基于热电偶测温电路设计-论文

基于热电偶的温度测试仪设计摘要：基于热电偶的温度测试仪，该仪器是以AT89C51单片机为核心，由AD590，由热电偶测量热端温度T，该热电偶采用K型热集成温度传感器测量冷端温度T电偶（镍铬-镍硅热电偶）。

它们分别经过I/V转换和线性放大，分时进行A/D转换，转换后的数字信号送入AT89C51单片机，经单片机运算处理，转换成ROM地址，再通过二次查表法计算出实际温度值，此值送4位共阴极LED数码管显示。

该热电偶测温仪的软件用C语言编写，采用模块化结构设计。

关键词：热电偶，冷端温度补偿，89C51单片机，ADC0809，线性化标度变换Abstract:Thermocouple-based temperature testing instrument, the instrument is based on AT89C51 microcontroller as the core, from AD590 integrated temperature sensor measures the cold junction temperature T0, measured by the thermocouple hot-side temperature T, the use of K-Thermocouple Thermocouple ( Ni-Cr - Ni-Si thermocouple). They are through the I / V conversion and linear amplification, time for A / D conversion, the converted digital signal into the AT89C51 microcontroller, microcontroller operation after processing into ROM address, and then through the second look-up table method to calculate the actual temperature value, this value is sent to four common cathode LED digital tube display. The thermocouple thermometer software with C language, using a modular structure design.Keywords:Thermocouple, cold junction temperature compensation, 89C51 microcontroller, ADC0809, linear scale transformation目录1 前言 (1)2 整体方案设计 (2)2.1方案论证 (2)2.2方案比较 (3)3 单元模块设计 (4)3.1冷端采集和补偿电路模块 (4)3.1.1 AD590介绍 (4)3.1.2冷端采集和补偿电路分析 (6)3.2热端放大电路模块 (6)3.3A/D转换器ADC0809 (7)3.4单片机模块 (8)3.5LED显示模块 (11)4 软件设计 (13)4.1主程序 (13)4.2A/D转换子程序 (13)4.3线性化标度变换子程序 (15)5 系统调试 (18)5.1调试软件介绍 (18)5.1.1 ISIS简介 (18)5.1.2 Keil C51简介 (18)5.2硬件调试 (18)5.3软件调试 (19)5.4硬件软件联调 (20)6系统技术指标及精度和误差分析 (21)7设计小结 (22)8总结与体会 (23)9参考文献 (24)附录1：电路总图 (25)附录2：软件代码 (26)1 前言温度是表征物体冷热程度的物理量，温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。

摘要本设计简要介绍了热电偶测温仪的测温原理、所用的硬器件结构与工作原理，并对其进行了硬件设计和软件设计，然后对其最终显示做了试验。

通过测定，验证测温仪的误差大小，以便可以工程使用。

该测温仪是以AT89C51单片机为核心，由热电偶测量温度，并对其进行冷端温度补偿。

该热电偶采用K 型镍铬-镍硅热电偶，测量范围在0—800℃之间。

使用＋5V电源。

采用4位共阴极LED数码管显示。

并利用键盘设定温度上下限，这样当所测温度超越了可测温度范围，报警器鸣镝，报警灯亮，以便通知工程人员做相应处理。

在工业测量中，被测对象常存在电场、磁场、噪声等恶劣环境中，这样采样值可能偏离真实值。

所以，在软件设计中，还需要一组滤波程序，以提高信噪比，减少乃至消除各种干扰及噪音，提高测量精度。

目录第1章热电偶测温仪原理与方框图1.1、热电偶测温原理 (4)1.2、热电偶测温仪系统方框图 (4)第2章器件说明2.1、AT89C51单片机 (5)2.2、LED数码显示器 (8)2.3、74LS164(8位并行输出串行移位寄存器) (8)2.4、X2045 (10)2.5、热电偶 (12)2.6、TCL0832 (14)第3章硬件电路设计第4章软件电路设计4.1 A/D转换子程序设计 (15)4.2 线形化标度变换子程序设计 (16)4.3 总程序设计 (17)总结附录参考文献第1章．热电偶测温仪原理与方框图1.1、热电偶测温原理热电偶传感器是一种将温度变化转化为电势变化的传感器，它是由两种不同的金属A和B构成一个闭合回路，当两个接触端温度不同，即T>T0时，回路中会产生热电势E AB（T，T0），如图1所示。

其中，T称为热端，T0称为冷端，A和B称为热电极。

热电势E AB（T，T0）的大小是由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势所决定的。

E AB（T，T0）= E（T，T n）+ E（T n，T0）其中T n是参考温度，T0零温。

毕业设计论文全自动热电偶温度检定系统设计摘要热电偶是一种常用的温度传感器，应用相当广泛。

在长期工作过程中，热电偶性能会发生改变，产生测温误差。

我国计量法规定，在热电偶的使用过程中需要进行周期性的检定和修正，以确保热电偶温度计测温的准确性。

论文在分析热电偶检定规程的基础上，介绍了热电偶自动检定系统的整体设计方案、硬件组成、软件设计和主要技术问题的解决方法。

选用HH54P小型继电器和开关量控制接口卡PC-6408，组成多通道扫描装置，配合高精度可程控的多功能测试仪表FLUKE289，实现检定数据的自动采集；采用模糊控制和PID控制相结合的算法，对检定炉温度进行控制，实现PID参数的自动整定，使炉温升温速度快、调节时间短、恒温效果好；系统监控软件采用模块设计方法，功能齐全，界面友好，操作灵活方便。

