代码收藏家 基于单片机的热电偶冷端补偿测温系统设计
**单片机设计介绍，基于单片机热电偶冷端补偿测温系统设计
文章目录
一 概要 二、功能设计 设计思路 三、 软件设计 原理图 五、 程序 六、 文章目录
一 概要
基于单片机热电偶冷端补偿测温系统设计概要主要包括以下几个关键方面：系统组成、测温原理、冷端补偿方法、软件设计以及测试与验证。
一、系统组成
该测温系统主要由热电偶传感器、单片机控制器、模数转换器、液晶显示模块以及电源模块等组成。热电偶传感器作为测温的核心部件，负责将温度信号转换为电势信号；单片机控制器负责接收电势信号，进行数据处理和控制；模数转换器将模拟信号转换为数字信号，便于单片机处理；液晶显示模块用于显示温度信息；电源模块为整个系统提供稳定的电源。
二、测温原理
热电偶测温的基本原理是利用两种不同成分的导体组成的闭合回路，在两端存在温度梯度时，回路中会产生电流，即热电动势。这种热电动势与导体的材料及两接点的温度有关。通过测量热电动势的大小，可以推算出被测温度。
三、冷端补偿方法
在实际应用中，由于热电偶的冷端（自由端）温度会受到环境温度的影响，导致测量误差。因此，需要采用冷端补偿方法来消除这种误差。常见的冷端补偿方法有电桥补偿法、软件补偿法等。在本设计中，可以采用软件补偿法，通过单片机编程实现对冷端温度的实时测量和补偿。
四、软件设计
软件设计是整个系统的关键部分，包括数据采集、数据处理、温度计算、冷端补偿以及显示控制等功能。首先，通过单片机读取热电偶传感器的电势信号，并进行模数转换；然后，根据测温原理和冷端补偿方法，对数据进行处理和计算，得到实际温度值；最后，将温度值显示在液晶显示模块上。
五、测试与验证
完成系统设计和编程后，需要进行全面的测试与验证。包括功能测试、性能测试以及稳定性测试等。通过与实际温度值进行对比，验证系统的准确性和可靠性。同时，还需要对系统的响应速度、稳定性以及抗干扰能力进行评估。
综上所述，基于单片机热电偶冷端补偿测温系统设计是一个综合性的工程，需要综合考虑硬件设计、软件编程以及实际应用需求等多个方面。通过合理的设计和实现，可以构建出高效、稳定且实用的测温系统，满足各种工业和科学研究的测温需求。
二、功能设计
本文是依据微控制器STC89C51来设计的一款基于单片机的热电偶冷端补偿温度采集系统。通过对温度使用过程中，将温度转换成电势，通过对于电信号的放大处理，来反映温度的变化，通过使用新的测量环境电信号和实际电信号方法，来精确的反应温度值。所以本文中提到了新的冷端补偿温度采集的硬件设计方法。大大的简化了传统的冷端补偿，通过大量的实验得出较为精准的试验数据，通过最小二乘法进行线性回归公式作为测量的根本依据。本文将从三个大方面来阐述冷端补偿的设计理念和过程。第一更具公式推导得出控制器系统需要进行的工作，以及需要对那些系统进行数据采集并进行线性拟合推导方案。第二通过硬件采集放大电信号处理。第三通过软件设计计算当前的实际温度。本文所使用的热电偶均为K型热电偶，并且通过仿真时试验数据得出该控制器采集系统能够有效的采集温度温差在4摄氏度以内。
关键词：冷端补偿；单片机；线性拟合；K型热电偶
热电偶采集当前温度，同时可以通过按键设定上下限温度，超过此范围则报警。热电偶温度采集方式采用冷端补偿的电路方式。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
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六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者：01单片机设计
