基于单片机的热电偶测温系统
基于单片机的温度检测系统硬件设计
基于单片机的温度检测系统硬件设计温度是工业生产和日常生活中常见的重要参数之一。
准确的温度检测对于许多应用场景至关重要，如医疗、化工、电力、食品等行业。
随着科技的不断发展，单片机作为一种集成了CPU、内存、I/O接口等多种功能于一体的微型计算机，被广泛应用于各种温度检测系统中。
本文将介绍一种基于单片机的温度检测系统硬件设计方法。
温度检测系统的主要原理是热电偶定律。
热电偶是一种测量温度的传感器，它基于塞贝克效应，将温度变化转化为电信号。
热电偶与放大器、滤波器等电路元件一起构成温度检测电路。
放大器将微弱的电信号放大，滤波器则消除噪声，提高信号质量。
将处理后的电信号输入到单片机中进行处理和显示。
在原理图设计中，我们选用了一种常见的温度检测芯片——DT-6101。
该芯片内置热电偶放大器和A/D转换器，可直接与单片机连接。
我们还选择了滤波电容、电阻等元件来优化信号质量。
原理图设计如图1所示。
软件设计是温度检测系统的核心部分。
我们采用C语言编写程序，实现温度的实时检测和显示。
程序主要分为初始化、输入处理、算法处理和输出显示四个模块。
初始化模块：主要用于初始化单片机、DT-6101等硬件设备。
输入处理模块：从DT-6101芯片读取温度电信号，并进行预处理，如滤波、放大等。
算法处理模块：实现温度计算算法，将电信号转化为温度值。
常用的算法有线性插值法、多项式拟合法等。
输出显示模块：将计算得到的温度值显示到液晶屏或LED数码管上。
硬件调试是确保温度检测系统可靠性和稳定性的关键步骤。
在组装过程中，需注意检查元件的质量和连接的正确性。
调试时，首先对硬件进行初步调试，确保各电路模块的基本功能正常；然后对软件进行调试，检查程序运行是否正确；最后进行综合调试，确保软硬件协调工作。
通过实验，我们验证了基于单片机的温度检测系统的准确性和稳定性。
实验结果表明，系统在-50℃~50℃范围内的误差小于±5℃，满足大多数应用场景的需求。
基于单片机的热电偶冷端温度控制论文
基于单片机的热电偶冷端温度补偿设计摘要：热电偶的冷端温度控制系统以AT89C51单片机为中心控制器件，主要由温度传感模块，A/D转换放大模块，单片机编程模块，显示模块等部分组成。
温度信号由热电偶采集，经MAX6675进行冷端补偿并放大，然后送入单片机内。
显示部分由“人机交互界面”的1602液晶显示，增加可读性。
该系统具备较高的测量精度，能较好的完成设计要求。
Thermocouple cold end temperature control system based on AT89C51 single chip microcomputer as the central control device, mainly by the temperature sensing module, A / D conversion amplification module, MCU programming module, display module and other components. The temperature signal acquisition by thermocouple cold end compensation, by MAX6675 and amplification, and then into the single chip computer. The display section by" interface" of the 1602 liquid crystal display, increase readability. The system has higher accuracy, and better able to complete the design requirements.目录1.引言…………………………………………………………………………………设计任务及要求…………………………………………………………………设计方案…………………………………………………………………………2.1各模块的电路的方案选择及论证…………………………………………2.1.1温度采集及控制模块……………………………………………………2.1.2 主机控制模块…………………………………………………………2. 1. 3显示模块…………………………………………………………………………2.2系统各模块的最终案……………………………………………………………3.功能模块设计和参数计算…………………………………………………………3.1温度采集及控制部分……………………………………………………3.2 单片机控制部分……………………………………………………3.3数字显示部分…………………………………………………4.软件设计…………………………………………………………………4.1主程序………………………………………………………………4.2 液晶显示模块………………………………………………………5.系统测试及结果分析…………………………………………………………5.1实用仪器及型号………………………………………………………5.2.2温度数据采集测试记录……………………………………………6.总结………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………1.引言热电偶在热处理炉温控制，航空发动机排气温度点检等100~1300摄氏度高温度测量领域有着广泛的应用，测量精度意义重大。