本论文所设计的热电偶自动检定系统，工作稳定，符合热电偶检定规程的要求，达到了设计要求。

系统具有很好的扩充性，可以方便简单地增加新的热电偶检定类型；缩短了检定时间，提高了工作效率；操作简单，减轻了劳动强度；自动检定，提高了自动化水平。

关键词：热电偶；自动检定；模糊控制；PID参数整定；数据采集Automatic Thermocouple Temperature CalibrationSystem DesignAbstractThermocouples are commonly-used temperature sensors in many manufacturing processes，and have found a wide range of applications．After a long-term run，the performance of a thermocouple may change，resulting in temperature measurement error．Therefore，the Metrology Law in Chinas stipulates that thermocouples have to be calibrated periodically in the course of its usage to ensure the accuracy of the temperature measurement．Based on the analysis of the Specification of Thermocouple Calibration，this thesis discusses the overall design ideas of the automatic thermocouple verification system，hardware configuration, software design and solutions to some technical problems．The calibration system first uses HH54P relays and switching control interface card PC-6408, composed of multi-channel scanning device, with high-precision programmable multi-function test instruments FLUKE289, implement test automatic data collection ．To control the calibration furnace temperature，an optimized algorithm is designed by combining the PID control and fuzzy control．The optimized algorithm can tune the PID parameters automatically．As a result，the furnace temperature can be heated up fast in a short control time，and achieves a satisfactory effect for constant temperature control．Written using a building block design fashion，the system monitoring software has a friendly graphical user interface，and is powerful，flexible and easy to operate．The automatic thermocouple verification system meets all the requirements of the Specification of Thermocouple Calibration．The system has good scalability．New types of thermocouples can be simply and easily added into the system．Compared with thetraditional manual calibration method，the automatic thermocouple calibration system can significantly shorten the calibration time．Increases calibration efficiency，reduces the labor strength and improve the level of automation．Key words：thermocouple；automatic calibration；fuzzy control；PID parameter tuning；data acquisition目录摘要 (II)Abstract (III)第1章绪论 (1)1.1热电偶检定系统的选题背景 (1)1.2热电偶自动检定系统的研究现状 (1)1.3热电偶自动检定系统的主要技术指标 (2)第2章热电偶自动检定系统方案的选择 (4)2.1系统需要解决的关键技术问题 (4)2.1.1技术性能指标 (4)2.1.2 关键技术问题 (4)2.2系统设计方案选择 (5)2.2.1冷端补偿方案 (5)2.2.2 数据采集系统设计 (7)2.2.3 炉温控制系统设计 (7)2.2.4上位机监控系统设计 (8)2.3 系统组成结构及工作原理 (9)第3章热电偶自动检定系统的硬件设计 (10)3.1数据采集系统硬件设计 (10)3.1.1多功能数字测量仪硬件选型 (10)3.1.2 通道扫描器设计 (11)3.2温度控制系统硬件设计 (17)3.2.1单相晶闸管调压触发器 (17)3.2.2模入模出接口卡 (19)3.3上位机硬件配置 (22)第4章热电偶自动检定系统温度控制方法 (23)4.1热电偶的检定炉的物理模型分析 (23)4.2控制算法选择 (24)4.2.1 PID控制 (24)4.2.2模糊控制 (26)4.3模糊PID参数自整定控制器的实现 (27)4.3.1模糊PID参数自整定控制器的结构 (27)4.3.2 PID参数模糊调整规则 (29)4.3.3模糊推理及解模糊化 (31)第5章工业热电偶自动检定系统的软件设计 (35)5.1软件系统组成 (35)5.2自动检定过程 (36)5.3模糊自适应PID控制算法的软件实现 (38)第6章结论 (40)参考文献 (41)谢辞 (42)附录 (43)第1章绪论1.1热电偶检定系统的选题背景热电偶是一种感温元件，它把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。

