机更加合适。首先是价格，PIC单片机相对AVR单片机价格比较低。PIC单片机采用精简指令集，相对于其他两款，指令少很多。PIC工作电压低，驱动能力强。最低工作电压可以达到2V，低电平吸入电流达25mA，高电平输出电流可达20mA可以直接驱动数码管显示。PIC单片机相对于51单片机速度提高很多。指令周期约160～200ns。最后，本人对PIC单片机比较熟悉，这有利于我顺利的完成我的毕业设计。
3.13现在市场上的热电偶的种类及特点 贵金属热电偶：
WR系列工业用铂铑热电偶又叫贵金属热电偶，它作为温度测量传感器,通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用,组成过程控制系统，用以直接测量或控制各种生产过程中0~1800℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面等温度。贵金属热电偶在热电偶系列中具有准确度最高（测量精度在?0.25%以内），稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点[10]。它的物理、化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于贵金属热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器。贵金属热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。 廉金属热电偶：
(K型热电偶）镍铬-镍硅热电偶：
镍铬-镍硅热电偶（K型热电偶）是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。正极（KP）的名义化学成分为：Ni：Cr=90：10，负极（KN）的名义化学成分为：Ni：Si=97：3，其使用温度为-200~1300℃。
K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中。广泛为用户所采用。K型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中[11]。 （N型热电偶）镍铬硅-镍硅热电偶：
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镍铬硅-镍硅热电偶（N型热电偶）为廉金属热电偶，是一种最新国际标准化的热电偶，是在70年代初由澳大利亚国防部实验室研制成功的它克服了K型热电偶的两个重要缺点：K型热电偶在300~500℃间由于镍铬合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定；在800℃左右由于镍铬合金发生择优氧化引起的热电动势不稳定。正极（NP）的名义化学成分为：Ni:Cr:Si=84.4:14.2:1.4，负极（NN）的名义化学成分为：Ni:Si:Mg=95.5:4.4:0.1，其使用温度为-200~1300℃。
N型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜，不受短程有序化影响等优点,其综合性能优于K型热电偶,是一种很有发展前途的热电偶[12]。N型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性或还原，氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。 （E型热电偶）镍铬-铜镍热电偶：
镍铬-铜镍热电偶（E型热电偶）又称镍铬-康铜热电偶，也是一种廉金属的热电偶，正极（EP）为：镍铬10合金，化学成分与KP相同，负极（EN）为铜镍合金，名义化学成分为：55%的铜，45%的镍以及少量的锰，钴，铁等元素。该热电偶的使用温度为-200~900℃。
E型热电偶热电动势之大，灵敏度之高属所有热电偶之最，宜制成热电堆，测量微小的温度变化。对于高湿度气氛的腐蚀不甚灵敏，宜用于湿度较高的环境。E热电偶还具有稳定性好，抗氧化性能优于铜-康铜，铁-康铜热电偶，价格便宜等优点，能用于氧化性和惰性气氛中，广泛为用户采用。E型热电偶不能直接在高温下用于硫，还原性气氛中，热电势均匀性较差[13]。 （J型热电偶）铁-铜镍热电偶：
铁-铜镍热电偶（J型热电偶）又称铁-康铜热电偶，也是一种价格低廉的廉金属的热电偶。它的正极（JP）的名义化学成分为纯铁，负极（JN）为铜镍合金，常被含糊地称之为康铜，其名义化学成分为：55%的铜和45%的镍以及少量却十分重要的锰，钴，铁等元素，尽管它叫康铜，但不同于镍铬-康铜和铜-康铜的康铜，故不能用EN和TN来替换。铁-康铜热电偶的覆盖测量温区为-200~1200℃，但通常使用的温度范围为0~750℃。
