1、 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 基于热电偶温度传感器的高速测温系统设计 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
2、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 3.1.5 K 型热电偶概述 13 3.1.6 K 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 14 3.2.1 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 基于热电偶温度传感器的高速测温系统设计 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
3、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 3.3.1 AT89C51 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 5.1 Proteus 概述 31 5.2 系统仿真结果
4、 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 I 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。 本文综合考 虑到热电偶的热惰性时间常数问题，采用快速算法实现了温度快速测量的功能。 快速算法思想是：在等时间间隔内快速采集三个温度数据，然后根据它们与热时 间常数、初始温度以及稳定后的温度之间的关系，最后得出稳定后温度的数学计 算公式，从而得到所测量的温度值。 本文采用了带有冷端补偿的温度转换芯片 MAX6675、K 型热电偶、89C51 单片机、数码管等元器件设计了相应温度采
5、集电路、温度转换电路、温度控制电 路、超量程报警电路、数码管显示电路。结合硬件电路给出了相应的软件设计， 测温精度可达到 0.25。本系统的工作流程是：首先热电偶采集温度，数据经过 MAX6675 内部电路的处理后送给单片机进行算法处理，最后通过数码管电路显 示出测量温度。本设计最后对系统进行了 protuse 的调试和仿真，实现了设计的 要求。 关键词 温度传感器 热电偶 热时间常数 冷端补偿 基于热电偶温度传感器的高速测温系统设计 II BASED ON THERMOCOUPLE TEMPERATURE SENSOR HIGH-SPEED TEMPERATURE MEASURING SYS
6、TEM DESIGN ABSTRACT This design describes the thermocouple temperature sensor based on the rapid temperature measurement system. This comprehensive taking into account the thermal inertia of the thermocouple time constant problem, the use of fast algorithm features fast measurement of temperature. Fast algorithm idea is: in the other three intervals quickly acquire temperature data,