一、前言热电偶是一种广泛用于温度测量的简单元件。

本文简单概述了热电偶，介绍了利用热电偶进行设计的过程中常见的挑战，并提出两种信号调理解决方案。

第一种方案将参考接合点补偿和信号调理集成在一个模拟IC 内，使用更简便；第二种方案将参考接合点补偿和信号调理独立开来，使数字输出温度感应更灵活、更精确。

冷端补偿电路设计任务分析调理电路设计结果仿真一、基本原理热电偶是一种广泛用于温度测量的简单元件。

图1热电偶一)热电偶原理如图1 所示，热电偶由在一头相连的两根不同金属线组成，相连端称为测量（“热”）接合点。

金属线不相连的另一头接到信号调理电路走线，它一般由铜制成。

在热电偶金属和铜走线之间的这一个接合点叫做参考（“冷”）接合点。

*在参考接合点处产生的电压取决于测量接合点和参考接合点两处的温度。

由于热电偶是一种差分器件而不是绝对式温度测量器件，必须知道参考接合点温度以获得精确的绝对温度读数。

这一过程被称为参考接合点温度补偿（冷接合点补偿）。

热电偶已成为在合理精度内高性价比测量宽温度范围的工业标准方法。

它们应用于高达约+2500°C 的各种场合，如锅炉、热水器、烤箱和风机引擎等。

K型是最受欢迎的热电偶，测量范围是–200°C 至+1250°C。

热电偶优缺点优点1、温度范围广：从低温到喷气引擎废气，热电偶适用于大多数实际的温度范围。

热电偶测量温度范围在–200°C至+2500°C之间,具体取决于所使用的金属线。

2、坚固耐用：热电偶属于耐用器件，抗冲击振动性好，适合于危险恶劣的环境。

3、响应快：因为它们体积小，热容量低，热电偶对温度变化响应快，尤其在感应接合点裸露时。

它们可在数百毫秒内对温度变化作出响应。

4、无自发热：由于热电偶不需要激励电源，因此不易自发热，其本身是安全的。

缺点1、信号调理复杂：将热电偶电压转换成可用的温度读数必需进行大量的信号调理。

一直以来，信号调理耗费大量设计时间，处理不当就会引入误差，导致精度降低。

燕山大学课程设计说明书题目：基于热电偶的温度测量电路设计学院（系）：电气工程学院年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：学号学生姓名专业（班级）设计题目基于热电偶的温度测量电路设计设计技术参数设计基于运算放大器的热电偶传感器输出信号调理电路以及冷端补偿电路。

自选一款热电偶，对其在500到1200度测温范围内的输出信号进行放大。

输出信号为直流0到2.5V设计要求1:完成题目的理论设计模型；2完成电路的multisim仿真；工作量1：完成一份设计说明书(其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果）；2：提交一份电路原理图；工作计划周一，查阅资料；周二到周四，理论设计及计算机仿真；周五，撰写设计说明书；参考资料1：基于运算放大器和模拟集成电路的设计；2：模拟电子技术；3：电路理论；4：数字电子技术；指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

2011年6 月26 日燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：成绩：指导教师：年月日答辩小组评语：成绩：组长：年月日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：年月日目录第1章摘要 (2)第2章引言 (2)第3章电路结构设计 (2)3.1 热电偶的工作原理 (2)3.2 冷端补偿电路设计 (5)3.3 运算放大器的设计 (6)第4章参数设计及运算 (8)4.1 补偿电路的计算 (8)4.2 运算放大器的计算 (9)4.3 仿真器仿真图示 (10)心得体会 (12)参考文献 (13)第一章摘要本文所要设计的是基于运算放大器的具有冷端补偿的热电偶测温。

所要设计包括三部分，热电偶，冷端补偿，运算放大器。

热电偶选用的为K型热电偶，补偿采用是桥式补偿电路，运算放大器则用的是运放比例较大而输出阻抗比较小的仪器仪表放大器。

第二章引言在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一，在温度测量中，热点偶的应用极为广泛，它具有结构简单，制作方便，测量范围广，精度高，惯性小和输出信号便于远传等许多优点。

热电偶测温原理及应用论文热电偶是一种常用的温度测量装置，其原理是基于热电效应。

热电偶由两种不同材料的导线组成，当两种导线连接在两个不同温度的点上时会产生热电动势。

这个热电动势与两个温度之间的温差成正比，因此可以通过测量热电动势来确定目标温度。

热电偶的应用范围非常广泛，包括工业生产、科研领域以及日常生活中的温度测量。

在工业生产中，热电偶通常用于实时监测和控制生产过程中的温度，如热处理、熔炼和焊接等。

在科研领域，热电偶被广泛应用于各种实验和研究中，如材料性能测试、生物学实验和地质勘探等。

此外，热电偶也被广泛用于家用电器中，如烤箱、电磁炉和温度计等。

热电偶的测温原理是基于热电效应的，热电效应是指当两个不同导电材料的接触处形成温差时，会产生一个电动势。

这个电动势与温差成正比，可用来测量温度。

热电偶由两种不同的导体组成，一种是铂-铑合金，另一种是铜、铁、镍或康铜等金属。

当这两种导体连接在两个不同温度的点上时，由于热电效应会产生一个热电动势，这个热电动势与两个温度之间的温差成正比。

热电偶的工作原理可用温度-电动势关系表达，常用公式为：\[E = S(T_2 - T_1)\]其中，E为热电动势，S为热电偶的灵敏度（也称为热电系数），T1和T2分别为热电偶的两个测温端温度。

根据热电偶的工作原理，可以通过测量热电动势来确定目标温度。

这通常通过将热电偶连接到一个电子测温仪或数据采集系统上，并根据热电动势的大小来计算出目标温度。

由于热电偶可以在较宽的温度范围内工作，并且具有较高的灵敏度和快速响应特性，因此在许多需要精确温度测量的场合都得到了广泛的应用。

热电偶具有许多优点，例如尺寸小、成本低、响应速度快、可在较宽的温度范围内工作等。

另外，由于热电偶可以直接测量温度差，因此可以减小由于环境温度变化引起的误差。

但是在应用中也有一定的局限性，如热电偶测温精度受到温度非线性、外界干扰、杂散热和接触电势等因素的影响。

由于热电偶的广泛应用和重要性，关于热电偶测温原理及其应用的研究论文也层出不穷。

---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要本次课题设计所选用的温度测量元件是热电偶，它以AT89C51单片机为核心组成部分，并通过AD590集成温度传感器的作用下进行测量，并以一端温度0℃为标准，即冷端温度T0，再对热量较高的另一端进行测量，即热端温度T。

