热电偶的线性化LCD显示.docx

内蒙古科技大学

智能仪表综合训练设计说明书

题 目：热电偶的线性化-LCD显示

学生姓名：

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专 业：测控技术与仪器

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指导教师:

教授

摘要

温度测量应用中有多种类型的传感器，热电偶是最常用的一种。与电热调节器、RTD、温度检测集成电路(IC)相比，热电偶能够检测更宽的温度范围，具有较高的性价比。另外，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。

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化处理，最后由1602字符型LCD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；LCD显示

TOC\o1-5\h\z\oCurrentDocument摘要 I

目录 II

\oCurrentDocument第一章前言 1

\oCurrentDocument1.1热电偶测温原理 1

1.1.1热电偶测温原理 1

1.1.2热电偶冷端温度补偿 1

\oCurrentDocument1.2线性化方法简介 2

\oCurrentDocument第二章热电偶线性化的总体方案设计 5

\oCurrentDocument2.1硬件设计方案 5

\oCurrentDocument2.2软件设计方案 5

\oCurrentDocument第三章智能仪表硬件设计 7

\oCurrentDocument3.1热电偶温度传感器 7

\oCurrentDocument3.2单片机STC89C52及其外围接口电路 8

3.2.1单片机STC89C52简介 8

3.2.2STC89C52的外围接口电路 10

\oCurrentDocument3.3仪表放大和ADC0832模数转换电路 11

3.3.1仪表放大电路 11

3.3.2模数转换芯片 12

LCD1602显示模块 13

\oCurrentDocument第四章软件设计 16

\oCurrentDocument4.1智能仪表主程序 16

4.2ADC0832数据采集程序 16

\oCurrentDocument4.3线性化标度变换程序 16

\oCurrentDocumentLCD显示程序 17

\oCurrentDocument第五章总结 18

\oCurrentDocument参考文献 19

\oCurrentDocument附录A 20

第一章前言

1.1热电偶测温原理

1.1.1热电偶测温原理

热电偶是差分温度测量器件，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。只要两执着点处的温度不同时，则在该回路中就会产生电动势。如图1.1所示，环路电压是两个结点温差的函数。这种现象称为Seebeck效应，用于解释热能转换为电能的过程。测量电压vout是检测端（热端）结电压与参考端（冷端）结电压之差。因为VH和VC是由两个结的温度差产生的，vout也是温差的函数。定标因数:a对应于电压差与温差之比，称为Seebeck系数。热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的接触电动势（帕尔贴电势），另一部分是单一导体的温差电动势（汤姆逊电势）［1］。

图1.1Seebeck效应原理图

1.1.2热电偶冷端温度补偿

在热电偶应用初期，冰点被当作热电偶的标准参考点。冷端温度为0°C（冰点）时是一种最简单的情况，如果TC=0C，则VOUT=VH。这种情况下，热端测量电压是结点温度的直接转换值。美国国家标准局（NBS）提供了各种类型热电偶的电压特征数据与温度对应关系的查找表。所有数据均基于0C冷端温度。利用冰点作为参考点，通过查找适当表格中的VH可以确定热端温度。但在大多数应用中获得一个冰点参考温度不太现实。如果冷端温度不是0C，那么，为了确定实际热端温度必须已知冷端温度。考虑到非零冷端温度的电压，必需对热电偶输出电压进行补偿，既所谓的冷端补偿。

热电偶冷端温度补偿方法有冷端温度修正法、冷端0°C恒温法、冷端温度自动补偿法（补偿电桥法）。热电偶补偿导线分为补偿型和延伸型两种，延伸型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属，一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。

图1.2常见的热电偶配置

图1.2所示是一种最常见的热电偶应用。该配置中引入了第三种金属（中间金属）和两个额外的节点。本例中，每个开路端与铜线电气