基于单片机的热电偶温度测试仪程设计说明
基于热电偶的温度测试仪设计摘要：基于热电偶的温度测试仪，该仪器是以AT89C51单片机为核心，采用热电偶冷端补偿专用芯片max6675K对K型热电偶进行冷端补偿并对来自K 型热电偶的T-和T+端的输入信号进行放大、AD转换以及数字化处理最后经过spi串口传送给单片机，经单片机运算处理，转换成ROM地址，再通过二次查表法计算出实际温度值并调用相关的程序将此温度值送给4位共阳极LED数码管显示或超量程报警。
该热电偶测温仪的软件用C语言编写，采用模块化结构设计。
关键词：热电偶，冷端温度补偿，89C51单片机，max6675，数码管显示Abstract:Based on thermocouple temperature measurement instrument, the instrument is AT89C51 SCM as the core, the compensation of thermocouple dedicated chip max6675K of K type thermocouple cold junction compensation and from the K type thermocouple of T- and T+ input signal amplification, AD conversion and digital processing at last through the SPI serial transmitted to SCM the single chip computer, processing, conversion into ROM address, and then through a two look-up table method to calculate the actual temperature value and call procedures related to the temperature value to a total of 4 anode LED digital tube display or overrange alarm. The thermocouple temperature measurement instrument software using C language, uses the modular structure design.Key words: thermocouple cold end temperature compensation, single-chip computer, 89C51, MAX6675, digital tube display毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
基于51单片机K型热电偶MAX6675的8路温度显示系统
自动化工程训练课程设计目录第一章............................................ 绪论第二章............................................ 方案论证2.1温度采集方案2.2显示界面方案第三章............................................ 系统整体设计3.1 系统总体分析3.2设计原理第四章............................................ 各个元器件及芯片简介4.1 AT89C51单片机介绍4.2 K型热电偶简介4.3 MAX6675简介4.4 LCD12864简介第五章............................................ 各部分电路设计5.1温度采集电路5.2数据处理电路5.3温度显示电路5.4超限报警电路第六章............................................ 心得体会附录1 硬件仿真图与运行效果展示附录2 软件代码第一章绪论在工业生产中，需要检测工艺生产线的温度，而且这个温度范围还很大。
该系统采集主要以Atmel公司的AT89C51单片机为控制处理核心，由它完成对数据的采集处理以及控制数据的无线传输。
AT89C51单片机是一种低功耗/低电压/高性能的8位单片机，片内带有一个8KB的可编程／可擦除／只读存储器。