本次设计所使用的是K型热电偶，它是目前使用量比较大的一种廉金属热电偶，它的工作原理是通过I/V转换，再结合线性放大，使其完成分时A/D转换，在转换完成后所输出的数字信号会传递给单片机，经由单片机进行计算，进而得到ROM地址，此时便可以进行二次查表，得出最终的温度值，该值会通过LED 数码管来显示。

热电偶软件需要用到C语言、模块化设计来实现。

关键词：热电偶冷端温度补偿 89C51单片机线性化标度变换AbstractThe temperature measuring element selected for this project design is a thermocouple. It uses the AT89C51 single-chip microcomputer as the core component and measures through the AD590 integrated temperature sensor. The temperature at one end is 0°C, which is the cold end temperature T0 Then measure the other end with higher heat, namely the hot end temperature T. This design uses a K-type thermocouple, which is a cheap metal thermocouple with a large amount of current use. Its working principle is through I/V conversion, combined with linear amplification to complete time-sharing A/ D conversion, after the conversion is completed, the digital signal output will be passed to the single-chip microcomputer, and then calculated by the single-chip microcomputer, and then the ROM address can be obtained. At this time, a second lookup table can be performed to obtain the final temperature value, which will be passed through the LED Tube to display. Thermocouple software needs to use C language, modular design to achieve.Keywords: Thermocouple cold junction temperature compensation 89C51 microcontroller linear scale transformation目录第一章绪论 (4)1.1 前言 (4)1.2 国内外智能温度检测技术的发展 (5)1.2.1国内外测温技术现状 (5)1.2.2 国内外温度检测技术发展 (5)1.3 课题研究内容 (6)第二章整体方案设计 (6)2.1 设计原则 (6)2.2 整体设计思路 (6)2.3 整体设计框图 (7)第三章系统的硬件电路设计 (7)3.1 单片机模块 (7)3.2 冷端采集和补偿电路模块 (11)3.2.1 AD590介绍 (12)3.3 热端放大电路模块 (14)3.4 A/D转换模块 (16)3.5 LED显示模块 (18)第四章系统的软件设计 (19)4.1 系统的综述 (19)4.2 系统主程序 (20)4.3 A/D转换子程序 (20)4.4 线性化标度变换子程序 (22)第五章系统的分析与调试 (24)5.1调试软件介绍 (24)5.1.1 protues仿真 (25)5.1.2 Keil C51 (25)5.2 硬件调试 (25)5.3 软件调试 (25)5.4 软硬件联合调试 (27)5.5 总结 (27)第一章绪论1.1 前言温度作为一种常见的物理量，用来反映的是某物体的冷热程度。

密级公开学号衡水学院毕业论文（设计）基于热电偶的测温电路设计论文作者：指导教师：系别：：物理与电子信息系专业电子信息工程年级：提交日期：答辩日期：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、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 MEASURINGCIRCUIT BASED ON THERMOCOUPLEAbstract: This paper describes the design of the measurement circuit based on thermocouple. In this paper, 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 temperature conversion chip MAX6675, STC89C52 microcontroller, LCD1602components 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 MAX6675cold 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 Compensation2013级电子信息工程专业毕业论文（设计）目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (4)1.1课题背景 (4)1.2 工业生产领域的使用 (4)1.3 课题的设计目标 (4)2 系统原理概述 (6)2.1 热电偶测温基本原理 (6)2.2 硬件组成原理 (6)2.3 热电偶冷端补偿方案 (4)2.4 芯片MAX6675功能简介 (7)3 硬件设计 (8)3.1 系统MCU设计与电路分析 (8)3.1.1 系统MCU的简介分析 (8)3.1.2 主控制器MCU简介 (8)3.1.3 主控制器电路设计 (8)3.2 显示接口电路设计 (9)3.2.1 FYLCD1602主要参数 (9)3.2.2 FYLCD1602显示功能说明 (10)3.3 温度采集电路设计 (10)4 系统软件思路设计 (12)4.1 开发软件平台 (12)4.2 主要编程思想 (12)4.3 温度检测传感器驱动程序设计 (13)4.4 系统误差的调试 (13)4.5显示程序设计 (13)4.6 温度采集转换程序设计 (14)5 系统测试部分 (16)结语 (17)参考文献 (18)致谢 (19)基于热电偶的测温电路设计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。

热电偶测温系统设计
首先，对于热电偶的选型，需要根据实际应用的温度范围来选择适当的热电偶材料。

常见的热电偶材料有K型、J型、T型等，每种热电偶材料都有其适用的温度范围和精度要求。

例如，K型热电偶适用于-200℃至1250℃的温度范围，而T型热电偶适用于-200℃至400℃的温度范围。

因此，根据实际需求来选择热电偶材料非常重要。

其次，设计放大电路是热电偶测温系统的关键步骤之一、由于热电偶的温度变化非常微弱，通常需要将其输出信号放大才能得到较为准确的温度值。

放大电路可以使用运算放大器或放大器芯片来实现，通常采用差分放大的方式来增强信号的准确性和抗干扰能力。

此外，还需要考虑放大电路的输入阻抗和输出阻抗，以避免对测量结果产生影响。

在信号处理方面，可以使用微处理器或单片机来对放大后的信号进行进一步处理。

通过编程，可以实现温度的实时显示、数据存储和报警等功能。

此外，还可以添加人机界面，方便用户进行操作和调试。

为了确保热电偶测温系统的安全性，需要采取一系列的安全措施。

首先，需要合理选择安装位置，避免与其他高温、高压或易燃物质接触，以防发生事故。

其次，需要定期检查热电偶的连接和绝缘情况，避免因为接触不良或绝缘破损导致电气故障。

此外，还需要考虑系统的过热保护和过压保护功能，以防止设备损坏或人身安全受到威胁。

总之，热电偶测温系统设计需要综合考虑热电偶的选型、放大电路的设计、信号处理以及系统的安全性等方面。

通过合理的设计和实施，可以确保热电偶测温系统的稳定性、准确性和安全可靠性，使其在工业领域得到广泛应用。

热电偶电路设计方案全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：热电偶是一种常用的温度测量元件，其原理是利用不同金属之间的热电势差来实现温度测量。

