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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。
QQQQQQQ辽宁工业大学《单片机与接口技术》课程设计（论文）题目：由热电偶构成的温度检测系统院（系）：信息科学与工程学院专业班级：自动化043学号： 040302081学生姓名：李明伟指导教师：教师职称：起止时间：2007.7.2-2007.7.15课程设计（论文）任务及评语辽宁工学院课程设计说明书（论文）目录第1章方案论证 (1)1.1 热电偶简介 (1)1.2 热电偶温度检测系统应用场合及说明 (2)第2章热电偶构成的温度检测系统硬件设计 (3)2.1 控制器 (3)2.2 信号放大电路接口电路设计 (3)2.3非易失外部数据存储器的扩展 (6)2.4 图形液晶显示器（LCD） (6)2.5 图形液晶控制电路 (7)2.6 热电偶测量信号处理电路 (9)2.7 热电偶冷端补偿电路 (10)2.8 微型打印机接口电路 (10)第3章软件设计 (11)3.1程序流程图设计 (11)3.2 程序清单 (11)第4章程设计总结 (15)参考文献 (16)第1章方案论证1.1 热电偶简介热电偶在温度测量中应用极为广泛,因为它构造简单,使用方便,具有较高的准确度,温度测量范围宽.常用热电偶可测范围为-50至1600度,若用特殊材料,其测温范围可扩大为-180至2800度.热电偶是利用热电效应制成的温度传感器。
图1-1 检测系统原理框图图1-2 热电偶温度检测系统框图1.2 热电偶温度检测系统应用场合及说明该系统主要应用在焊接接头温度场,热处理冷却介质冷却特性等领域的温度检测.系统可对温度随时间变化的结果进行检测,从而得到温度T和时间t的关系曲线.该系统以热电偶做检测环节，采用AD693进行信号调理，以AduC831为控制器，该CPU兼有A/D转换和D/A功能，配有640KB的非易失RAM 数据存储器，CPU连接320*240点阵的图形LCD液晶显示器进行汉字、图形、曲线和数据显示，采用8路键盘，配有微型打印机,可以现场打印输出结果,也能和PC机联机,把现场检测的数据上传到PC机进行进一步处理,显示,打印和存档。
课程设计说明书(论文) 题目基于热电偶的炉温检测系统设计课程名称检测技术课程设计院系专业班级学生姓名学号设计地点指导教师课程设计任务书课程名称检测技术与系统课程设计院（系、部、中心）专业班级姓名起止日期指导教师5．课程设计进度安排起止日期工作内容第1天布置设计任务，熟悉课题，查找资料；第2天结合测控对象，确定系统结构，选择合适的传感器，设计调理电路；第3天选择合适的单片机，设计其外围电路；第4天设计电路参数，有条件情况下，在实验室进行实验，进一步理解测量电路输入输出关系，书写课程设计报告；第5天设计答辩。
6．成绩考核办法平时表现30%，设计成果40%，答辩表现30%.教研室审查意见：教研室主任签字：年月日院（系、部、中心）意见：主管领导签字：年月日目录1引言........................................................................................................... .......... . (6)2 总体设计.................... .......... .. (6)3 具体设计 (7)3.1传感器选用 (7)3.2热电偶传感器与单片机的硬件接口设计................................................ . (7)1)热电偶温度传感器信号放大电路 (7)2) A/D(模数)转换电路 (8)3）锁存器类型 (10)4）烘箱温度加热电路设计 (10)5）动态显示及键盘接口电路 (11)6)总电路图 (12)3.3热电偶传感器与单片机的软件接口设计 (13)4 结论.............................................................................................. . (16)5 参考文献 (16)基于热电偶的炉温检测系统设计1. 引言温度是表征物体冷热程度的物理量,是实际生活中经常需要测试和控制的参数，它与人们的生活息息相关。
---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。