无线收发一体数传MODEM模块PTR2000芯片性能优异，在业界居领先水平，它的显著特点是所需外围元件少，因而设计非常方便。
因此用来设计工业温度检测系统相当的合适。
在本文中，主要说明单片机与K型热电偶以及K型热电偶模数转换器—MAX6675的组合，形成单片机的温度检测系统。
包括：如何针对系统的需求选择合适的温度检测器件，如何根据选择的器件设计外围电路和单片机的接口电路，如何编写控制温度检测器件进行数据传输的单片机程序，并简要介绍数字温度传感器MAX6675的应用。
基于单片机的温度测控系统的设计
基于单片机的温度测控系统的设计在现代的工业领域和生活中，温度测控系统被广泛应用，以监测和控制温度。
本文将介绍一个基于单片机的温度测控系统设计。
1.系统概述该系统的设计目标是能够测量和监控环境中的温度，并能自动调节温度以保持设定的温度。
该系统由传感器模块、数据处理模块和执行器模块组成。
2.传感器模块传感器模块用于测量环境中的温度。
在该系统中，我们可以使用温度传感器来实现温度测量。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻等。
传感器模块将温度数据传输给数据处理模块。
3.数据处理模块数据处理模块基于单片机来实现。
单片机通过接收传感器模块传输的温度数据，进行数据处理和判断，并决定是否需要调节温度。
数据处理模块还可以设置一个温度阈值，当环境温度超过或低于该阈值时，触发执行器模块进行温度调节。
4.执行器模块执行器模块是用来调节环境温度的关键。
在该系统中，我们可以使用电热器或制冷器来调节温度。
执行器模块会根据数据处理模块的控制信号来决定是否打开或关闭电热器或制冷器，以达到设定的温度。
5.界面设计为了方便用户的操作和监控，我们可以设计一个用户界面模块。
用户界面模块可以通过LCD显示屏展示当前环境温度和设定的温度，并提供一些按键用于设置温度阈值。
用户可以通过按键来设置温度阈值，同时可以看到当前温度和设定的温度。
6.系统工作流程系统的工作流程如下：-传感器模块测量环境温度，并将温度数据传输给数据处理模块。
-数据处理模块接收温度数据，并进行处理和判断。
-如果环境温度超过或低于设定的温度阈值，数据处理模块触发执行器模块进行温度调节。
-执行器模块根据数据处理模块的控制信号，打开或关闭电热器或制冷器，以调节环境温度。
-用户可以通过用户界面模块设置温度阈值，同时可以实时监控当前温度和设定的温度。
7.系统优化为了进一步优化系统的性能，我们可以考虑以下几个方面：-引入PID控制算法，以提高温度的稳定性和控制精确度。
-添加温度报警功能，当环境温度超过一定范围时，触发警报。
基于单片机和K型热电偶的温度测量仪表设计
1.概述1.1题目名基于单片机和K 型热电偶的温度测量仪表设计1.2功能和技术指标要求（1）温度测量范围：室温~200℃；（2）温度检测元件：K 型分度号热电偶；（3）具有热电偶冷端温度自动补偿功能；（4）温度测量精度：1℃±FS*2%；（5）温度显示：LED 或LCD 数字显示，显示分辨率0.1℃（6）具有温度上限、下线设置功能，当温度测量值越限时，进行声光报警；（7）电源：电网AC220V , 要求在电网电压变化±15%范围内能够正常工作。
1.3国内外相关情况概述温度的测量的历史：第一个温度传感器是伽利略做出来的。
而温度测量的里程碑是由法勒海特设计的水银温度计。
1740年瑞典人摄氏提出在标准大气压下，把冰水混合物的温度规定为0度，而水的沸腾度为100度。
温度测量在保证产品的质量，节约能源，安全生产起到至关重要的作用。
技术现状有点到线，线到面温度分布的测温技术；由表面到内部的测温技术。
发展趋势是由于环境的多样化，复杂化，测温对象的多样化，智能检测成为现在温度测试的趋势。
所以要加强新工艺的开发；向着智能化发展。
2.技术方案2.1温度测量的基本方法与原理常见的温度测量方法和测温原理有：接触式，原理是热胀冷缩，这种方法测温方便。
液体式（如毛细管，水银温度计），原理是受热，液体膨胀系数变大，从而液体上升。
这种方法测温比较准确。
2.2总技术方案温度测量仪表功能结构热电偶 放大器 ADC单 片 机 环境温度测量 直流稳压电源 数字显示 声光报警 上下限设置先读取环境温度，热电偶测得温度经过ADC转换器变成数字，测得冷端温度，用补偿法再计算出温度值，送到显示器显示。
如果温度超过上限设置，下限设置则蜂鸣器报警，且LED 灯变红。
3.硬件设计3.1热电偶放大器设计冷端补偿专用芯片MAX6675的温度读取芯片MAX6675采用标准SPI串行外设总线与MCU接口，MAX6675只能作为从设备。
温度值与数字对应关系为:温度值=1023.75×转换后的数字量/40953.2热电偶冷端温度补偿方法及电路冷端补偿法：测冷端温度补偿法再计算出温度值送到显示器（循环）LCD显示（循环）ASC码电路：3.3ADC电路由MAX6675完成AD转换。
单片机课程设计报告 基于单片机的热敏电阻测温系统设计
