于焊接热过程的分析，苏联科学院的 助Ｒｙｋａｌｉｎ院士对焊接过程传热问题进行了系统的研究，建立了焊接 传热学的理论基础。为了求热传导微分方程的解，他把焊接热源简化 为点、线、面三种形式的理想热源，且不考虑材料热物理性质随温度的 变化以及有限尺寸对解的影响。实际上焊接过程中除了包含由于温度 变化和高温引起的材料热物理性能和变化而导致传热过程严重的非 线性外，还涉及到金属的熔化、 凝固以及液固相传热等复杂现象，因此是非常复杂的。由于这些假定不符合焊接的实际情况，因此所得到的 解与实际测定有一定的偏差，尤其是在焊接熔池附近的区域，误差很 大，而这里又恰恰是研究者最为关心的部位。 Ａｄａｍｅｓ、 木原博和稻埂道夫等人根据热传导微分方程，以大量的实验为基础，积累了不同材料、不同厚度、不同焊接线能量以及不同预 热温度等测量数据，然后从传热理论的有关规律出发，经过整理、 归纳和验证，最后建立了不同情况下的焊接传热公式。这种方法比前者采 用数学解析法要准确，但实验的工作量很大，有确定的应用条件和范 围，且可靠性取决于测试手段的精度。 １９６６年Ｗｉｌｓｏｎ和Ｎｉｃｋｅｌｌ首次把有限元法用于固体热传导的分 析计算中。７０年代，有限元法才逐渐在焊接温度场的分析计算中使 用。１９７５年，加拿大的Ｐｏｌｅｙ和Ｈｉｂｂｅｒｔ在发表的文章中，介绍了利用 有限元法研究焊接温度场的工作，编制了可以分析非矩形截面以及常 见的单层、双层Ｕ，Ｖ型坡口的焊接温度场计算程序，证实了有限元法 研究焊接温度场的可行性。之后国内外众多学者进行了这方面的研究 工作。Ｋｒｕｔｚ在１９７６年的博士论文中专门研究了利用焊接温度场预测 接头强度问题，其中分析了非线性温度场，在二维分析模型中，假定电 弧运动速度比材料热扩散率高，因此传到电弧前面的热量输出量相对 比较小，从而忽略了在电弧运动方向的传热，这实际上与Ｒｙｋａｌｉｎ高速 移动热源公式的处理方法是一致的。 西安交通大学唐慕尧等人于１９８１年编制了有限元热传导分析程 序，进行了薄板焊接准稳态温度场的线性计算，其结果与实验值吻合。 随后上海交通大学的陈楚等人对非线性的热传导问题进行了有限元 分析，建立了焊接温度场的计算模型，编制了相应的程序，程序中考虑 了材料热物理性能参数随温度的变化以及表面散热的情况，能进行固 定热源或移动热源、薄板或厚板、准稳态或非准稳态二维温度场的有 限元分析。并在脉冲ＴＩＧ焊接温度场以及局部干法水下焊接温度场等 方面进行了实例分析。对于三维问题，国内外也是近十年来才刚开始 研究。其原因是焊接过程温度梯度很大，在空间域内，大的温度梯度导 致严重材料非线性，产生求解过程的收敛困难的和解的不稳定性；在 时间域内，大的温度梯度决定了必须在瞬态分析时在时间域内的离散 度加大，导致求解时间步的增加。国内上海交通大学汪建华等人和日 本大阪大学合作对三维焊接温度场问题进行了一系列的有限元研究， 探究了焊接温度场的特点和提高精度的若千途径，并对几个实际焊接 问题进行了三维焊接热传导的有限元分析。蔡洪能等人建立了运动电 弧作用下的表面双椭圆分布模型基础上研制了三维瞬态非线性热传 导问题的有限元程序，程序中利用分析节点热烩的方法对低碳钢（Ａ３ 钢）板的焊接温度场进行了计算，计算结果和实验值吻合得很好。 焊接过程中应力应变的研究工作始于二十世纪三十年代，但是研 究工作只能是定性的和实测性的。五十年代，前苏联学者奥凯尔布洛 母等人在考虑材料机械性能与温度之间的相互依赖关系的情况下，用 图解的形式分析了焊接过程的热弹塑性性质及其动态过程，并分析了 一维条件下对焊接应力应变的影响。六十年代，由于计算机的推广应用，对焊接应力和变形的数值模拟才发展起来。１９６１年，Ｔａｌｌ等人首先利用计算机对焊接热应力进行计算，编制了一套沿板条中线进行堆焊的热应力一维分析程序。