电炉箱恒温自动控制系统原理电炉箱恒温自动控制系统原理电炉箱恒温自动控制系统是一种用于控制电炉箱温度的自动化系统。
该系统通过传感器检测电炉箱内部温度，并根据设定的温度值自动调节电炉箱的加热功率，以保持电炉箱内部温度稳定在设定值范围内。
电炉箱恒温自动控制系统主要由以下几个部分组成：1.传感器：传感器是用于检测电炉箱内部温度的装置。
常用的传感器有热电偶、热敏电阻等。
传感器将检测到的温度信号转换成电信号，传送给控制器。
2.控制器：控制器是电炉箱恒温自动控制系统的核心部件。
控制器接收传感器传来的温度信号，并根据设定的温度值计算出电炉箱需要的加热功率。
控制器还可以根据用户的需求进行定时开关机、报警等功能。
3.执行器：执行器是用于控制电炉箱加热功率的装置。
常用的执行器有继电器、晶体管等。
执行器接收控制器发出的控制信号，控制电炉箱的加热功率，以达到恒温的目的。
电炉箱恒温自动控制系统的工作原理如下：1.传感器检测电炉箱内部温度，并将检测到的温度信号传送给控制器。
2.控制器根据设定的温度值计算出电炉箱需要的加热功率，并将控制信号发送给执行器。
3.执行器接收控制信号，控制电炉箱的加热功率，以达到恒温的目的。
4.如果电炉箱内部温度超出设定范围，控制器会发出报警信号，提醒用户进行处理。
电炉箱恒温自动控制系统的优点是可以自动调节电炉箱的加热功率，保持电炉箱内部温度稳定在设定值范围内，从而提高电炉箱的加热效率，延长电炉箱的使用寿命。
此外，该系统还可以根据用户的需求进行定时开关机、报警等功能，提高了电炉箱的智能化程度。
总之，电炉箱恒温自动控制系统是一种非常实用的自动化系统，可以有效提高电炉箱的加热效率和使用寿命，为用户带来更加便利的使用体验。
温度传感器—热电偶测温实验一、实验原理：由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。
图1 热电偶测温系统图图1中T 为热端，To 为冷端，热电势Et=)T ()T (o AB AB本实验中选用两种热电偶镍铬—镍硅（K ）和镍铬—铜镍（E ）。
实验所需部件：K 、E 分度热电偶、温控电加热炉、214位数字电压表（自备） 二、实验步骤：1、观察热电偶结构（可旋开热电偶保护外套），了解温控电加热器工作原理。
温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。
温度调节方式为时间比例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。
温度设定：拨动开关拨向“设定”位，调节设定电位器，仪表显示的温度值℃随之变化，调节至实验所需的温度时停止。
然后将拨动开关扳向“测量”侧，（注：首次设定温度不应过高，以免热惯性造成加热炉温度过冲）。
2、首先将温度设定在50℃左右，打开加热开关，热电偶插入电加热炉内，K 分度热电偶为标准热电偶，冷端接“测试”端，E 分度热电偶接“温控”端，注意热电偶极性不能接反，而且不能断偶，214位万用表置200mv 档，当钮子开关倒向“温控”时测E 分度热电偶的热电势，并记录电炉温度与热电势E 的关系。
3、因为热电偶冷端温度不为0℃，则需对所测的热电势值进行修正E （T ，To ）=E(T,t 1)+E(T 1,T 0)实际电动势＝测量所得电势 ＋温度修正电势查阅热电偶分度表，上述测量与计算结果对照。
4、继续将炉温提高到70℃、90℃、110℃和130℃，重复上述实验，观察热电偶的测温性能。
三、注意事项：加热炉温度请勿超过150℃，当加热开始，热电偶一定要插入炉内，否则炉温会失控，同样做其它温度实验时也需用热电偶来控制加热炉温度。
---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。
传感器与检测技术
大作业
基于热电偶传感器的电炉温度检测系统
一、测温传感器的选择
目前，市场上温度传感器的种类有许多，按照用途分可分为基准温度计和工业温度计；按照测量方法可分为接触的与非接触的等。
根据成本、准确度及测温范围不同，选择不同的传感器。
下面是一些温度传感器的比较：
在工业化中电炉的温度一般在1000℃以上，而且长时间高温，温度测量的相应程度与准确度要好，因此这对温度传感器提出很高的要求。
热电偶传感器具有装配简单，抗震性好，精确度高，相应时间快，使用寿命长，最重要的是耐高温。
故择热电偶测量电炉温度的原因有以下4点：
1)属于自发电型传感器，因此测量时可以不需要外加电源，可直接驱动动圈式
仪表。
2)结构简单，使用方便，热电偶的电极不受大小和形状的限制，可按照需求选
