基于-MCS51-单片机的热电偶测温系统

济南大学自动化与电气工程学院专业综合实训报告综合实训题目：基于MCS51单片机的热电偶测温系统所属实训环节：电气信息类专业综合实训学生姓名宁刚学号：20120321203班级：自动化1201指导教师：王新江计划实训时间：2015.10.12~2015.11.06自动化与电气工程学院制1基于MCS51单片机的热电偶测温系统摘要：k型热电偶由两种不同成份的导体（称为K型丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，从而把温度信号转换为电压信号。本次实训利用这一原理，通过单片机AT89C51实现温度检测、1602显示与声光报警。关键词：k型热电偶AT89C511602声光报警ThermocoupletemperaturemeasurementsystemAbstract:ktypethermocoupleconsistsoftwokindsofdifferentingredientsofconductor(calledktypewireorhotelectrode)synthesisloopatbothends,whenthejunctiontemperatureisnotatthesametime,inthecircuitwillgenerateelectromotiveforce,soastoconverttemperaturesignaltovoltagesignal.Thepracticaluseofthisprinciple,bySCMAT89C51temperaturedetection,displayandsoundandlightalarm1602.Keywords:ktypethermocouple;AT89C51;1602;soundandlightalarm2一、技术指标................................................................................................................31、基本要求.........................................................................................................32、发挥部分.........................................................................................................3二、系统整体框图........................................................................................................3三、实训内容................................................................................................................4四、硬件电路设计........................................................................................................41、主控模块.........................................................................................................52、温度信号二级放大模块.................................................................................53、A/D转换模块..................................................................................................64、显示模块.........................................................................................................75、声光报警模块.................................................................................................86、按键模块.........................................................................................................97、电路总图.......................................................................................................10五、系统软件设计......................................................................................................111、设计思想.........................................................................................................112、程序设计.........................................................................................................11六、系统测试与分析..................................................................................................24七、操作说明..............................................................................................................24八、实物图..................................................................................................................25九、实训总结..............................................................................................................283一、技术指标1、基本要求1）用K型热电偶测温，测温范围为0—1370°C，对应电压0~54.8186mVDC。2）具有液晶1602实时显示测量温度，保留整数位，不要小数位。3）通过信号放大与调理电路将0~54.8186mVDC放大为0~5VDC电压。4）具有冷端温度补偿功能，冷端环境温度按20°C恒温处理，可以在软件中进行补偿处理。5）对热电偶测温可做线性化处理，即可以通过线性标度变换公式进行处理，不必查热电偶分度表。2、发挥部分1）对温度的处理换算采用K型热电偶分度表或分段线性化处理。2）增加冷端温度补偿电路（硬件冷端温度补偿）。3）测量精度0.5%。4）温度显示位数为5位，显示位数保留小数点后面一位。5）增加键盘电路与温度超限报警电路，可以通过键盘设定温度的上下限值，当超限（上限或下限）时，通过报警电路发出超限的声光报警信号。二、系统整体框图图1系统整体框图4三、实训内容1、掌握热电偶测温的基本原理,冷端温度补偿办法，系统硬件电路的设计方法，单片机编程原理、方法以及软硬件联机调试方法。2、根据实训题目要求及系统原理框图设计出具体的系统硬件电路。包括K型热电偶测温电路，0~54.8186mVDC信号放大成0~5VDC的信号放大与调理电路，8位A/D转换电路，单片机最小系统电路以及4位数码管构成的温度显示电路（静态或动态），键盘电路及温度超限报警电路（不做基本要求），电源电路可以使用直流开关稳压电源。3、熟悉使用PROTEL99或proteus软件完整绘制系统硬件电路并对其进行正确仿真。4、根据设计的系统硬件电路原理图所需要的元器件清单，通过指导老师，领取工具、线路电路板及所选择的器件，然后使用连接导线认真焊接系统硬件电路，在焊接线路过程中，要考虑系统抗干扰措施，布置器件时，要考虑合理、均匀、美观。5、使用keil软件编写能满足系统硬件电路及实训要求的软件程序，可以使用汇编语言或C语言。6、利用仿真器进行系统软硬件联调，根据调试过程中出现的故障现象，查找硬件及软件中的错误并及时修正，直至能正确实时显示热电偶所测温度，然后固化程序，脱机能正常运行。7、编写实训系统设计报告，调试报告，故障处理报告，结果分析报告。四、硬件电路设计主要分为6个模块，分别是主控模块、温度信号二级放大模块、A/D转换模块、显示模块、按键模块和声光报警模块。51、主控模块图2主控电路2、温度信号二级放大模块图3二级放大电路K型热电偶测温电路，0～54.8186mVDC信号放大成0～5VDC的信号放大与调理电路,两级放大倍数为100倍。63、A/D转换模块图4A/D转换电路74、显示模块图51602显示电路85、声光报警模块图6声光报警电路96、按键模块图7独立按键模块7、总体电路图(后附)10图8系统总体电路图11五、系统软件设计1、设计思想利用最小二乘法将热电偶测的温度进行分段线性化处理，使得温度计算值与实际温度的误差均在1％以内。在0~650℃时使用T=0.6590+24.982EAB-0.0365E²AB进行计算温度。在650~1400°C时，使用T=127.0549+16.2695EAB+0.1171E²AB进行计算温度。如果不进行分段线性化处理,也可以通过下面的标度变换公式进行转换后的数据处理。2、程序设计主程序#includereg52.h//包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义#includeintrins.hsbitST=P1^1;//AD0809采集端口控制sbitEOC=P1^2;sbitOE=P1^3;sbitRS=P1^7;//1602端口控制sbitRW=P1^6;sbitEN=P1^5;12sbitshangxian=P3^0;//独立按键sbitxiaxian=P3^1;sbitjia=P3^2;sbitjian=P3^3;sbityiwei=P3^4;sbitqxbj=P3^5;sbitred=P3^6;//报警灯sbitgreen=P3^7;sbitbeen=P1^0;//蜂鸣器unsignedchara,b,c,e,x,d1,i=10,war1=0,war=0,war3=0,war4=0;floattemp,e1,m=0,n=0;#defineRS_CLRRS=0#defineRS_SETRS=1#defineRW_CLRRW=0#defineRW_SETRW=1#defineEN_CLREN=0#defineEN_SETEN=1#defineDataPortP2//1602数据输出口/*------------------------------------------------mS延时函数，含有输入参数unsignedchart，无返回值unsignedc