１９７１年，Ｉｗａｋｉ编制了可用于分析板平面堆焊热应力的二维有限元程序，后来Ｍｕｒａｋｉ对它作了重大改进，扩大了这个二维程序的功能，使之可用于对接焊和平板堆焊过程的热应力分析。日本的上田幸雄等人以有限元为基础，应用材料性能与温度相关的热弹塑性理论，导出了分析焊接热应力所需的各表达式。此后美国的Ｈ．Ｄ．Ｈｉｂｂｅｒｔ，Ｅ．Ｆ．Ｒｙｂｌｉｃｋｉ，Ｙ．Ｉｗａｍｕｋ以及美国ＭＩＴ的Ｍａｓｕｂｕｃｈｉ等在焊接残余应力和变形的预测和控制等方面进行了许多研究工作。Ａｎｄｅｒｓｏｎ分析了平板埋弧焊时的热应力，并考虑了相变的影响。进入二十世纪八十年代，有限元技术日益成熟，人们对焊接应力和变形过程及残余应力的分布规律的认识不断深入。１９８５年Ｊｏｓｅｆｓｏｎ等人通过大量的数值计算，进一步提高了预测焊缝周围残余应力分布的精度，同时考虑定位焊对残余应力分布的影响。Ｊｏｓｅｆｓｏｎ对薄壁管件焊接残余应力以及回火去应力过程的应力分布情况进行了研究，并探讨了一些调整焊接残余应力的措施。进入九十年代，随着计算机性能的进一步提高，对焊接应力和变形的研究更加深入。１９９１年Ｍａｈｉｎ等人在研究中考虑了耦合的热应力问题，其中热源分布采用实验矫正的方法进行处理，同时考虑了熔池对流、辐射及传热对温度分布的影响，其残余应力的计算结果与采用中子衍射测得的结果吻合很好。Ｔ．Ｉｎｏｕｅ等研究了伴有相变的温度变化过程中，温度、相变、热应力三者之间的耦合效应，并提出了在考虑耦合效应的条件下本构方程的一般形式。１９９２年加拿大的Ｃｈｅｎ等人对厚板表面重熔时的应力和变形进行了有限元计算，其中考虑了熔化潜热及凝固过程中固液相转变过渡区应力的变化，其残余应力计算值和实验值相当吻合。美国的Ｓｈｉｍ等人利用平板应变热弹塑性有限元计算了厚板多层焊的残余应力，并对不同坡口形状的焊接残余应力进行了比较，揭示了厚板残余应力分布的规律。１９９３年，加拿大的Ｃｈｉｄｉａｃ等人研究了厚板焊接过程的应力和变形以及残余应力的分布，其中涉及了三维加热模型，并考虑了显微组织的变化和晶体生长等情况。另外，与焊接温度场的有限元分析类似，焊接热弹塑性有限元分析过去大都局限于二维、三维问题的研究是二十世纪九十年代才开始的。国内对焊接残余应力和变形的数值分析起步于二十世纪七十年代，首先是西安交通大学的楼志文等人把数值分析应用到焊接温度和热弹塑性应力场的分析中，编制了热弹塑性有限元分析程序，并对两个较简单的焊接问题进行了分析。到二十世纪八十年代，上海交通大学焊接教研室在焊接热传导的数值分析方面做了许多工作，特别是对非线性瞬态温度场进行了有限元分析，提出了求解非线性热传导方程的变步长外推法，并编制了二维热弹塑性有限元分析程序，计算了平板对接焊时应力和变形的发展过程以及残余应力分布。关桥等人编制了用于进行平板轴对称焊接应力和变形分析的有限差分和有限元程序，对薄板氢弧点状热源的应力和变形进行了计算，该分析仅限于点状热源。孟繁森等人利用迭代解法研制了计算焊接过程应力应变程序和图形显示程序，分析了板条边沿堆焊时的应力和变形的发展过程。陈楚等人利用平截面的假设分析了厚板焊接时的瞬态拉应力以及厚板补焊时的残余应力。刘敏等人研制了三角差分温度场和轴对称热弹塑性有限元程序，计算了１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ和２０号钢圆管对接多层焊接时的应力和变形。汪建华把三维问题转化为二维问题利用平面变形热弹塑性有限元法对厚板的应力问题进行了分析。［责任编辑：张艳芳］ 焊接温度场与应力场的研究历史与发展 栾尚清左玉营丁国峰 （济南技术学院山东济南２５００００） 【 摘要】本文主要讲述了有关焊接温度场与应力场的研究历史与发展。