热电偶电路设计方案是进行热电偶温度测量时必不可少的一部分，其设计的好坏直接影响到测量的准确性。

本文将详细介绍热电偶电路的设计方案，包括电路的基本原理、关键参数的选择，以及常见的设计方案及其优缺点。

一、热电偶电路的基本原理热电偶是利用两种不同金属之间的热电效应来实现温度测量的元件。

当热电偶的接线端温度发生变化时，两种金属之间会产生一个热电势差，通过测量这个热电势差来确定温度值。

热电偶的工作原理主要包括两点：温度差引起的热电势差和热电势差与温度值的关系。

二、热电偶电路设计的关键参数选择1、热电偶的材料选择：常见的热电偶材料有K型、J型、T型等，不同材料有不同的工作温度范围和精度要求，根据具体的应用场景选择合适的热电偶材料。

2、放大器的增益选择：热电偶产生的热电势差信号较小，需要通过放大器进行放大，选择合适的放大倍数来确保测量信号的准确性。

3、滤波器的设计：热电偶电路会受到环境噪声的干扰，需要设计滤波器来抑制噪声，提高信号质量。

4、参考电压的选择：热电偶电路通常需要一个稳定的参考电压作为基准，选择合适的参考电压来确保测量的准确性。

5、ADC分辨率的选择：ADC的分辨率决定了测量结果的精度，选择合适的ADC分辨率来满足实际需求。

三、常见的热电偶电路设计方案及其优缺点1、单端测量方案：将热电偶的一个端口接地，将另一个端口连接到测量电路。

优点是设计简单，缺点是信号容易受到干扰，准确性较低。

2、差动测量方案：将两个热电偶串联，通过测量两个热电偶之间的差值来实现温度测量。

优点是抗干扰能力强，准确性高，缺点是设计复杂。

3、冷端补偿方案：将热电偶的冷端接地，并通过一个补偿电路来抵消冷端温度对测量结果的影响。

优点是可以提高准确性，缺点是增加了设计的复杂性。

热电偶电路的设计方案是进行温度测量时的关键部分，设计方案的选择直接影响到测量结果的准确性和稳定性。

---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---英文摘要 (2)1 绪论 (3)1.1研究背景及意义 (3)1.2国内外研究现状 (3)1.3研究主要内容 (4)2 基于K型热电偶的温度测量系统总体设计 (6)2.1设计要求 (6)2.2总体方案 (7)2.3功能介绍 (6)3 基于K型热电偶的温度测量系统硬件设计 (8)3.1核心控制系统设计 (8)3.2温度采集系统设计 (9)3.2.1K型热电偶传感器 (9)3.2.2 ADC转换模块 (11)3.3LCD显示系统设计 (12)3.4电源模块电路设计 (14)4 基于K型热电偶的温度测量系统软件设计 (15)4.1主程序流程 (15)4.2温度采集流程 (16)4.3显示程序流程 (16)4.4软件仿真 (17)4.4.1仿真环境 (17)4.4.2工作流程 (18)4.4.3仿真结果 (19)5 结论 (21)谢辞 (22)参考文献 (23)基于K型热电偶的温度测量系统设计摘要：K型热电偶不接触被测物中，目的是避免热平衡状态的变化，测量的敏感，响应速度快，良好的响应特性，常用于检测1000℃以上运动中的高温物体。

该测温系统结合单片机，设计以K型热电偶为温度传感器的温度测量系统。

其测量系统的测量温度可以分为三个档位，分别是高温档（500℃以上）中温档（100-500℃）低温档（100℃以下），使用前先预估待测物体温度选择合适的档位测量以提升测量精度。

通过温度传感器DS18B20在STM32L476芯片控制下进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度。

关键词：单片机；热电偶；温度测量系统Design of temperature measurement system based on K-type thermocoupleAbstract：Non-contact temperature measurement will not be in contact with the measured object. It avoids changing the thermal equilibrium state of the object. It is sensitive when measuring. The response speed is fast and the response characteristics are good. It is usually used to detect high temperature objects in the movement of 1000°C and above. This text combines the advantage of the one-chip computer, design based on 51 one-chip computer non-contact temperature measurement system. Based on 51 single-chip non-contact temperature measurement system, the measurement temperature is divided into three gears, which are high temperature file (above 500°C), medium temperature file (100-500°C), low temperature file (below 100°C), and the object to be measured is estimated before use. Temperature Select the appropriate gear measurement to improve measurement accuracy. By using the STM32L476 chip to control the temperature sensor DS18B20 for real-time temperature detection and display, it is possible to quickly measure the ambient temperature.Keywords:single chip microcomputer; non-contact; temperature measurement; design基于K型热电偶的温度测量系统设计1 绪论1.1研究背景及意义当今社会，随着科学技术发展迅猛，社会生活水平也快速提高，企业对生产也有了更高的要求:信息化、科学化、自动化。

