智能温度测量仪的终结版

《过程控制系统》课程设计

设计题目：智能化温度测量仪设计

学 生：刘雪燕

专 业：测控技术与仪器 班级学号：5091028 指导教师：宋爱娟

设计时间：2011.6.19-2011.7.1

目录

前言................................................................ 2 一、总体设计思想.................................................... 3

1.1 整体思路 .................................................. 3 1.2 系统结构框图及工作原理 .................................... 3 二、 智能化温度测量仪硬件设计....................................... 4

2.1 传感器检测，数据采集模块 .................................. 4

2.2.1 TCK热电偶温度传感器的简介 ......................... 4 2.2 放大模块 .................................................. 5 2.3 单片机控制模块 ............................................ 6

2.3.1AT89C51的简介 ...................................... 6 2.3.2 单片机连线图 ....................................... 9 2.4 A/D转换模块 .............................................. 9 2.5 数码管显示模块 .......................................... 10 2.6 报警显示电路 ............................................ 11 三、智能化温度测量仪软件设计....................................... 12

3.1主要设计思路 .............................................. 12 3.2主程序流程图如下所示 ...................................... 12 3.3 软件模块分析 ............................................. 13

3.3.1 温度采集模块流程 .................................. 14 3.3.2报警显示电路 ...................................... 14 3.3.3 数码管显示电路 .................................... 15

四、 程序.......................................................... 16 五、总结........................................................... 20 六、结束语......................................................... 21 七、参考文献....................................................... 21 八、附录........................................................... 22

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前言

【摘要】：本文主要介绍了对锅炉温度实时的采集、自动测量、简单控制和显

示，主要包括TC1温度传感器进行温度采集、在经过ADC0831进行模数转换电路和AT89C51单片机接口及其应用软件的设计，根据实际使用要求设计了相应的单片机硬件系统，该系统能够实现数据采集、 数据处理、温度值实时显示（LED）、实时控制（继电器）、超限报警。

【关键词】：温度测量 数据采集及处理 AT89C51单片机

二十一世纪是科技高速发展的信息时代,电子技术,微型单片机技术的应用更是空前广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多，与之相对应的，温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语，同时它们在各行各业中也发挥着重要的作用。如在日趋发达的工业之中，利用测量与控制温度来保证生产的正常运行。在农业中，用于保证蔬菜大棚的恒温保产等。温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量则是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。温度的测量及控制对保证产品质量，提高生产效率，节约能源，生产安全，促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。而且随着科学技术和生产的不断发展，温度传感器的种类还是在不断增加丰富来满足生产生活中的需要。在单片机温度测量系统中的关键是测量温度，控制温度和保持温度，温度测量是工业对象中主要的被控参数之一。因此，单片机温度测量则是对温度进行有效的测量，并且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力工程，化工生产，机械制造，冶金工业等重要工业领域中担负着重要的测量任务。温度测量是现代检测技术的重要组成部分,在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。因此,能够确保快速、准确地测量温度的技术及其装置普遍受到各国的重视。近年来,利用智能化数字式温度传感器以实现温度信息的在线检测已成为温度检测技术的一种发展趋势。智能化

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温度测量仪是以8051单片机和温度检测元件TCK相结合的温度测量系统。本系统的数学模型合理，测量方法容易实现。实际仪器采用抗干扰、低零漂、低温漂的电子元件，性能稳定。该系统具有性能可靠、测温准确、结构简单、造价低廉等特点,并兼具线路简捷、使用灵活、抗干扰性好、可移植性强等优点。

仪表系统设计实现的目标任务

根据实际测量要求，该温度测量系统应具有的功能： （1） 自动检测温度并用四位一体共阳极数码管显示； （2） 用温度传感器对温度进行实时的采集； （3） 实现报警作用；

（4） A/D转换，温度以℃为单位； （5） 温度测量和控制范围：0~120℃； （6） 温度控制精度：±1℃；

（7） 要求能够和上位机进行通讯或实现数据存储； （8） 要求仪表工作稳定、可靠、控制实时准确。

一、总体设计思想

1.1 整体思路

将集成温度传感器TCK（0℃时为0.2732mA）因温度变化，导致电流变化（0.001mA/℃），经运放转换为电压变化输入ADC0831，输入电压Vin（0～5V之间）经过A/D转换之后，其值由AT89C51处理，最后将其显示在两个七段数码管上。加入由光电耦合器和发光二极管及继电器组成的实现设定温度上下限和控制温度值，以及仪表的功能转换。该仪表系统主要包括七个模块，分别是：单片机控制模块、信号采集模块、A/D转换模块、LED显示模块、串口通讯模块、上下限报警和继电器控制模块，如有需要还可以加入数据存储模块。

1.2 系统结构框图及工作原理

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温度采集电路 放大电路 A/D转换电路 图1.1 系统结构框图

工作原理：通过传感器TCK采集现场温度，然后用放大器进行放大，将生成的模拟量通过ADC0831进行转换以使进入单片机进行工作。所测的温度经过七段共阳数码管显示出来，同时使光电耦合、继电器和发光二极管组成报警和控制电路是整个过程完整实现

报警电路 显示电路 AT89C51单片机电路

二、智能化温度测量仪硬件设计

2.1 传感器检测，数据采集模块

2.2.1 TCK热电偶温度传感器的简介

TC系列炉温测试仪提供更快的测试速率、更高的精确度、更大的内存容量、多种启动方式、增加实时监测工作模式，业界唯一可连续测试20组温度曲线的测试仪。

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