【 关键词】焊接温度场；应力场；历史；发展ｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ Ｌｕａｎｓｈａｎｇｑｉｎｇ，Ｚｕｏｙｕｙｉｎｇ，Ｄｉｎｇｇｕｏｆｅｎｇ （ＪｉｎａｎＴｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，２５００００） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｗｅｌｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ，ｗｅｌｄｉｎｇｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓ，ｈｉｓｔｏｒｙ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ○职校论坛○２０６

温度检测显示系统设计

毕业设计 设计题目温度监测显示系统设计 系部信息工程系 专业电子信息工程 班级电子0601 学号063001020001 姓名宋天诗 指导老师王珊珊 温度检测显示系统 一、设计要求 1.以传感器，单片机，数码管等元器件，设计一个温度检测系统，并通过显示器件，显示出温度数据。 2.熟练应用protel99，运用protel99设计温度检测显示系统。

3.理解温度检测系统的原理。 二、总体概要设计 本系统是以温度传感器、数码管和单片机为核心元器件建立起来的温度检测显示系统。通过对单片机和传感器的研究，通过A/D转换器的应用，使本系统实现了温度信号到模拟信号再到数字信号的转换。设计中还使用了译码器74LS47、数码管、稳压管等元器件。 温 度 传感器 单片机数码管采集后 的数据 处理后 的数据 检测 温度 图1 系统总体框图 本设计主要包含温度检测和显示电路两个部分。 1.温度检测部分 主要由温度传感器、运算放大器和A/D转换器三部分组成。 温度传感器LM134产生的输入信号由运算放大器ICL7650后，A/D转换器MC14433将运算放大器输出的模拟信号转换成数字信号输入80C51单片机，由于MC14433 的 A/D转换结果是动态分时输出的BCD码，Q0～Q3和DS1～DS4 都不是总线式的。因此，MCS-51 单片机只能通过并行I/O 接口或扩展I/O 接口与其相连。 温度信号检测通道的总增益是由温度传感器、运放和A/D转换器三个环节的增益 做决定。在本设计中，前两个环节的增益是固定的，只用电位器 r W作为整个输入通道的增益环节。这样有利于整个设计的调试。 2.显示电路 本设计采用动态扫描输入法，由单片机8051输出数码管段选信号，经译码器驱动器芯片74LS47驱动后数码管发光显示。 三、各单元模块设计与分析 1．温度传感器 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、 显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 LM134是一种新型的硅集成温度传感器,它不同于一般诸如热敏电阻、温差电偶以及半导体PN结等传统的温度传感器。它是根据下述原理设计而成的,即工作在不同电流密度下的两只相同晶体管,其基、射结的结电压之差△V_(be)与绝对温度T严格成正比。因而该器件的突出优点是在整个工作温区范围内(-55℃～+125℃)输出电流几乎与被测温度成线性关系,这样,就可省去非线性校正网络,使用简便。此外,它还具有下列特点: (1)起始电压低(低于1.5V),而器件耐压较高,因而电源电压适用范围宽(在3～40V之间)。 (2)灵敏度高(1μA/K),输出信号幅度大。一般情况下,不必加中间放大就可直接驱动检测系统,例如双积分型A/D转换器5G14433或ICL7106等。从而消除了中间环节所引入