单片机课程设计报告-- 基于单片机的热敏电阻测温系统设计单片机课程设计报告2011 / 2012 学年第 2学期课程名称：单片机课程设计上机项目：基于单片机的热敏电阻测温系统设计专业班级：电子信息工程02班1摘要在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。
传统的测温元件有热电偶和热电阻。
而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。
我们用一种相对比较简单的方式来测量。
我们采用温度传感器DS18B20作为检测元件，温度范围为-55~125 ºC,最高分辨率可达0.0625 ºC。
DS18B20可以直接读出被侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。
本文介绍一种基于STC12C5608AD单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量范围0℃-～+100℃，使用数码管驱动芯片CH451显示，能设置温度报警上下限。
正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，STC12C5608AD单片机功能和应用。
该电路设计新颖、功能强大、结构简单。
关键词：温度测量DS18B20 STC12C5608AD CH451目录2摘要 (2)第1章绪论 (4)第2 章时间安排 (5)第3章设计方案及选材 (6)3.1 系统器件的选择 (7)3.1.1温度采集模块的选择与论证 (7)3.1.2 显示模块的选择与论证 (8)3.2 设计方案及系统方框图 (8)3.2.1 总体设计方案 (8)3.2.2 系统方框图 (9)第4章硬件设计 (10)4.1 总系统组成图 (10)4.2 温度测量传感器部分 (10)4.3 控制部分 (10)4.4 显示部分 (11)4.5 报警部分 (12)第5章程序流程图设计 (13)5.1 主程序流程图 (13)5.2 温度采集流程图 (14)第6章总结 (15)参考文献 (16)3第1章绪论现在电子技术日新月异，各种新型的自动控制系统也越来越多地运用到人们的日常生活、工业生产等领域，它不但可以提高劳动生产率，而且可以使控制的设备或执行的操作更加精确。
基于热电偶的测温系统设计_毕业设计完整版
温度是一个十分重要的物理量大于它的测量与控制又十分重要的意义。随着现 代工弄也技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温 度：如大气及空调房中的温度高低直接影响着人们的身体健康；在大规模集成电路 生产线上环境温度不适当会严重影响产品的质量。
测温技术在生产过程中，在产品质量控制和检测设备在线故障诊断和安全保护 以及节约能源等方面发挥了重要作用。
本设计是将两者结合，利用单片基结合传感器技术而开发设计出一个温度监控 系统。该设计的预期结果就是设计出一套基于单片机控制的热电偶测温数字显示系 统并能 proteus 实现仿真。根据要求编写出应用程序，绘制出 protel 电路图，动 手完成实物设计。
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XXXXXX 毕 业 设 计
2 总设计方案
本系统以 AT89S52 作为处理器，使用 MAX6675 作为温度传感器，配以温度显示。 整个系统力求结构简单，功能完善。使用温度传感器 MAX6675+AT89S52，MAX6675 将 热电偶测温应用时复杂的线性化、冷端补偿及数字化输出等问题集中在一个芯片上 解决，简化了将热电偶测温方案应用于嵌入式系统领域时复杂的软硬件设计，因而 该器件是将热电偶测温方案应用于嵌入式系统领域的理想选择。
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基于单片机的热电偶测温系统毕业论文基于单片机的热电偶测温系统摘要热电偶传感器是目前接触式测温中应用最广的热电式传感器，在工业用温度传感器中占有及其重要的地位。
本文设计了基于单片机的热电偶测温系统，该测温系统由温度测量电路、运算放大电路、A/D转换电路及显示电路组成，以AT89C51单片机为主控单元。
文中首先介绍了热电偶的测温原理，热电偶冷端补偿方法，结构形式，及其特点等，另外简答介绍了硬件平台中相关模块的功能及用法。
另外对硬件电路包括温度转换芯片MAX6675、K型热电偶、89C51单片机、数码管等元器件及温度采集电路、温度转换电路、数码管显示电路做了详细的介绍及说明。
