智能仪表综合训练课程设计-热电偶线性化led显示

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1、内蒙古科技大学课程设计论文智能仪表综合训练设计说明书题目：热电偶线性化LED显示学生姓名：x学号：08x专业：测控技术与仪器班级：2008-1指导教师：x内蒙古科技大学课程设计论文中文摘要进入21世纪，自动化、智能化水平越来越高，人们的工作和生活水平明显提高。为了给现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施，智能仪器的研究就尤为显得重要。现代智能仪器的研究还主要处于对单片机软件开发的研究阶段。本设计以STC89C52RC单片机为核心，由热电偶测量热端温度T，经过放大电路和ADC0832进行模数转换，再由单片机进行线性

2、化处理，最后由4位LED显示器显示测量温度。该设计的软件由C51语言编写，采用模块化结构设计。关键词：热电偶；A/D转换器；单片机；线性化；LED显示。内蒙古科技大学课程设计论文前言和概述前言热电偶是一种应用广泛的测温元件，工业生产中的许多仪器设备都要用热电偶测温、控温，在热加工中热电偶的应用更是必不可少，另外在汽车、家用电器中也经常使用热电偶。热电偶一般用来检测-200℃~1600℃的温度，热电偶的牢固、可靠性和快速响应时间使其成为各种工作环境下的首要选择。热电偶测温原理图1.1热电偶示意图热电偶是一种将温度变化转换为

3、热电势变化的温度检测元件，由两段不同的金属/合金线构成，一段用作正端，另一段用作负端。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。只要两个接点处的温度不同（设T>T0）时，则在该回路中就会产生电流，这种现象称为热电效应。与此相应的电动势称为热电动势。导体A,B构成的闭合回路称为为热电偶，导体A,B称为热电极。热电偶的两个接点中，温度为T的一端称为热端，温度为T0的一端则称为冷端。由于在同一金属导体中，温差电势极小，可忽略。因此在一个热电偶回路中起绝对作用的是接触电势。所以回路总的热电势可以近似宝石为：E

4、AB(T,T0)=eAB(T)-eAB(T0)(1.1)热电偶冷端温度补偿热电偶测温时，冷端温度必须为0℃，否则将产生测量误差。当冷端温度波动较大时，必须首先使用补偿导线将冷端延长到一个稳定的地方，然后再考虑将冷端处理为0℃，这称为热电偶的冷端温度补偿。热电偶的补偿导线通常由补偿导线合金丝、绝缘层、护套和屏蔽层组成。冷端温度补偿方法有很多，如：冰点法、恒温迁移法、计算修正法、电桥补偿法、二极管补偿法、集成温度传感器补偿法、软件补偿法等。内蒙古科技大学课程设计论文由于电桥补偿法有结构简单、使用方便、硬件投资少等诸多优点,工

5、业现场最长用的就是电桥补偿法。它是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度t0的变化对输出电势的影响，其原理图如图1.2所示图1.2电桥补偿法原理图在补偿导线末端放置一个同电阻Rcu，通过选择合适的补偿电桥参数（电桥设计在0℃时平衡），使电桥产生的输出电压Uab的大小正好补偿因冷端温度t0而引起的热电势EAB（t0，0），即U=EAB（t，t0）+EAB（t0，0）=EAB（t，0）(1.2)从而消除了冷端温度对测量结果的影响，实现了冷端补偿。线性化简介图1.3线性化线流程图内蒙古科技大学课程设计论文本设计采用分段直

6、线拟合方法，既节省大量存储器，又有很高的测量精度，流程图如图1.3。光进行线性化还不够，还要进行标度变换。在该热电偶测温仪表中，需要将测量的温度通过热电偶转换成0～+5V的电压信号，再将对应的电压信号经A/D转换，转换成对应的00～FFH的数字量DX。之后还需要将DX值滤波，滤波后的码值为NX，最后在程序进行过程中，将转换成实际测量温度的显示码值。在这个信号转换过程，就是标度变换。线性化标度变换的前提是被测量参数值与A/D转换结果为线性关系。线性表度变换公式（2）：(1.3)该式是线性化标度变换的通用公式。（1.3）式中

7、：vA0：一次测量仪表的下限；vAM：一次测量仪表的上限；vAX：实际测量值（工程量）；vN0：仪表下限所对应的数字量；vNM：仪表上限所对应的数字量；vNX：测量时所对应的数字量。其中，AM、A0、NM、N0对于某一固定的被测参数来说都是常数，不同的参数有着不同的值。为了使程序设计简单，一般把一次测量仪表的下限A0所对应的A/D转换值置为0，也即N0=0，这样可以简写成：(1.4)在很多测量系统中，仪表下限值A0一般都等于零，即A0=0，此时，对应的N0，下式可进一步化简：(1.5)或是(1.6)内蒙古科技大学课程设计

8、论文第二章总体方案设计热电偶温度计因其具有结构简单、性能稳定、测温范围宽、测量精度高、动态性能好、使用方便及便于维护等优点，被广泛应用于各种大型工业领域。但由于热电偶的热电势与温度呈非线性关系，增加了显示与处理的复杂性；且随着工业发展、自动化的不断加强，对温度精度要求也越来越高。为了提高热电偶测量温度的精度，必须从硬