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1、摘要摘要 温度是个基本的物理量 他是工业生产过程中最普遍 最重要的工艺参数之 一 随着工业的不断发展 对温度测量的要求也越来越高 而且测量围也越来越 广 合理的温度围和精确地温度的测量队提高产品的质量 产量 降低消耗 实 现工业生产自动化 均有积极作用 因此温度检测技术的研究具有重大意义 本系统是一个基于 LabVIEW 的温度检测系统 采用多点温度检测 能检测较 大区域的温度变化 主要包括上位机和下位机两个部分 下位机使用的 DS18B20 传感器和 AT89C51 单片机 上位机和下位机的通讯方式是串口通讯 上位机使用 的是虚拟仪器 LabVIEW 主要功能是实时温度的显示 温度曲线时间轴
2、的显示 历史温度曲线的显示以及超限温度报警 关键字 Labview 温度测量 ABSTRACTABSTRACT The temperature is a basic physical quantity it is one of the most common industrial processes the most important process parameters With the continuous development of industry the requirements for temperature measurement is also getting higher
3、 and higher and the increasingly wide range of measurement Reasonable temperature range and accurate temperature measurement team to improve product quality production reduce consumption to achieve the automation of industrial production had an active role in temperature sensing technology is of gre
4、at significance This system is a temperature sensing system based on LabVIEW using multi point temperature detection can detect temperature changes within the larger area including two parts of the upper and lower machine The next bit machine using the DS18B20 sensors and AT89C51 microcontroller The
5、 upper and lower machine communication is serial communication The host computer using a virtual instrument LabVIEW the main function is to display real time temperature the temperature curve Timeline display alarm display and gauge the temperature of the historical temperature curve Keywords LabVIE
6、W Temperature survey 目目 录录 摘要 I ABSTRACT II 目 录 III 第 1 章 引言 1 1 1 背景 1 1 2 国外研究现状 2 1 2 1 温度传感器 2 1 2 2 上位机 3 1 2 3 上位机与下位机通讯方式 4 1 3 研究容 4 第 2 章 系统设计 5 2 1 下位机设计 5 2 1 1 温度检测模块设计 5 2 1 2 上位机和下位机的通讯方式设计 6 2 1 3 下位机主控模块设计 6 2 2 上位机设计 6 第 3 章 下位机的软硬件实现 9 3 1 硬件实现 9 3 1 1 DS18B20 温度传感器 9 3 1 2 单片机外围电路
7、 10 3 2 下位机软件设计 11 第 4 章 上位机实现 13 4 1 上位机总体模块 13 4 2 模块分析 13 4 2 1 串口通讯模块 13 4 2 2 数据处理模块 15 4 2 3 数据显示模块 17 4 2 4 温度报警模块 20 第 5 章 调试 21 5 1 硬件调试 21 5 2 软件调试 21 5 2 1 调试准备 21 5 2 2 运行结果 21 第 6 章 结束语 24 致 25 参考文献 26 附录 I 源代码 27 附录 II 下位机电路图 44 附录 II 上位机程序图 45 第第 1 1 章章 引言引言 1 1 背景 温度是表征物体冷却程度物理量 在许多工
8、业生产和科学实验过程中 温度 参数的检测和控制都非常重要 随着工业检测技术和自动化程度的不断提高 对 温度检测的要求也越来越高 但是 测温时经常会受到各种干扰而影响检测精度 因而需要对检测量进行滤波等处理 在工农业生产 科学研究人们的生活等诸多 领域中 对温度的严格控制与检测非常重要 特别是在工农业生产环境下对温度 的精确度和稳定性要求更高 这样才能充分保证产品的质量 提高企业的生产效 率 进而获得更高的效益 传统测温仪表一般是通过硬件电路实现的 但这种方 式存在电路复杂 成本较高 性能不稳定等的问题 同时 仪表的功能开发也是 得受到局限 而以虚拟仪器为主的虚拟检测技术则能够较好地解决这些问题
