热电偶冷端温度自动补偿校正系统设计

摘要 热电偶是应用最广泛的一种温度传感器。本文介绍一种利用单片机作为热电偶冷端温度自动补偿电路的器件，热电偶的电压值经信号放大，A/D转换，送入单片机中，同时单片机接收冷端温度传感器DS18B20的信号，利用单片机对数字信号处理，并且将处理后的数字信号转换成测量端的真实值，通过LED动态显示。同时键盘输入设定不同类型热电偶的分度表，能对各种工业热电偶冷端进行温度补偿从而提高温度测量精度，在工业温度控制中有普遍意义。 本文对该系统的设计，包括热电偶传感器、DS18B20、单片机及其应用程序等进行了详细的分析和说明。 关键词：热电偶;DS18B20;单片机；冷端补偿 目? 录第一章 绪论??? 11 热电偶的基本原理??? 21.1 热电偶的结构和温度检测工作原理??? 31.2 各种工业热电偶的特性、输出范围??? 41.3 热电偶冷端温度补偿的主要方法??? 5第二章 热电偶冷端温度自动补偿校正系统设计??? 62.1 总体设计叙述??? 62.2 方案选择及电路设计??? 82.2.1单片机补偿的方案??? 82.2.2? AT89S52单片机系统??? 92.2.3 热电偶信号调理电路??? 122.2.4 冷端温度检测电路??? 132.2.5??? ADC电路??? 162.2.6 键盘及显示电路??? 212.2.7 报警电路??? 22第三章?? 软件结构设计??? 233.1 程序流程图??? 233.2 部分子程序??? 273.2.1 键盘扫描子程序??? 273.2.2 LCD子程序??? 283.2.3 冷端温度检测子程序??? 30第四章?? 硬件制作及调试??? 344.1硬件制作与调试??? 354.1.1系统PCB板的设计??? 354.1.2系统硬件调试??? 354.2软件及联机调试??? 364.2.1主控程序调试??? 36参考文献??? 37附录A 主电路图??? 38附录B 主程序??? 41 引言： 温度是工业生产中重要的物理量, 产品的产量、质量、能耗等都直接与温度有关, 因此, 准确地测量温度具有十分重要的现实意义。测温的方法很多, 例如, 利用水银温度计、有机液体温度计、双金属温度计、液体压力温度计、铂电阻温度计、热敏电阻温度计、热电偶温度计、光学高温计、红外温度计、辐射温度计、比色温度计等等都可实现对温度的测量 。其中, 热电偶温度计具有结构简单、测温范围广(低至负180 ℃, 高至1800 ℃) 、耐高温、准确度高、价格便宜、使用方便、适于远距离测量与自动控制等优点。因而, 它在高温测量方面得到较广泛的应用。 随着计算机应用技术的不断发展，特别是单片机的广泛应用，在诸如电力、化工、冶金等工业部门，温度测量与控制中已广泛使用了智能化仪器仪表，或计算机监控系统。这为生产部门搞好安全生产，提高产品质量及综合经济效益起着十分重要的作用。今年来，不少院校和公司也一直致力于智能多路温度巡检测及温度过程控制系统的开发与设计。对于采用热电偶及热电阻作为感温元件的系统来说，如何考虑热电偶冷端补偿，以及热电偶、热电阻非线性校正将关系到系统设计的价格成本、通用性和灵活性等问题。 本论文主要讨论通过温度传感器DS18B20测量热电偶冷端温度，并利用单片机AT89S52对热电偶冷端进行补偿，然后通过数码管实时显示温度。该方法具有成本低，可靠性高，精度高等优点。因而具有很强的使用性。