1903 基于K型热电偶冷端温度补偿的温度检测及报警装置的设计【毕设课设】

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#课程设计 #单片机 #嵌入式硬件

一、引言

随着工业生产的不断发展，温度检测与控制在众多领域中起到了至关重要的作用。K型热电偶作为一种常用的温度传感器，因其测量范围广、稳定性好、精度高等特点而被广泛应用。然而，热电偶在实际应用中常受到冷端温度变化的影响，导致测量精度降低。因此，设计一款基于K型热电偶、能够实现冷端补偿的温度检测及报警装置，对于提高温度检测的准确性和可靠性具有重要意义。

二、系统总体设计

本系统以STC89C52单片机为核心控制器，结合K型热电偶传感器，实现了温度信号的采集、冷端补偿、温度计算与显示，以及温度报警功能。系统通过放大电路对热电偶输出的热电势信号进行放大，然后通过A/D转换器将其转换为数字信号，送入单片机进行处理。单片机根据冷端补偿算法对温度信号进行修正，得到准确的温度值，并在LCD显示屏上显示。当温度超过设定的报警阈值时，系统会通过蜂鸣器发出报警声音。

三、硬件设计

K型热电偶传感器：用于将温度信号转换为热电势信号。
信号放大电路：对热电偶输出的微弱信号进行放大，以便后续处理。
A/D转换器：将放大后的模拟信号转换为数字信号，供单片机处理。
STC89C52单片机：作为系统的核心控制器，负责信号处理、温度计算、冷端补偿、报警控制等功能。
LCD显示屏：用于显示温度值。
蜂鸣器：用于发出报警声音。

四、软件设计

初始化：对单片机进行初始化，设置I/O口、定时器、中断等。
信号采集：通过A/D转换器读取热电偶输出的数字信号。
冷端补偿：根据环境温度和热电偶分度表，利用最小二乘法拟合得到冷端补偿算法，对温度信号进行修正。
温度计算：根据修正后的热电势信号和中间温度定律，计算得到实际温度值。
显示与报警：将温度值显示在LCD显示屏上，当温度超过设定阈值时，启动蜂鸣器报警。

五、冷端补偿算法

本设计中，冷端补偿算法基于热电偶分度表和最小二乘法进行拟合。然而，为了获得更精确的结果，建议通过大量实验数据来修正和完善该算法。

六、测试与结果分析

经过仿真和实际搭建系统的测试，本装置在测温范围内能够实现温度检测的准确性。仿真电路中能做到检测温度温差在1℃以内，实际所搭建系统能做到检测温度温差在4℃以内，这符合设计要求，并能够满足大多数实际应用场景的需求。

七、结论与展望

本设计成功实现了一个基于K型热电偶冷端补偿的温度检测及报警装置。通过硬件与软件的结合，实现了温度的准确测量和报警功能。未来，可以通过进一步优化冷端补偿算法、提高系统稳定性等方面，进一步提高该装置的性能和可靠性

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

#define DataPort P0    //1602 数据输出口
sbit RS = P2^0;  //1602 端口控制
sbit RW = P2^1;
sbit EN = P2^2;    //使能信号位，将E位定义为P2.2引脚
sbit CLOCK=P1^3;
sbit D_IN=P1^1;
sbit D_OUT=P1^0;
sbit _CS=P1^2;
sbit EOC=P1^4;
sbit shangxian=P3^0;   //上限按键
sbit xiaxian=P3^1;    //下限按键
sbit jia=P3^2; 		  //加按键
sbit jian=P3^3;		  //减按键
sbit yiwei=P3^4;	  //移位按键
sbit qxbj=P3^5;    	  //取消报警按键
sbit red= P3^6;        //报警红灯
sbit green= P3^7;	  //报警绿灯
sbit been=P2^3;       //蜂鸣器
sbit SDA=P1^6;
sbit SCL=P1^5;
sbit DQ=P1^7;
bit ack;
#define RS_CLR RS=0 
#define RS_SET RS=1
#define RW_CLR RW=0 
#define RW_SET RW=1 
#define EN_CLR EN=0
#define EN_SET EN=1
#define Nop() _nop_()

#define uchar unsigned char 
#define uint unsigned int
	
void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat);

uchar add,add1;
uchar F1=0,F2=0,off=0;
uint H,L;
uchar a,b,c,d,e,i=10;
//float m=0,n=0;
uchar key=0,KV;
long temk_d;
float temv;    //环境温度
float temm;    //测量温度
//uchar TEMH;

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////delay_1
void delay_ms(uint n)    //延时n毫秒，@12MHz
{
	uint i=0,j=0;
	for(i=0;i<n;i++)
		for(j=0;j<123;j++)
			;
}
void delay(uint n)    //延时n/10毫秒，@12MHz
{
	uint i=0,j=0;
	for(i=0;i<n;i++)
		for(j=0;j<12;j++)
			;
}
void delay_us(uchar us)
{
        while(--us)
					;
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////delay_1

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////LCD1602_2
/*------------------------------------------------
 判忙函数
------------------------------------------------*/
bit LCD_Check_Busy(void) 
{ 
	uchar state;
	RS_CLR;
	RW_SET;
	EN_CLR;
	delay(2);
	EN_SET;
	delay(2);
	state=DataPort;	
	EN_CLR;
	delay(2);
	return state;
}
部分代码