基于單片機(jī)和K型熱電偶的溫度測(cè)量儀表設(shè)計(jì).doc

1. 概述1.1題目名基于單片機(jī)和K型熱電偶的溫度測(cè)量儀表設(shè)計(jì)1.2功能和技術(shù)指標(biāo)要求（1）溫度測(cè)量范圍：室溫200；（2）溫度檢測(cè)元件：K型分度號(hào)熱電偶；（3）具有熱電偶冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能；（4）溫度測(cè)量精度：1FS*2%；（5）溫度顯示：LED或LCD數(shù)字顯示，顯示分辨率0.1（6）具有溫度上限、下線設(shè)置功能，當(dāng)溫度測(cè)量值越限時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警；（7）電源：電網(wǎng)AC220V, 要求在電網(wǎng)電壓變化15%范圍內(nèi)能夠正常工作。1.3國內(nèi)外相關(guān)情況概述溫度的測(cè)量的歷史：第一個(gè)溫度傳感器是伽利略做出來的。而溫度測(cè)量的里程碑是由法勒海特設(shè)計(jì)的水銀溫度計(jì)。1740年瑞典人攝氏提出在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把冰水混合物的溫度規(guī)定為0度，而水的沸騰度為100度。溫度測(cè)量在保證產(chǎn)品的質(zhì)量，節(jié)約能源，安全生產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用。技術(shù)現(xiàn)狀有點(diǎn)到線，線到面溫度分布的測(cè)溫技術(shù)；由表面到內(nèi)部的測(cè)溫技術(shù)。發(fā)展趨勢(shì)是由于環(huán)境的多樣化，復(fù)雜化，測(cè)溫對(duì)象的多樣化，智能檢測(cè)成為現(xiàn)在溫度測(cè)試的趨勢(shì)。所以要加強(qiáng)新工藝的開發(fā)；向著智能化發(fā)展。2. 技術(shù)方案2.1溫度測(cè)量的基本方法與原理常見的溫度測(cè)量方法和測(cè)溫原理有：接觸式，原理是熱脹冷縮，這種方法測(cè)溫方便。液體式（如毛細(xì)管，水銀溫度計(jì)），原理是受熱，液體膨脹系數(shù)變大，從而液體上升。這種方法測(cè)溫比較準(zhǔn)確。 直流穩(wěn)壓電源 環(huán)境溫度測(cè)量熱電偶放大器 ADC 單 片 機(jī)上下限設(shè)置聲光報(bào)警數(shù)字顯示2.2總技術(shù)方案 溫度測(cè)量儀表功能結(jié)構(gòu)先讀取環(huán)境溫度，熱電偶測(cè)得溫度經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字，測(cè)得冷端溫度，用補(bǔ)償法再計(jì)算出溫度值，送到顯示器顯示。如果溫度超過上限設(shè)置，下限設(shè)置則蜂鳴器報(bào)警，且LED燈變紅。3. 硬件設(shè)計(jì)3.1熱電偶放大器設(shè)計(jì)冷端補(bǔ)償專用芯片MAX6675的溫度讀取芯片MAX6675采用標(biāo)準(zhǔn)SPI串行外設(shè)總線與MCU接口，MAX6675只能作為從設(shè)備。溫度值與數(shù)字對(duì)應(yīng)關(guān)系為:溫度值=1023.75轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量/40953.2熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法及電路冷端補(bǔ)償法：測(cè)冷端溫度 補(bǔ)償法 再計(jì)算出溫度值 送到顯示器 （循環(huán)） LCD顯示（循環(huán)） ASC碼電路：3.3ADC電路由MAX6675完成AD轉(zhuǎn)換。3.4穩(wěn)壓電源電路學(xué)生電源。3.5微處理器STC52單片機(jī)，芯片MAX7765；按鍵；顯示系統(tǒng)采用四位共陽極數(shù)碼管7SEG-MPX4-CA，報(bào)警電路由PNP型三極管Q1和蜂鳴器構(gòu)成。3.6總體電路原理圖3.7硬件調(diào)試用熱電偶采集溫度，把采集信號(hào)送到MAX7765中，在MAX6675中進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，把數(shù)字信號(hào)送到STC52單片機(jī)進(jìn)行處理，再送到顯示屏顯示。4. 軟件設(shè)計(jì)4.1軟件功能說明具有熱電偶冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能；具有溫度上限、下線設(shè)置功能，當(dāng)溫度測(cè)量值越限時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警；4.2軟件總流程開始，初始化52，AD初始化啟動(dòng)AD數(shù)值濾波（取平均值），調(diào)用采集轉(zhuǎn)換子程序，用補(bǔ)償法計(jì)算出溫度值，檢測(cè)是否超量程，超過量程則調(diào)用報(bào)警程序報(bào)警，否的話就繼續(xù)調(diào)用子程序進(jìn)行循環(huán)。11 開始 調(diào)用報(bào)警子程序 調(diào)用子程序 調(diào)用采集轉(zhuǎn)換子程序計(jì)算溫度值超量程？