文档介绍：热电偶测温仪
设计说明书
热电偶传感器是目前接触式测温中应用最广的热电式传感器，在工业用
温度传感器中占有及其重要的地位。该测温仪是以AT89C51单片机为核心，由AD590 集成温度传感器测量冷端温度 To，由热电偶测量热端温度T。该热电偶采用S型铂 铑一铂热电偶。正极为 90铂测温仪的测量范围在800— 1600C之间。使用+ 12V 和+ 5V电源。采用4位共阴极LED显示。该热电偶测温仪的软件用 C语言编写， 采用模块化结构设计。考虑到实际中有时需要对测温的上下限值进行修改，或者 是在测温之初检验该设备是否能够正常显示或运行，故在设计中可以根据需要加 入键盘。在工业测量中，被测对象所处环境往往十分恶劣，常存在电场、磁场、 噪声等干扰，使采样值偏离真实值。所以，在软件设计中，还需要一组滤波程序， 对多次采样信号构成的数据系列进行平滑加工，以提高其有用信号在采样值中所 占比例，减少乃至消除各种干扰及噪音，以保证系统工作的可靠性。本设计采用 分段直线拟合方法，既节省大量存储器，又有很高的测量精度。
关键词：
热电偶冷端温度补偿 89C51单片机 ADC0809线性化标度变换
摘要 1
第一章热电偶测温技术 3
热电偶特点 3
热电偶工作原理 3
二次查表和冷端温度补偿 4
第二章 电路设计 6
硬件结构特点 6
AT89C51 单片机 8
冷端补偿电路 11
A/D 转换器 ADC0809 12
第三章软件设计 15
主程序 15
A/D 转换子程序 15
线性化标度变换子程序 16
总结 19
参考资料 19
附录A 程序 20
附录B 电路图 22
附录C 实际硬件电路图 29
致谢 30
第一章热电偶测温技术
热电偶传感器是目前接触式测温中应用最广的热电式传感器，在工业用温度 传感器中占有及其重要的地位。它结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、 准确度高、输出信号便于远传。该热电偶测温仪的软件用 C语言编写，采用模块
化结构设计。
热电偶是利用物理学中的赛贝克效应制成的温敏传感器。 当两种不同的导体A
和B组成闭合回路时，就构成了一个热电偶。如图 o
温度T端为感温部分，成为热端；温度 To为连接仪表部分，称为冷端。当热 端温度T和冷端温度To不同时，在回路中就产生热电势 Eab (T, To),这种显现称 为热电效应，这个电动势通常称为热电势。热电式的大小与 T和To之差(称为温
差)的大小有关。由热电偶回路热电势的分布理论可知，热电偶的热电势仅仅是 热电偶两端温度T和To的函数之差，即：
式( )
Exb (T, T o)= E AB (T) - E AB (To)
也就是说，热电偶的热电势等于热端与冷端温度 T和To所引起的电势差
实际测温中，冷端所对应的热电势要随冷端温度(环境温度)的变化而变化。
要保证冷端温度恒定是十分困难的，在一定程度上，测量精度取决于冷端温度的 影响。只有当热电偶冷端温度保持不变，热电动势才是被测温度的但只函数。标 准中规定结点的热电动势为0 °C时的热电动势。
由式( )可知，如果当T=0时可得：
Eab (T0) = E AB ( 0) - Eab (0, T 0) 式( )
又当T0=0时可得：
式（ ）
式（ ）
Eab （T） = E ab （ T,0 ） - E ab （0）
把式（ ）和式（ ）带入式（ ）式得：
Eab （ T，0） = Eab （ T,T。） +&b （T。,。）
在式( )中，eab (T，0)是冷端温度为0C，热端温度为T时的热电势， 此值就是成品热电偶给定的分度表值； Exb (T,T°)是热端温度为T,冷端温度为T0
时的热电势，也就是实际测量到的热电势值； Eab(T0,0)是假定冷端温度为0C,和
实际冷端温度为T0时得到的热电势，在实测中，用集成测温传感器 AD590测量T。， 然后从对应热电偶的分度表中自动查出所对应的热电势 Eab (T°,0)，这是第一次查
表求出的值，也就是冷端温度补偿所对应的热电势值。通过单片机把实测到的 Eab
(T,T0)值与冷端温度补偿Eab(T0,0)值代数相加，就可得到冷端温度为 0C，热端 温度为T时的热电势Eab (T0,0)值，再从分度表中自动查得对应于 Exb (T°,0)的温度 值，这既是第二次查表求出的值，这个值就是热锻偶热端所得的实际温度。
在实际生产中