智能热电偶测温系统设计

摘要

温度是表征物体冷热程度的物理量。在工农业生产和日常生活中，对温度的测量控制始终占据着重要地位。温度传感器应用范围之广、使用数量之大，也高居各类传感器之首。

本文使用温度传感器设计了一个完整的测温系统。该系统所采用的温度传感器为热电偶，A/D转换器件为ADC0809，微型计算机采用的是MCS-51单片机。系统将温度变换、显示和控制集成于一体，用软件实现系统升、降温的调节，控制采用了模糊控制原理对系统进行控制。

设计的系统所满足的技术指标：测温范围为500—800℃，响应时间为小于等于1s，误差范围为-5℃—+5℃。

关键词：热电偶A/D转换模糊控制

ABSTRACT

Temperature is the physical quantity of symptom object cold hot level. In the daily life and production of industry and agriculture, occupy important position all along for the measure control of temperature. Temperature sensor application broad scope and use big quantity, also hold the head of each kind of sensor high.

This paper uses temperature sensor and has designed , is a and complete to measure warm system. The temperature sensor adopted by this system is thermocouple, the converter of A/D is ADC0809, what personal computer adopt is that MCS-51 only flat machine. System alternates temperature , shows and controls to be more integrated than one body , realizes system with software to rise , cool down regulation, control has adopted vague control principle as system controls.

The technical index of design satisfied by system: Measure warm scope is 500 —

800 ℃, respond time to be smaller than is equal to 1 s, scope is error - 5℃— + 5℃. Keyword: Thermocouple Conversion of A/D Vague to control

目录

第一章绪论 (1)

第二章系统设计 (2)

第三章硬件结构及分析 (4)

3.1温度检测元件—热电偶 (4)

3.1.1 热电偶的特性 (4)

3.1.2 热电偶的基本定律 (5)

3.1.3 热电偶测温 (6)

3.2电源电路 (9)

3.3测量电路 (10)

3.4滤波电路 (11)

3.5控制电路 (12)

3.6A/D采集部分原理 (13)

3.6.1 A/D转换器概述 (13)

3.6.2 逐次逼近式A/D转换原理 (13)

3.7显示部分原理 (15)

3.8键盘部分的应用 (16)

3.8.1 键盘的工作原理 (16)

3.8.2 矩阵式按键接口 (17)

3.8.3 键盘、显示器组合接口 (19)

第四章控制软件及流程 (22)

4.1键盘、显示及A/D转换 (22)

4.2控制程序 (24)

4.2.1 控制程序原理 (24)

4.2.2 模糊控制在该系统中的实现 (25)

总结 (29)

致谢 (30)

参考文献 (31)

第一章绪论

检测与传感是实现单片机控制的关键环节，它与信息系统的输入端相连，并将检测的信号输送到信息处理部分，是单片机控制系统的感受器官。

在科学实验和生产实际中，很多物体和现象具有明显和稳定的数量特征，我们可以通过测量和计算，确定该量的大小，并用数字给出结果，还有一些物体特征数量较少，或某些现象不十分明显，常常被很多其他量或现象所掩盖，能否检出这些被掩盖量的存在，进而得出这些量的大小数值，都需要传感和检测技术。在科学技术的研究、工业生产应用的过程中，对这些量不仅要进行测量，而且要对其进行控制、变换、传输、显示等。在实践的过程中，人们逐步认识到电量具有易测等许多优点，而且大多非电量可以精确的转化为电量，这就是所谓的非电量测量技术。在单片机控制系统中信号检测主要就是应用这种非电量测量技术。

本文就是采用了非电量测量技术，用热电偶将温度这一非电量转化为电量，在通过信号调理电路对输出信号进行放大、滤波，并送A/D转换，最后送单片机处理并实现对后续电路的控制。

在加热过程中，我们采用了可控硅调压控制的方案，因为可控硅控制方法简单，元件的性能可靠，使用时不易损坏，且成本较低，故在设计中采用了可控硅元件进行调压。加热对象为电阻性元件（如碳棒等）。

由于被控对象是温度，且恒温箱体的热容量大，热惯性大，在加热过程中容易产生超调和震荡现象，控制精度难以实现。本设计采用模糊控制的方法，不仅控制程序较为简单，而且能达到较好的控制效果。