系統(tǒng)初始化是否4.3各功能軟件#include reg52.h/頭文件#include intrins.h/_nop_();延時(shí)函數(shù)用#define uchar unsigned char /用uchar代替unsigned char，1字節(jié)0-255#define uint unsigned int /用uint代替nsigned int，2字節(jié)0-26653sbit SO=P10; /P1.0口與SO相連sbit SCK=P11; /P1.1口與SCK相連#include reg52.h/頭文件#include intrins.h/_nop_();延時(shí)函數(shù)用#define uchar unsigned char /用uchar代替unsigned char，1字節(jié)0-255#define uint unsigned int /用uint代替nsigned int，2字節(jié)0-26653sbit SO=P10; /P1.0口與SO相連sbit SCK=P11; /P1.1口與SCK相連sbit CS=P12; /P1.2口與CS相連sbit buzzer=P16; /P13.6 s聲光報(bào)警uint j,h; float wendu;/4字節(jié)（6位數(shù)字）uint Re_Convert();/熱電偶數(shù)據(jù)讀取，返回溫度void Disp_temp();/溫度顯示uchar qian=0,bai=0,shi=0,ge=0,xiao=0;uint P_Temp;uint temp;uchar code tab_110=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90; /共陽LED段碼表uchar code tab_210=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10; /含小數(shù)點(diǎn)共陽段碼 / 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar code tab_34=0x01,0x02,0x04,0x08; /位碼uint Re_Convert() /熱電偶數(shù)據(jù)讀取，返回溫度 uchar i; unsigned long Temp_2; Temp_2=0; CS=1; SCK=0; _nop_();_nop_(); /這個(gè)_nop_()等效與匯編里面的NOP指令，也就是空一個(gè)機(jī)器周期， /在51單片機(jī)中_nop_()等于空12個(gè)時(shí)鐘周期【即一個(gè)機(jī)器周期】 CS=0; for(i=0;i16;i+)/16位數(shù)據(jù)讀取 Temp_2=1;/向右移一位 _nop_(); SCK=1;/上升 if(SO=1)Temp_2=Temp_2|0x01; else Temp_2=Temp_2|0x00; _nop_(); SCK=0; _nop_(); Temp_2=Temp_24;/向右移4位，取3-14位 Temp_2=Temp_2*1024/4096;/變換為溫度值 Temp_2=Temp_2-23; Temp_2=Temp_2; if (Temp_2200) for(j=300;j0;j-); buzzer=0; else buzzer=1; return(Temp_2); void Disp_temp()/溫度顯示 uint temp=wendu; temp=temp*10; if(wendu0;j-); P3=0x00; P0=tab_1shi; P3=tab_31; for(j=300;j0;j-); P3=0x00; P0=tab_2ge; P3=tab_32; for(j=300;j0;j-); P3=0x00; P0=tab_1xiao; P3=tab_33; for(j=300;j0;j-); void main()/主程序 for(j=300;j0;j-); while(1) wendu=Re_Convert();/ 熱電偶數(shù)據(jù)讀取，返回溫度 Disp_temp(); /溫度顯示 sbit CS=P12; /P1.2口與CS相連sbit buzzer=P16; /P13.6 s聲光報(bào)警uint j,h; float wendu;/4字節(jié)（6位數(shù)字）uint Re_Convert();/熱電偶數(shù)據(jù)讀取，返回溫度void Disp_temp();/溫度顯示uchar qian=0,bai=0,shi=0,ge=0,xiao=0;uint P_Temp;uint temp;uchar code tab_110=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90; /共陽LED段碼表uchar code tab_210=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10; /含小數(shù)點(diǎn)共陽段碼 / 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar code tab_34=0x01,0x02,0x04,0x08; 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