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摘 要

本设计主要介绍了S型热电偶温度传感器的高温测量系统的设计。依据原理，对系统设计主要包含S型热电偶温度传感器的冷端补偿，信号放大电路，A/D转换模块，数据处理与控制模块，温度显示五个部分。

根据设计要求，确定系统的总体设计方案如下：单片机使用成本低廉，编程方便，低功耗，高性能CMOS 8位的89C52单片机；采用PN结二极管对热电偶冷端进行补偿；放大电路使用LM358组成的运算放大电路；为了保证转换精度A/D转换电路使用12位A/D转换芯片TLC2543；显示模块使用LCD1602液晶显示屏；为了保证现场输入的数据能够在断电的情况下长久保留选择24C02作为存储芯片。

该系统的总体设计思路如下：热电偶把所测得的温度经过放大电路放大到0~5V电压，经A/D转换后发送到单片机上，经过51单片机处理查表，近似温度值（误差小于5℃），单片机将温度值经过格式化处理以后在LCD1602上显示并存储。

关键词：单片机 S型热电偶 液晶显示

S-type thermocouple temperature measurement system

Abstract

This design mainly introduces the S-type thermocouple temperature sensor of high temperature measurement system design. According to the principle of system design mainly consists of S-type thermocouple cold junction compensation of temperature sensor, signal amplifying circuit, A/D conversion module, data processing and control module, temperature display five parts.

According to the design requirements, determine the overall system design scheme is as follows: single chip microcomputer use cost is low, programming is convenient, low power consumption, high performance CMOS 8-bit 89c52; The p-n junction diode of thermocouple cold end compensating; Operation of amplifying circuit using LM358 amplifier circuit;In order to ensure conversion precision A/D conversion circuit using A 12 TLC2543 A/D conversion chip; Use the LCD1602 display module, in order to ensure that the input data can be reserved for a long time in the case of power choose 24c02 as memory chips.

The system overall design idea is as follows: thermocouple to enlarge the measured temperature after amplifying circuit to 0 ~ 5 v voltage , the A/D conversion of backwardness to single chip microcomputer, through 51 single chip microcomputer processing table lookup, the approximate temperature B (error is less than 5 ℃), single chip temperature value of A and B together again after formatting process on the LCD1602 display.

Key words: single chip microcomputer ;S-type thermocouple; LCD display

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究的目的和意义 1

1.2 国内外研究现状： 1

1.3发展趋势 2

第二章热电偶测温原理 4

2.1热电偶的种类 4

2.2热电偶的结构要求 4

2.3 热电效应 4

2.4 PN结温度特性的热电偶冷端温度补偿 6

2.4.1 晶体管PN结温度特性冷端补偿原理 6

第三章 系统硬件设计 6

3.1系统总体设计 6

3.2热电偶信号放大电路 6

3.2.1 PN结冷端补偿放大电路 9

3.2.2 放大倍数的确定 10

3.2.3 LM358简介 11

3.3单片机简介及最小系统电路 11

3.4 模数转换模块TLC2543 16

3.4.1 TLC2543引脚介绍 16

3.4.2 TLC2543工作时序 18

3.4.3 转换过程 19

3.5 LCD液晶显示电路 19

3.5.1 LCD显示的基本原理 19

3.5.2 1602LCD的基本参数及引脚功能 20

3.6 数据存储电路 20

3.6.1 AT24C02简介 21

3.6.2 存储电路图 22

第四章 系统软件设计 23

4.1系统软件总体设计 23

4.2程序流程图 23

4.2.1 温度采集主程序 23

4.2.2 系统初始化程序 24

4.2.3 温度数据采集程序 25

4.2.4温度数据处理程序 26

4.2.5液晶显示程序 26

4.3 二分法查表程序 27

总结 31

参考文献 32

致 谢 33

附录一 34

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