本科毕业设计题目基于热电偶温度传感器的高速测温系统设计学生姓名专业班级学号院（系）指导教师目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1绪论 (1)2系统原理概述 (3)2.1快速测温的算法实现 (3)2.2热电偶测温基本原理 (4)2.3热电偶冷端补偿方案确定 (5)2.3.1分立元气件冷端补偿方案 (5)2.3.2集成电路温度补偿方案 (6)2.3.3方案确定 (7)2.4硬件组成原理 (7)2.5软件系统工作流程 (7)3硬件设计 (9)3.1热电偶简介 (9)3.1.1热电效应 (9)3.1.2热电偶基本定律 (11)3.1.3热电偶温度补偿 (11)3.1.4热电偶的结构形式 (12)3.1.5K型热电偶概述 (13)3.1.6K型热电偶特点 (14)3.2具有冷端补偿的数字温度转换芯片MAX6675功能简介.. 143.2.1冷端补偿专用芯片MAX6675性能特点 (15)3.2.2冷端补偿专用芯片MAX6675温度变换 (16)3.2.3冷端补偿专用芯片MAX6675的冷端补偿问题 (17)3.2.4冷端补偿专用芯片MAX6675的热补偿跟噪声补偿问题 (17)3.2.5冷端补偿专用芯片MAX6675测量精度的提高方法 (17)3.2.6冷端补偿专用芯片MAX6675的温度读取 (17)3.3单片机选择及部分功能简介 (18)3.3.1AT89C51单片机的SPI实现 (20)3.4路同相三态双向总线收发器74LS245 (21)3.5硬件电路详细设计 (21)3.5.1温度采集电路 (21)3.5.2显示电路 (22)3.5.3报警电路 (24)3.5.4单片机控制电路 (25)4软件设计 (26)4.1主程序设计 (27)4.2温度采集转换程序设计 (28)4.3显示程序设计 (30)5系统仿真 (31)5.1Proteus概述 (31)5.2系统仿真结果 (31)结束语 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录 (36)基于热电偶温度传感器的高速测温系统设计摘要本文主要介绍了基于热电偶温度传感器的快速测温系统的设计。

基于热电偶的温度测量电路设计报告基于热电偶的温度测量电路设计报告基于热电偶的温度测量电路设计第一章摘要 (1)第二章引言 (1)第三章电路结构设计 (2)3.1 热电偶的工作原理 (2)3.2 冷端补偿电路设计 (3)3.3 运算放大器的设计 (4)第四章参数的计算 (5)4.1 补偿电路的计算 (5)4.2 运算放大器的计算 (7)4.3 仿真器仿真图示 (8)第五章基于DXP2021的电路设计 (11)5.1 PCB工程的建立及原理图的绘制 (11)5.2 PCB板图的生成以及布线 (12)5.3 PCB格式输出制电路板...................................................12 心得体会..............................................................................13 参考文献 (13)本文所要设计的是基于运算放大器的具有冷端补偿的热电偶测温。

所要设计包括三部分，热电偶，冷端补偿，运算放大器。

热电偶选用的为K型热电偶，补偿采用是桥式补偿电路，运算放大器则用的是运放比例较大而输出阻抗比较小的仪器仪表放大器。

本文从电路的原理开始，从电路的设计到参数的设计，从电路Multisim仿真图到DXP原理图的绘制及PCB工程的输出，最后制出电路板，涵盖设计各个方面。

关键词：热电偶冷断补偿放大器仿真图 DXP2021 PCB工程在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一，在温度测量中，热点偶的应用极为广泛，它具有结构简单，制作方便，测量范围广，精度高，惯性小和输出信号便于远传等许多优点。

另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子，管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。

热电偶作为一种温度传感器，热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。

摘要热电偶传感器是一种将温度变化转换为电势变化的传感器，热电偶是应用最广泛的测温元件之一。

它具有构造简单、使用方便、高准确度、稳定性好、测温范围广等优点，可以再1K至2800摄氏度的范围内使用，适用于信号的远传、把温度转换为电势信号便于处理和远距离传输，在温度测量中占有非常重要地位。

而基于单片机的温度测量更是提高了测量温度的精度，为了减小测量中的误差可以从硬件和软件两方面进行调整：硬件设计要使用高精度A/D和运放器件，软件设计必须设计出合理的满足设计要求的线性化算法，从这两方面就可以大大解决热电偶测试温度的精度问题。

本设计提出的系统以单片机为核心，硬件设计部分使用高精度模/数转换器TLC1549和最常用的运放AD623，分别实现对热电偶电动势的采样、放大、AD 转换，软件设计更是提出一种简单的设计思路。

