基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制

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3.0 李佳 2024-09-23 4 4 1.07MB 9 页 150积分

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基于单片机系统的多功能温度测量仪的设计

摘要：本文设计的多功能温度测量仪是以 MCS-51 单片机系统和传统的温度检测元件热电偶相结合的温度测量系统，本文

对其实现方案进行了系统的设计，并对其模拟信号的输入输出电路进行分析和设计，研究热电偶的非线性参数标度变换和

线性插值来解决热电偶热电势与温度值之间非线性的问题。

关键词：温度测量；热电偶；冷端温度；单片机

Design of Multifunctional Temperature Measurement Instrument According to the

MCU System

Abstract: The Multifunctional Temperature Measurement Instrument introduced in the thesis is developed by combining a MCS-518-

bit microcontroller system and a conventional temperature measurement component-thermocouple. This paper puts forward the

schema and studies and designs the input and output circuits of analogy signal. It also studies the thermocouple no-linear parameter

scale convert and linear interpretation to resolve the problem of the non-linear relation between the thermo and the temperature value

of a thermocouple

Keywords: temperature measurement, thermocouple, the temperature of the referenced end of thermocouple, microcontroller,

1.引言

国内所有的和国外绝大多数钢铁企业均采用一次性消耗式热电偶间断测量钢水温度。间断法进行钢水

温度测量主要有两大类:接触法和非接触法。在接触法中，用热电偶测量钢水温度具有测量准确、可靠、简

便等优点。用热电偶测量钢水温度，除了需要耐高温、抗氧化的热电偶外，还要求有抗钢渣侵蚀及热冲击

的保护管，或者研制出能够短时间经受高温钢水侵蚀和冲击的专用热电偶和特殊方法。前者是研制新型保

护管和热电偶，而后者则是采用小惰性结构的浸入式或投入式热电偶，能在烧毁前迅速地测量出钢水温

度，如快速热电偶或副枪浸入式热电偶等，而动态测温则是一种特殊的测量方法。

热电偶是当今钢水温度检测的主要器件。，本课题的主要出发点是设计出和市面上出售的用于钢水温

度检测的特种热电偶配套的用于钢水的温度连续检测的仪器，但考虑到实际使用范围越广越好，因此要

求该检测仪器具有调档的功能，可以用于不同的被测物质。

2.系统设计方案

系统总体设系统示意图如图 1 所示。整个仪器除感温元件热电偶外，主要还由两级放大电路、数据转

换电路(A/D 和 D/A 转换)、单片机、键盘显示电路、时钟电路、通讯电路等组成。感温元件热电偶检测温度后，

将温度信号转变成电压信号，由于热电偶的输出电压非常小，因此必须经过放大后才能进行 A/D 转换。电

压信号经过 A/D 转换后变成数字信号，由单片机进行数据处理及进行相应的显示。本系统在数据处理

上速度要求不是很高，8 位单片机即可。因此，选用 MCS-51 系列单片机。考虑到功耗问题(如:8051 功耗为

630mw，而 80C51 为120mw )本系统选用 CHMOS工艺的芯片。又因本系统需要处理数量较大的数据，程序占

用空间也较大，而对定时器/计数器和中断源的数量要求不多。结合现有的单片机开发系统(伟福仿真器

E6000)，本系统选用80C51 系列的 SOC310

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摘要：

基于单片机系统的多功能温度测量仪的设计摘要：本文设计的多功能温度测量仪是以MCS-51单片机系统和传统的温度检测元件热电偶相结合的温度测量系统，本文对其实现方案进行了系统的设计，并对其模拟信号的输入输出电路进行分析和设计，研究热电偶的非线性参数标度变换和线性插值来解决热电偶热电势与温度值之间非线性的问题。关键词：温度测量；热电偶；冷端温度；单片机DesignofMultifunctionalTemperatureMeasurementInstrumentAccordingtotheMCUSystemAbstract:TheMultifunctionalTemperatureMeasuremen...

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