择。
3)测量范围广，高温热电偶可达1800摄氏度以上，低温热电偶可达-260摄氏
度
4)测量准确度较高，各温区中的误差均符合国际计量委员会的标准。
热电偶的工作原理的热电效应，两种不同成份的导体两端接合成回路时，当两接合点温度不同时，就会在回路内产生热电势。
如果热电偶的测量端与补偿端端存有温差时，显示仪表将会显示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。
热电偶的特性：
1)中间导体定律：在热电偶回路中插入第三种（或多种）均质材料，只要所插
入的材料两端连接点温度相同，则所插入的第三种材料不影响原回路的热电势。
这条定律表明在热电偶回路中可拉入测量热电势的仪表，只要仪表处于稳定的环境温度即可。
同时还表明热电偶的接点不仅可经焊接而成，也可以借用均质等温的导体加以连接。
2)热电偶的热电势将随着测量端温度的升高而增加，热电势的大小只和热电偶
导体材质和两端的温度有关，与热电极的长度、直径无关。
二、电炉测温方案论证
你本测温系统根据单片机为微控制器，对系统有2种设计方案：
方案一：系统由热电偶和集成温度传感器AD590测量热端和冷端温度，采用数据采集卡实现信号采集并传输给计算机。
根据热电偶中间温度定律，利用计算机采用查表和曲线拟合进行非线性校正及冷端补偿。
本系统将滤波、非线性和冷端补偿等功能由软件实现，简化了电路设计，提高了系统的
稳定性和测量精度，但成本较高。
方案二：根据模电、数电等知识，在不同的温度下热电偶产生不同的电动势，经过运算放大器组成的仪表放大器电路，输出与放大倍数有关的相应0到5V的压降，再由ADC0804模数转换器采集并送给单片机处理数据把测得温度送到液晶屏上。
不同的温度产生不同的压降，且基本上呈线性规律。
所以放大压直接送单片机处理并显示。
方案论证：从精确度来看，方案一好，但方案二电路实现简单，占用内存较小，抗干扰能力强，成本较低。
所稳定性好可选用方案一测量电路，若考虑便于与单片机接口连接，方案二最方便。
因此本系统中选用方案二。
三、电炉温度检测系统工作原理
查阅文献资料，热电偶的两种金属材料只有有多种组合形式满足电炉的抗高温的要求，但实际生产中用铂铑30/铂铑6热电偶。
其分度号为s,正极是90%铂和10%铑的合金,负极为纯铂丝。
这种热电偶的优点是能容易制备纯度极高的铂铑合金,因此便于复制,且测温精度高,可作为国际实用温标中630.74—1064.43℃范围内的基准热电偶。
其物理化学稳定性高,宜在氧化性和中性气氛中使用;它的熔点较高,故测温上限亦高。
在工业测量中一般用它测量1000℃以上的温度,在1300℃以下可长期连续使用,短期测温可达1600℃。
所以我选择这种电偶。
在工业生产中，测温范围从几百度到一千多摄氏度，而普遍的测量的方法是用直接接触测温法。
直接测温法是指采用各种型号与规格的热电偶，用焊接与粘贴的方法，将热电偶与被测物体接触，然后将把热电偶接到显示器上组成测温系统。
同时为了减少误差，要在测量端的地方应加上足够长的保温材料保温。
测温元件——热电偶温度计。
它是一种感温元件 , 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，结构根据热电偶的原理设计。
其电动势的表示公式：
A和B的顺序代表电动势的方向；
k——玻尔兹曼常数；
T——接触处的绝对温度；
e——单位电荷量；
放大元件——采用如下仪表放大器，电路放大差模信号，抑制共模信号，减少输入噪声的影响。
放大电路图如下：
另有部分元件，单片机与显示屏以及AD0804都是成型的模块，再次就不必细说了，剩下就是编程，把传感器得到的数据进行处理显示了。
在测量中得到是模拟信号，所以还需放大转换整数字信号，在传给单片机处理，最后给显示屏。
四、结果与讨论
本实验的误差主要出由于热电偶的热接点具有一定的热容量,热接点从介质中吸收热量后,加热自身提高温度到稳定值需要一定的时间,在时间上总是要滞后于被测介质温度的变化,即测量的指示温度总是滞后于被测介质的实际温度,引起温度偏差,从而产生动态误差。
另外，在高温的情况下，测量线路也会存在能量消耗，所以需要一定的补偿处理。
本实验，虽然实现了测量电炉的温度，但是误差比较大，不稳定，还有许多工业实际因素还未考虑，但是我可以从这里面得到一些思路，如何处理传感器信号，进一步认识了电偶传感器的用法。
五、参考文献
《自动检测技术及应用》——梁森欧阳三泰王侃夫
《传感器与应用电路设计》——赵继文
《传感器技术及其工程应用》——金发庆。