并在论文中介绍了AD623和TLC1549的功能、应用、工作原理等，以及简单的软件设计流程图。

关键字：热电偶单片机 AD623 TLC1549Thermocouple for temperature measurement devices single-chiptemperature instrumentation designStudent:Nan Weiguo Teacher:Jiang CunboAbstract: Thermocouple sensor is a will convert the temperature change of the potential changes sensor, thermocouple are one of the most widely applied one of the temperature sensor. It has simple structure, easy to use, high accuracy, good stability, temperature measurement range advantages, can again 1 K to 2800 degrees within the scope of the use and is applicable to signal the remote transmission, the temperature conversion for potential signal processing and for long-distance transmission, in temperature measuring occupies very important position. And based on single chip microcomputer temperature measurement more is to improve the measurement precision of temperature, in order to reduce the error can be measured from two aspects of hardware and software adjustment: hardware design to using the high accuracy A/D and op-amp device, the software design must design the reasonable and meet the design requirements of the linearized algorithm is, from the two aspects can greatly solve the accuracy of the temperature thermocouple test.This design is put forward with the single chip processor as the core of the system, hardware design using the high accuracy of d/a converter TLC1549 and the most commonly used op-amp AD623, realized respectively to the thermocouple emf sampling, amplification, AD transform, the software design is put forward a kind of simple design ideas. And in the thesis introduces the TLC1549 AD623 and the function, application, working principle and so on, as well as simple software design flow chart. Keyword: thermocouple single-chip microcomputer AD623 TLC1549目次摘要 (I)Abstract: (II) (1)课题背景及课题意义 (1)设计目的及系统功能 (2)温度测量仪表的发展历史与现状 (2)国内外温度检测技术研究现状 (3)常用的温度测量方法叙述 (3)总述 (3) (4) (4) (5) (5) (6) (6) (6)热电偶的冷端处理和补偿 (6)补偿导线法 (6)计算修正法 (7)冷端补偿电桥法 (7) (7) (8)系统的结构与原理 (8) (9) (9)A/D转换电路 (10)单片机主控电路 (11)LCD显示电路 (13) (13) (14)TLC1549时序编写 (14) (15) (17) (18) (18)致谢 (20)参考文献 (21)课题背景及课题意义自从1976年Intel公司推出第一批单片机以来，80年代单片机技术进入快速发展时期，近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展，从4位、8位单片机发展到16位、32位单片机。

XXXXXXXXXXX本科毕业论文（设计）二〇一四 年 五 月 十日题 目 基于热电偶传感器的智能 测温仪设计作 者 XXXXX 学 院信息科学与工程学院 专 业电子信息科学与技术 学 号 XXX 指导教师 XXX湖南涉外经济学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立开展工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或创作过的作品成果。

对本文工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本科毕业论文（设计）作者签名：二0一四年五月十日摘要在工农业生产过程中，温度是一个非常重要的物理参数，温度检测类仪表作为温度测量工具也因此得到了广泛应用。

热电偶有成本低、准确度高和测温范围宽等优势，自然成为工业应用中优先考虑的方案。

为获得准确的测温值，本论文将微机技术与热电偶传感器结合起来，设计了较高精度较高集成度的智能测温仪表。

跟传统热电偶测温方案相比该设计采用了数字集成芯片MAX6675，该芯片集成了A/D转换器、冷端补偿及SPI 串口的热电偶放大器与数字转换器，这使得仪表的精度跟集成度得到提升的同时也降低了设计的复杂度。

该论文主要由测量仪表的软件设计、硬件设计两个部分组成。

热电偶测温仪表硬件主要由单片机最小系统电路、MAX6675数据采集与转换电路、数码管显示电路、串口通信电路、报警电路五个部分组成。

软件部分主要由数据读取程序、串口通讯程序、数码管动态扫描显示程序等程序模块组成。

设计的测温软件程序可以在51单片机上移植。

关键词：智能仪表；K型热电偶；温度测量；MAX6675；AT89S51ABSTRACTIn the industrial and agricultural production process, the temperature is a very important physical parameters , temperature detection instrumentation for temperature measurement tool class and therefore widely used . Thermocouple low cost , high accuracy and wide temperature range and other advantages, will naturally become a priority in industrial applications programs . In order to obtain an accurate temperature measurement value , this paper will microcomputer technology and thermocouple sensors combine high precision design of a high degree of integration of intelligent Thermometer . Compared with the conventional thermocouple program designed using digital integrated chip MAX6675, the chip integrates the A / D converter , serial interface SPI cold junction compensation and thermocouple amplifier and digital converter. This makes integration with precision instrumentation has been improved , while also reducing the complexity of the design. The paper mainly consists of measuring instruments software design, hardware design of the two parts. In this design , first introduced the hardware part of the thermocouple thermometer table. Thermocouple Thermometer hardware consists of five parts: the smallest single-chip system circuit , MAX6675 data acquisition and conversion circuits , digital display circuit , serial communication circuit , alarm circuit . Software part consists of the following modules: data reading program , serial communication program , the digital display dynamic scanning procedures routines. Software program designed temperature can be used in the 51 MCU .Keywords:intelligent instrument; K-type thermo-couple; temperature measurement;MAX6675; AT89S51目录诚信声明 (I)摘要 (II)ABSTRACT (III)第一章绪论 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究意义 (1)1.2研究现状及发展趋势 (1)1.2.1国内外测温研究现状 (1)1.2.2发展趋势 (2)1.3研究思路及主要内容 (3)第二章系统方案论证与总体设计 (4)2.1 系统方案论证 (4)2.1.1 热电阻测温系统 (4)2.1.2红外测温系统 (4)2.1.3热电偶测温系统 (4)2.2方案选型与总体设计 (4)2.3本章小结 (5)第三章仪表的硬件设计 (5)3.1温度的数据采集与前期数据处理模块 (6)3.1.1 K型热电偶 (6)3.1.2 K型热电偶串行模数转换器MAX6675 (7)3.1.3 MAX6675与AT89S51 单片机的接口 (9)3. 2 AT89S51与PC机串口通讯模块 (10)3.2 .1 RS-232C标准 (10)3.2.2 MAX232芯片简介 (10)3.2.3单片机的串行口工作方式 (11)3.2.4接口电路 (11)3.3蜂鸣器报警与报警温度值设定模块 (12)3.4 LED数码管显示模块 (12)3.5 AT89S51单片机最小系统模块 (12)3.5.1 AT89S51单片机 (12)3.5.2片内振荡器和时钟电路 (13)3.5.3单片机复位电路 (13)3.6 本章小结 (14)第四章软件设计 (15)4.1 KeilC51集成开发环境简介 (15)4.2 基于KeilC51软件编程设计 (15)4.2.1 主程序流程图 (15)4.2.2 读取MAX6675数据程序 (15)4.2.3 报警温度值设定程序 (17)4.2.4串口通讯程序 (17)4.2.5数码管显示子程序 (17)4.3本章小结 (19)第五章仿真 (20)5.1proteus简介 (20)5.2仿真步骤 (20)5.2.1建立仿真电路原理图 (20)5.2.2导入程序 (20)5.3仿真结果 (21)5.3.1测温模块与报警模块 (21)5.3.2 串口通讯模块仿真 (22)结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附录A 硬件原理图 (27)附录B 设计程序 (28)第一章绪论1.1 研究背景和意义1.1.1 研究背景温度是所有物理现象中一个最基本的物理现象，它是应用于生产过程中最基础、最普通的工艺参数。