J型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,广为用户所采用。J型热电偶可用于真空，氧化，还原和
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惰性气氛中，但正极铁在高温下氧化较快，故使用温度受到限制，也不能直接无保护地在高温下用于硫化气氛中。 （T型热电偶）铜-铜镍热电偶：
铜-铜镍热电偶（T型热电偶）又称铜-康铜热电偶，也是一种最佳的测量低温的廉金属的热电偶。它的正极（TP）是纯铜，负极（TN）为铜镍合金，常之为康铜，它与镍铬-康铜的康铜EN通用，与铁-康铜的康铜JN不能通用，尽管它们都叫康铜，铜-铜镍热电偶的盖测量温区为-200~350℃。
T型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,特别在-200~0℃温区内使用，稳定性更好，年稳定性可小于±3μV，经低温检定可作为二等标准进行低温量值传递。T型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性能差，故使用温度上限受到限制[14]。 3.14选择J型热电偶的原因
由于本次设计是毕业设计，故对精度和环境要求不是很高，所以没有必要选用贵金属热电偶。对于5种廉金属热电偶，本人主要是在价格，测温范围及线性度等方面考虑。J型热电偶价格低，线性度好，可用于还原性气体环境，热电势大（较K型热电偶大20%），适于中温区域（0~750℃）。最后，J型热电偶在市场上比较容易买到。
3.2 拟解决的主要问题
J型热电偶出来的电压信号0~40mV，无法直接进行A/D转换，必须进行放大处理。所以信号放大是第一个要解决的问题。然后就是信号处理，热电偶出来的是模拟信号，单片机无法识别，所以需要A/D转换，将模拟信号转换成单片机能够识别的数字信号。热电偶的温度-热电偶特性曲线成复杂曲线形式，非线性较明显，因此要解决非线性补偿问题。根据热电偶测温原理可知，热电偶回路热电势的大小不仅与热端温度有关，而且与冷端温度有关，只有当冷端温度保持不变，热电势才是被测热端温度的单值函数。热电偶分度表和根据分度表刻度的显示仪表都要求冷端温度恒定为0，否则将产生测量误差。然而在实际应用中，由于热电偶的冷端与热端距离通常很近，冷端（接线盒处）又暴露于空间，受到周围环境温度波动的影响，冷端温度很难保持恒定，保持在O摄氏度就更难。因此必须采取措施，消除冷端温度变化所产生的影响，进行冷端温度补偿[15]。
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四、总体的研究思路
PIC 信号处理 放大 A/D转换 显示 冷端温度补偿
图1：系统框图
热电偶回路产生的总的热电势为：
EAB(T,T0)?eAB(T)?eB(T,T0)?eAB(T0)?eA(T,T0) （1）在总的热电势中，温差热电势比接触电势小很多，可忽略不计，则热电偶的热电
势可表示为
EAB(T,T0)?eAB(T)?eAB(T0) （2）对于选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，eAB(T0)?c为常数，则总的热电势就只与温度T成单值函数关系，即
（3） EAB(T,T0)?eAB(T)?c?f（T）所以
(热电偶的热电势)+(集成数字温度传感器测得的常温T0转化的热电势)=
eAB(T0)。
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开始 热电偶信号 集成温度传感器信号 预处理 信号放大 信号放大 A/D转换 A/D转换 查表 两信号相加 查表 显示 延时一分钟
图2：系统流程图
如图2，热电偶出来的信号，经过仪表放大器放大，然后经过A/D转换成计算机能够识别的数字信号EAB(T,T0)，将信号通过I/O端口送到PIC单片机储存起来。同时集成温度传感器出来的信号，经过仪表放大器，然后经过A/D转换成计算机能够识别的数字信号，将信号通过I/O端口送到PIC单片机内，查询事先存储在单片机内的冷端温度对应的热电势表，得到冷端温度热电势，然后将EAB(T,T0)和eAB(T0）相加得到eAB(T)，相加后的数据与存储在eAB(T0）单片机内的分度表进行比较，得出实际的热端温度值。最后将得到的温度T显示在LCD上。
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