温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密功相关，因此温度的测量是生产自动化的重要任务。对于不同的生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式、燃料、控制方案也不尽相同。例如在冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等；控制方案有直接数字控制，推断控制，模糊控制等，所以温度是十分关键的影响因素，温度的测量也显得尤为重要。

    其中热电偶由于测量精度高、测量范围广，构造简单等优点得到了广泛应用。本设计就是主要利用热电偶和单片机AT89C51构成的温度测量系统。

二，测温系统的要求、功能及组成框图

（一）设计要求
利用热电偶和单片机设计一个高温测量系统，能够测量10000C以下的温度，并且用大尺寸的LED数码管显示出温度的值。测温系统含自我保护功能，自检功能，超限报警功能；直接市电输入等。

（二）系统的功能
     能测量并显示00C～10200C范围的温度，它默认的上限是10200C，测量精度0.20C。具有开机自检功能；有上下限温度预置，超上限或下限报警功能；有自我保护功能：为保护系统精度当温度超过默认上限即10200C时能自动切断传感器与后级电路的连接，直至复位。

（三）系统的原理框图如图1:
图1.系统的原理框图

K型热电偶是一种温度传感器，它把温度信号转变为与为对之应的微弱（mv级别）的电压信号；MAX6675把这种弱的模拟信号经过放大、数字化输出转化为相应的数字量。通过键盘能输入温度的上下限。单片机是最重要的部分，它承前启后:把从前端传来的代表温度值的数字量经过处理，根据其值选择正常输出，报警输出或者超过上限直接把前级电路断开。MAX7219具有数据锁存作用，能通过软件设置LED的亮度，选择位消隐。由于是大屏幕显示，需要的功率较大所以在MAX7219的后端加了一个大功率达林顿管ULN2003。大屏幕LED是共阴型的。在具体的设计中还增加了蜂鸣器，它的作用是超限报警或异常报警；有继电器，当温度超过系统设计中的默认最高限10200C时把热电偶与MAX6675断开，因为此时再送入的值已经处理不了了，不能再确保测量的精度。

三，热电偶的测量原理及特性

热电偶是差分温度测量器件，由两段不同的金属或合金构成，一段用作正端，另
段用作负端。表1列出了四种最常用的热电偶类型、所用金属以及对应的温度测量范围。每种热电偶在其规定的温度范围内具有其独特的热电特性。

表1.                   常用的热电偶类型
类型 正端金属/合金 负端金属/合金 温度范围(°C)
T 铜 镍铜合金 -200至+350
J 铁 镍铜合金 0至+750
K 镍铬合金 镍基热电偶合金 -200至+1250
E 镍铬合金 镍铜合金 -200至+900

两种不同类型的金属或半导体接(焊接)在一起后形成两个结点，如图2a所示，环路电压是两个结点温差的函数。这种现象称为Seebeck效应（赛贝克效应，用于解释热能转换为电能的过程）。图2a所示，测量电压VOUT是检测端(热端)结电压与参考端(冷端)结电压之差。因为VH和VC是由两个结点的温度差产生的，VOUT也是温度差的函数。定标因数α对应于电压差与温差之比，称为Seebeck系数。

图2b所示是一种最常见的热电偶应用。该配置中引入了第三种金属(中间金属)和两个额外的节点。图中每个开路端与铜线电气连接，这些连线为系统增加了两个额外节点，只要这两个节点温度相同，中间金属(铜)不会影响输出电压。这种配置允许热电偶在没有独立参考结点的条件下使用。VOUT仍然是热端与冷端温度之差的函数，与Seebeck系数有关。然而，由于热电偶测量的是温度差，为了确定热端的实际温度，冷端温度必须是已知的。
图2b所示是一种最常见的热电偶应用。该配置中引入了第三种金属(中间金属)和     冷端温度为0°C (冰水混合物)时是一种最简单的情况，如果TC = 0°C, 则VOUT = VH。这种情况下，热端测量电压是结点温度的直接转换值。美国国家标准局(NBS)提供了各种类型热电偶的电压特征数据与温度对应关系的查找表。所有数据均基于0°C冷端温度。利用冰水混合物作为参考点，通过查找适当表格中的VH 就可以确定热端温度。

    在热电偶应用初期，冰水混合物被当作热电偶的标准参考点，但在大多数应用中获得一个冰点参考温度不太现实。如果冷端温度不是0°C，那么，为了确定实际热端温度必须已知冷端温度。考虑到非零冷端温度的电压，必需对热电偶输出电压进行补偿，既所谓的冷端补偿。   

热电偶在温度测量中存在着一些缺陷，例如，线性特性较差。虽然它与RTD、温度传感器IC相比可以测量更宽的温度范围，但线性度却大打折扣。除此之外，RTD和温度传感器IC可以提供更高的灵敏度和精度，可理想地用于精确测量系统。热电偶信号电平很低，常常需要放大或高分辨率数据转换器进行处理。如果排除上述问题，热电偶的低价位、易使用、宽温度范围使其得到广泛使用。
                                                                              
四，电源模块的介绍
 
图3. +5V电源原理图

（一） 电源电路中各电容的作用
正常工作时稳压器的输入和输出电压差为2～3V。C1的作用：虽然全波整流的纹波系数相对半波整流而言有很大的改善，但仍与实际要求相差较大，需采用滤波电路进一步减小纹波.滤波通常采用电容的能量存储作用来实现的。由于市电频率较低（50Hz），所以C1一般取值较大，约为1000µF以上。设变压器的次级输出电压为√2*U2*SIN(wt),由于是全波整流，因此不管是在正半周期还是在负半周期，电源电压U2一方面向后级电路供电，一方面向C1进行充电，出于充电时间常数很小（二极管导通电阻和变压器内阻很小），所以很快充满电荷，使电容两端电压Uc1基本上接近U2m，因此U2 ＜Uc1,VD1～VD4管均截止，电容C1通过负载放电，出于放电时间常数τ＝RLC（RL较大），因此放电速度很慢，UC1下降很少。同时U2仍按√2*U2*SIN(wt)的规律上升，一旦U2＞Uc，VD1、VD2导通，U2对C1充电。然后U2又按√2*U2*SIN(wt)的规律下降，当U2＜Uc时，二极管均截止，故C通过RL放电。同理，负半周期时也会出现相同的结果。如此在U2的不断作用下，电容上的电压不断进行充放电，周而复始，从而得到一近似锯齿波的电压UL=Uc，使负载电压的电压大为减少。

C2、C3用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡并抑制电路引入高频干扰；C4是电解电容，减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。VD5是保护二极管，当输入端短路时，给输出电容C3一个放电通路，防止C3两端电压作用于调整管的be结，造成调整管be击穿而损坏。

（二） 7805三端集成稳压器介绍
集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。由于集成稳

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