摘要热电偶是将温度变化量转换为热电势大小的热电传感器，是一种广泛应用的间接测量温度的方法，即利用一些材料或元件的性能参数随温度而变化通过测量该性能参数，而得到被测温度的大小。

本文中主要介绍利用热电偶传感器测温的原理及系统设计。

在论述测温的同时，针对不足,提出了一种基于数值计算软件化测温方法，并给出了实现这种测温的4个步骤，给出了相关电路、拟合关系式和计算方法。

为了是测温精度更高，在此分析了误差优化方法，探讨了误差时间常数分析、非线性补偿法及冷端温度补偿技术。

关键字：热电偶、软件化、时间常数、非线性补偿、冷端温度补偿1.温度的基本概念(参考文献【1】)温度是度量物体冷、热程度的物理量,在生产和科学中占有极其重要的地位,是国际单位制(SI)中7个基本物理量之一。

从能量角度来看,温度是描述系统不同自由度间能量发布状态的物理量;从微观上看,温度标志着系统内部分子无规则运动的剧烈程度,温度高的物体,分子平均动能大,温度低的物体,分子平均动能小;从热平衡观点来看,温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。

而用来度量物体温度数值的标尺叫温标,它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。

目前用的较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。

温度测量方式有接触式和非接触式两大类。

接触式测温法是将传感器置于与物体相同的热平衡状态中,使传感器与物体保持同一温度的测温方法。

非接触式仪表测温的范围广,不受测温上限的限制,也不会破坏被测物体的温度场,反映速度快;但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水汽等外界因素的影响,其测量误差较大。

2.热电偶测温基本原理(参考文献【2】)热电偶的测温原理基于热电效应,如图1所示。

将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路,当两个接点电T和T0的温度不同时,如果T>T0在回路中就会产生热电动势,并在回路中有一定大小的电流,此种现象称为热电效应,记为EAB,导体A,B称为热电极。

一种基于热电偶CJC测温电路的设计王冰;任勇峰;贾兴中;刘兴俊【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(39)4【摘要】针对太空飞船大底区实时环温监测的特殊要求及常见温度传感器存在测试精度低,稳定性差等问题,设计了基于热电偶测温原理的自动CJC电路方案。

详细介绍了自动冷端（基准结）补偿式测温电路的设计思路,对于热电偶本身的测量的非线性特性采用分段线性拟合校正算法,并对线性算法处理后的温度的非线性度和高低温误差精度通过了实验验证,符合设计要求。

而在太空飞船大底区温度测量环境属于强RFI（射频干扰）环境,极易导致电路中仪表放大器内部射频整流,从而导致输出电压失调。

为此,在电路输入前端专门设计了RFI低通滤波器,滤除高频射频信号。

基于热电偶CJC测温电路已成功应用于工程实践中,测温范围-60℃~1 300℃,测量精度优于1℃。

基于热电偶CJC（冷端补偿）测温电路为温度的精密测量提供了一种快速、有效、精确的手段。

【总页数】6页(P907-912)【关键词】热电偶;冷端补偿;射频干扰;测温电路【作者】王冰;任勇峰;贾兴中;刘兴俊【作者单位】中北大学电子测试技术国家重点实验室;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TP212.1【相关文献】1.基于K型热电偶的高精度测温放大电路设计 [J], 唐友明;刘丹;何巨龙2.热电偶测温电路的设计与仿真 [J], 姜绍君3.温度传感器S型热电偶测温电路设计 [J], 丁润琦; 甄国涌; 张凯华4.高精度热电偶测温电路设计与分析 [J], 常广晖;常书平;张亚超5.多路热电偶测温电路设计 [J], 崔海佟;陈炜;杨新圆;唐亚曼因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。