基于K型热电偶的数字式测温仪设计

　　0　引言

　　在大量的热工仪器中，热电偶作为温度传感器得到了广泛的应用，它利用热电效应，根据冷热端温度差产生的热电动势进行测温。它直接和被测对象接触，不受中间介质的影响，具有测量温度范围广、精确度高、构造简单、使用方便等优点。

　　K型(镍铬-镍硅)热电偶具有热电势大、灵敏度高、响应速度快、线性度好、测温范围较宽、造价低、化学稳定性好等优点，可在1　000℃下长期使用，因而是工业生产制造部门应用最广泛的热电偶元件。本文使用K型热电偶作为温度测量传感器设计了数字式测温仪。

　　1　设计目的及原理

　　1.1　设计目的

　　本文设计的是基于K型热电偶的数字式测温仪，可实现八位数码管温度显示，包含四个输入调节按钮，分别实现功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少的功能，另外安装蜂鸣器，实现设定温度上、下限报警功能。

　　1.2　工作原理

　　本设计中采用STC90C51RC作为控制单片机，该单片机是宏晶公司推出的新一代单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，内部集成MAX810专用复位电路，具有超强抗干扰、高速、低功耗等优点。

　　本设计使用K型热电偶，根据热电偶的冷端温度补偿，把热电偶传来的信号送到比例放大器进行信号放大，由MAXIM 公司的MAX6675将测得的数据转化成相应的温度值。

　　2　硬件设计

　　2.1　系统结构框图

　　数字式测温仪的结构框图见图1。

　　2.2　K型热电偶数字转换器

　　MAX6675作为测量热电偶的专用芯片，最大的特点是内部集成有冷端补偿电路，通过冷端补偿检测来校正周围温度变化。当热电偶的冷端与芯片温度相等时，MAX6675可获得最佳的测量精度。在实际测温应用中，应尽量避免在MAX6675附近放置发热器件，这样会造成冷端误差。同时热电偶的输入负极必须接地，且尽可能地靠近MAX6675的引脚地。

　　2.3　人机界面

　　对于一个智能化的测量仪器而言，拥有一个友好的中文人机界面可大大地增强仪器的可操作性。本系统使用了平望公司的PVT-D801G型液晶屏，该屏内置GBK字库，字体大小从16点阵到64点阵，字体种类有宋体、仿宋、黑体、楷体;采用标准指令集;用户单片机可通过RS232串口或高速TTL电平串口接口接收控制命令和数据，也可用我们提供的上位机软件通过USB口或串口进行联机调试。可同时显示各种中西文字体、各种图形等。只需要通过通信口给终端发送实时的采样数据，即可完成你所要的所有动作，彻底简化了用户CPU的工作量。