关键词温度传感器热电偶热时间常数冷端补偿The thermocouple temperature measurement systembased on single chip microcomputerABSTRACTThermocouple sensor is currently the most widely used in non-contact temperature measurement of thermoelectric sensors, in the industry with a temperature sensor and its important status. This paper designed the thermocouple temperature measurement system based on single chip microcomputer, the temperature measurement system composed of temperature measuring circuit, operational amplifier circuit, A/D conversion circuit and display circuit, AT89C51 single chip processor as the main control unit. This paper first introduces the principle of thermocouple temperature measurement, the thermocouple cold junction compensation method, structure form, and its characteristics, etc., in the hardware platform are introduced another short answer function and usage of related modules. In addition to hardware circuit including temperature conversion chip MAX6675, K type thermocouple, 89 c51, digital tube and other components and temperature acquisition circuit, temperature conversion circuit, digital tube display circuit made detailed introduction and description.KEY WORDS Temperature sensor Thermocouple Thermal time constant Cold junction compensation1绪论温度是反映物体冷热状态的物理参数，对温度的测量在冶金工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工、国防、科研等领域中有广泛地应用。
在某些特殊的场合对温度的检测速度有很高的要求，例如：在测量汽车发动机吸入空气的温度的时候，就要求热响应时间小于1s；航天飞机的主发动机的温度测量要求0.4s 内完成等。
因此针对以上问题就有人提出温度快速测量的思想。
通常用来测量温度的传感器有热电阻温度传感器、热敏电阻、热电偶、半导体温度传感器等几种。
这些常用温度传感器一般的温度测量中可以满足响应速度的问题。
但在特殊的场合就不能达到快速检测的要求，例如在气体温度测量时候，由于温度传感器自身的热滞特性，而气体传热过程又比较缓慢，气体温度测量就有很大滞后。
工业常用的精度较高的温度传感器有铂热电阻、半导体温度传感器等。
铂热电阻具有温度测量范围大、重复性好、精度高等特点，但是响应不是很快，特别是在对气体温度测量时至少要几秒钟，在某些工作环境比较特殊的场合，如高压环境下，还需使用铠装的铂热电阻，更是延缓了热响应速度。
半导体温度传感器分热敏电阻和PN结型温度传感器两种。
热敏电阻非常适合对微弱温度变化的测量，但是缺点是非线性严重；PN结型的特点是体积小、线性输出、精度高，但是不能使用在液体环境，对气体温度变化响应也较慢[1]。
所以用温度传感器一般都存在着对气体温度变化响应较慢的问题。
在对温度实时性测量要求比较高的系统，运用常用温度测量方法很难做到对温度的快速测量，对系统的精度影响就很大。
在工业过程控制与生产制造领域普遍使用具有较高测温精度及测温范围的热电偶做测温元件。
在工业标准热电偶中,K型(镍铬-镍硅)热电偶由于具有价格低廉、输出热电势值较大、热电势与温度的线性关系好、化学稳定性好、复制性好、可在1000℃下长期使用等特点,因而是工业生产制造部门应用最广泛的热电偶元件。
但是将热电偶应用在基于单片机的嵌入式系统领域时，却存在着以下几方面的问题[2]。
①非线性：热电偶输出热电势与温度之间的关系为非线性关系,因此在应用时必须进行线性化处理。
②冷端补偿:热电偶输出的热电势为冷端保持为0℃时与测量端的电势差值，而在实际应用中冷端的温度是随着环境温度而变化的，故需进行冷端补偿。
③数字化输出：与嵌入式系统接口必然要采用数字化输出及数字化接口，而作为模拟小信号测温元件的热电偶显然无法直接满足这个要求。