9、 温度是一个非常重要的物理量 因为它直接影响燃烧 发酵 烘烤 煅烧 蒸馏 化学反应 浓度 结晶 挤压成形以及空气流动等化学和物理过程 温度 的控制失误可能引起产品质量 生产安全 产品产量等的一系列问题 因此对温 度检测的意义就越来越大 温度采集控制系统在工业生产 人们的生活领域和科 学研究中 得到了广泛应用 我们使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度 来进行自动控制 保证生产的自动化 智能化能够顺利安全进行 从而提高企业 的生产效率 在工业生产过程中 很多的时候都需要对温度进行严格的监控 来 使得生产能够顺利进行 产品的质量才能够得到充分的肯定 在实际生产 生活等的各个领域中 温度是环境因素
10、不可或缺的一部分 对 温度及时精确的控制和检测显得尤为重要 比如 农业中土壤各个层面上的温度 将会影响植物的生长 在医院的监护中也用到温度的测量 在工业中 料筒里外 上限温度要求不一 以及热处理中工件各个部件的温度对工件形成后的性能至关 重要等等 现代电子工业的飞速发展对自动测试的要求越来越高 采用虚拟仪器 对温度进行控制 不仅具有控制方便和组态简单的优点 而且可以提高被控温度 的技术指标 针对以上情况 在控制成本的前提下 通过本设计设计一款能够实 时检测控制温度 又具有对系统设定不同的报警温度的温度控制报警系统功能 此系统能够满足现代生产生活的要求 效率高 具有较强的稳定性和灵活性 通 过本
11、系统提高对于温度控制的认识 在学习实践中提高对理论的认知能力 达到 学习实践相结合的目的 采用先进的科学技术 加以丰富的实际经验和知识 向 社会提供各种超值安全设备服务 给用户带来安全和放心 在许多工业生产和科学实验过程中 温度参数的检测和控制都非常重要 随 着工业检测技术和自动化程度的不断提高 对温度检测的要求也越来越高 但是 测温时经常会受到各种干扰而影响检测精度 因而需要对检测量进行滤波等处理 传统测温仪表一般都是通过硬件电路实现的 但这种方式存在电路复杂 成本较 高 性能不稳定等问题 同时 仪表的功能开发也得受到局限 而以虚拟仪器为 主的虚拟检测技术则能够较好地解决这些问题 为此本文提
12、出了基于 Labview 技 术为核心 以计算机 数据采集卡等器件为硬件平台的温度检测系统的设计方法 1 21 2 国外研究现状国外研究现状 1 2 11 2 1 温度传感器温度传感器 电阻温度传感器 这种传感器以电阻作为温度敏感元件 根据敏感材料不同 又可分成热电阻式和热敏电阻式 热电阻式一般用金属材料制成 如铂 铜 镍 等 热敏电阻是以半导体材料制成的瓷器件 如锰 镍 钴等金属的氧化物与其 它化合物按不同配比烧结而成 辐射式温度传感器 众所周知 自然界的所有物体对辐射都具有吸收和反射 的能力1辐射式温度传感器就是利用物体的热辐射特性制成的 被测物体的辐射 能被热敏元件 如热电偶 热敏电阻等
13、 吸收时可使其物理参数 如输出电势 电 阻值等 发生变化 利用现代测量手段检测出这种变化就可得被测温度 根据敏 感原理不同 辐射式温度传感器可分为全辐射式 红外辐射式 光电亮度式和光 电比色式等 并能实现非接触测量 可测温度高达3000 以上 全辐射式传感 器中敏感元件接受被测物体的全部辐射能而使参数发生变化 红外辐射式传感器 中敏感元件只接受被测物体辐射能中部分波长的能量 比色式传感器是基于物体 温度不同其辐射能的光谱分布不同 而亮度测量法是通过测量物体在一定波长下 单色辐射亮度来确定温度 被测温度的微小变化就会引起单色亮度很大变化 如 辐射体温度由1200 K 上升到1500 K 时 总辐
14、射能仅增加215倍 而波长为01660 LM 的红光单色亮度可增加10倍以上 因此此方法是辐射测温中最精确的一种 DS1922L T温度记录iButton是坚固耐用的自供电系统 能够测量温度并将测 量结果记录在受保护的存储器 记录温度的频率由用户定义 总共可以保存8192 个8位数据记录或4096个16位数据记录 这些记录以等间隔采集 时间间隔从1秒 至273小时 另外还有512字节的SRAM 用于存储一些特定的应用信息 以及64字 节用于存放校准数据 一项数据采集任务可以被编程为立即开始 或者在一个用 户定义的延迟之后 或者在一次温度告警之后开始 对于存储器和控制功能的访 问可加以口令保护
15、DS1922L T通过串行1 Wire 协议与主机通信 仅需要单条数 据引线和返回地 每个DS1922L T都由工厂光刻了一个保证唯一64位的注册号 保证每个器件绝对可溯 坚固的不锈钢封装对于各种恶劣环境具有很高的耐受力 例如玷污 潮湿和冲击等 配套的各种附件可以使DS1922L T安装在几乎任何物 体上 包括集装箱 货架或袋子等 采用热敏电阻 可满足 40 摄氏度至 90 摄氏度测量围 但热敏电阻精度 重 复性 可靠性较差 对于检测 1 摄氏度的信号是不适用的 而且在温度测量系统 中 采用单片温度传感器 比如 AD590 LM35 等 但这些芯片输出的都是模拟信号 必须经过 A D 转换后才
16、能送给计算机 这样就使得测温装置的结构较复杂 另外 这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器 不能进行多点测量 即使能实现 也 要用到复杂的算法 一定程度上也增加了软件实现的难度 DS18B20 数字温度传感器接线方便 封装成后可应用于多种场合 如管道式 螺纹式 磁铁吸附式 不锈钢封装式 型号多种多样 有 LTM8877 LTM8874 等 等 主要根据应用场合的不同而改变其外观 封装后的 DS18B20 可用于电缆沟测 温 高炉水循环测温 锅炉测温 机房测温 农业大棚测温 洁净室测温 弹药 库测温等各种非极限温度场合 耐磨耐碰 体积小 使用方便 封装形式多样 适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域 1 2 21 2 2 上位机上位机 主要考虑两种上位机软件 第一种是 VB VB 是由美国微软公司于 1991 年开发的一种可视化的 面向对 象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言 可用于开发 Windows 环境 下的各类应用程序 它简单易学 效率高 且功能强大可以与 Windows 专业开 发工具 SDK 相媲美 在 Visual Basic 环境下 利用事件驱动的编程机制 新颖