在许多热工实验中，往往面临热电偶冷端温度问题,不管是采用恒温补偿法(冰点补偿法)还是电桥补偿法,都会带来实验费用较高、实际的检测系统较复杂.难以达到实时测量、接口转换电路复杂等问题,而随着计算机测控技术在工业生产制造领域的普遍应用,温度参数的微机化测量与控制已成为必然趋势。
因此我们必须解决对热电偶测量信号的放大调理、非线性校正、冷端补偿、模数转换、数字输出接口等一系列复杂的问题,以及解决模拟与数字电路硬件设计过程和建表、查表、插值运算等复杂的软件编制过程,以达到使电路简化,成本减少,增加系统可靠性的目的。
鉴于上面的分析,本论文主要任务是设计一种基于高精度K型热电偶传感器的快速测温系统。
采用带有冷端补偿的温度转换芯片MAX6675、K型热电偶、89C51单片机、数码管等元器件设计出相应温度采集电路、温度转换电路、温度控制电路、超量程报警电路、数码管显示电路。
系统用单片机对带有冷端补偿的温度转换芯片MAX6675进行控制,要达到任务书中的技术指标，并对系统进行protuse的调试和仿真试验，使其具有良好的实用性能，能够实现对固体表面、液体和气体温度的高精度快速测量。
2系统原理概述2.1 热电偶测温基本原理热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路[2]，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。
两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端（热端），温度较低的一端为自由端（冷端），自由端通常处于某个恒定的温度下。
根据热电动势与温度的函数关系制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。
因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后即可知道被测介质的温度。
热电偶的热电势，应注意如下几个问题：1、热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；2、热电偶所产生的热电势的大小当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；3、当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关。
若热电偶冷端的温度保持一定，这时热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。
2.2热电偶冷端补偿方案确定热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端，通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。
若测量时，冷端的（环境）温度变化，将影响严重测量的准确性。
在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。
2.2.1分立元气件冷端补偿方案方案一的热电偶冷端温度补偿器件是由分立元件构成的,其体积大,使用不够方便,而且在改变桥路电源或热电偶类型时需要重新调整电路的元件值。
主要包括温度采集电路、信号放大电路、A/D转换电路、热电偶冷端补偿电路、数码管显示电路等。
2.2.2集成电路温度补偿方案方案二采用热电偶冷端补偿专用芯片max6675，max6675温度转换芯片具有冷端温度补偿及对温度进行数字化测量这两项功能[5]。
一方面利用内置温度敏感二极管将环境温度转换成补偿电压，另一方面又通过模数转换器将热电势和补偿电压转换为代表温度的数字量, 将二者相加后从串行接口输出的测量结果，即为实际温度数据。
主要包括温度采集电路、max6675温度转换电路、数码管显示电路等。
2.2.3方案确定综合对比以上两种方案，方案一电路复杂，且测量不精确照成误差较大，方案二采用集成温度转换芯片不仅能很好的解决冷端温度补偿及温度数值化问题，并消除由热电偶非线性而造成的测量误差,且精确度高，可实现电路的优化设计。
故最后采用方案二。
2.3硬件组成原理本系统硬件主要由热电偶温度采集电路、MAX6675温度处理电路、89C51单片机控制电路、超量程报警电路和数码管显示电路组成。
热电偶采用分度号为K的热电偶，为了减少外界信号的干扰通过双绞线跟MAX6675芯片直接相连接。
MAX6675芯片通过SPI串行接口传输数据，采用的89C51单片机对带有冷端补偿的温度转换芯片MAX6675进行控制。
本系统设计还具有报警的特点，当所测量的温度低于零摄氏度或者高于400摄氏度时报警电路发出警报。
显示电路由89C51单片机通过锁存器对四位共阳数码管控制，数码管工作需要较大的电流采用型号为8550的PNP三极管进行控制，当所测温度在规定范围内时就可以通过数码管快速显示出来。