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1、SHANDONG毕业设计说明书多点温度巡检系统设计学 院： 电气与电子工程学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号： 0911043049 指导教师： 2013 年 5 月摘要摘 要随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温度因素，许多产品对温度范围要求严格，而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都是单点测量，同时有温度信息传递不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发一种能够同时测量多点，并且实时性高、精度高，能够综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。本课题以AT89C51单片机系统为核心，能对多点的温度进行实时巡检。DS18B20
2、是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，分别介绍了DS18B20数字温度传感器温度检测电路、键盘输入控制电路、蜂鸣器报警电路和串口通信电路与单片机的硬件连接。通过软件编程实现将检测电路检测到的信号传到数码管电路显示以及可以实现对温度的实时报警，而且通过串口通信电路可以传至上位机实现通信。关键词： 温度检测 单片机 多点温度巡检IAbstractAbstractAs the industry and the society developing, the temperature
3、 becomes more and more important and a lot of products are sensitive to temperature. However, temperature measuring apparatus in the market now only can check and measure the temperature of one point, at the same time, the temperature information is not real time and the precision is low. It takes a
4、 great of troubles for the industry-controllers to make decision .In this situation, design and implement one applicable system which can watch measure and control the temperature and the measuring results is real time and the precision is great is more essential. In order to meeting this applicatio
5、n, this paper talk about The Multiple-Points temperature Measuring System.This system based on single chip computer, can inspect and control multiple temperatures in real time.As a kind of high-accuracy digital net temperature sensor，DS18 B20 can be used building a sensor net easily. It can also mak
6、e the net simple and reliable with its special 1-wire interface .This paper introduces the application of DS18B20 with single chip processor.Keywords: temperature detection Single chip microcomputer Multipoint temperature checkingII目录目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 引言11.1 课题背景11.1.1 国外研究背景11.1.2 国内研究背景11
7、.1.3 发展方向11.2 本课题任务21.3 方案选择21.3.1 方案一21.3.2 方案二31.3.3 方案三31.4 方案比较4第二章 硬件电路设计12.1 电源电路12.2 单片机电路12.2.1 硬件特性22.2.2 单片机引脚功能介绍22.2.3 时钟电路42.2.4 复位电路52.3 温度采集电路62.4 显示电路92.4.1 数码管92.4.2 MAX7219串行驱动显示器102.5 键盘电路112.6 报警电路132.7 串行口通信模块142.7.1 RS232接口简介142.7.2 MAX232简介152.7.3 串行口通信电路16第三章 软件部分13.1 软件语言和编译
8、工具的选择13.2 软件设计的原则23.3 软件的实现23.3.1 传感器程序33.3.2 显示电路编程83.3.3 键盘程序设计103.3.4 报警电路程序123.3.5 串口通讯程序13第四章 调试与总结1参考文献1致谢及声明1附录：整机电路1IV第一章 引言第一章 引言1.1 课题背景21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展。温度时国际单位制七个基本量之一，也是在生产、科研、生活中必不可少的重要的测量和控制的物理量。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着
9、温度的因素。在我们的日常生活、生产中带来重大影响，因此，对于温度的检测就十分重要。随着科学技术的发展，对于温度的测量，一般使用各式各样的温度传感器对温度进行采集。因此，温度传感器也成为自动检测、总动控制系统和计量检测系统等不可或缺的器具，且应用遍及各个领域。1.1.1 国外研究背景国外对温度检测技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制，80年代末出现了分布式控制系统，目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度检测技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。1.1.2 国
10、内研究背景我国对于温度检测技术的研究较晚，始于20世纪80年代。近年来，我国引进了多达16个国家和地区的工厂环境控制系统，在总体上，正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展，对推动工厂温度自动检测产生了积极的作用。与此同时，我国的温度测控设施计算机应用以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统。在生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，比如环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。与发达国家相比，还存在较大的差距。1.1.3 发展方向随着电子技术、计算机技术的飞速发展，对现场温度的测量也由过去的刻度温度计、指针温度计向数字显示的智能温度计
11、发展，而且，对测量的精度要求也越来越高。下面来简单介绍一下温度检测的发展趋势。第一，检测范围扩大。现在工业上通用的温度检测范围为-2003000，而今后要求能测超高温与超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如10K以下的温度检测是当前重点研究课题。第二，测温对象扩大。温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经从工业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。第三，新材料及工艺的开发。近来已经开发的炭化硅薄膜热敏电阻温度检测器，厚膜、薄膜铂电阻温度检测器，硅单晶热敏电阻温度检测器等都是新型的温度检测产品。第四，向智能化方向的发展。新型产品不仅要具有检测功
12、能，又要具有判断和指令等多功能，采用微机向智能化方向发展，向机电一体化方向发展。1.2 本课题任务本课题灵感来自于日常生产实际中对温度巡检的需要，整个系统由单片机控制，要能够接收传感器的数据并显示出来，可以从键盘输入命令，系统根据命令，选择对应的传感器，并由驱动电路驱动温度显示。设计具有多个测温点检测的温度巡检电路，能够循环数字显示不同的测温点的温度值，对不同的测温点的一定时间内的温度值可以查询并数字显示出来，当温度越限时，能够实现自动报警。温度测量范围为0100，温度测量精度为0.5，各测量点温度值显示到0.5，时间显示到分钟。1.3 方案选择温度测量的方案多种多样，在温度采集方面，大致有传
13、统的分立式传感器、模拟集成传感器以及新兴的智能型传感器。对于控制系统可以采用单片机、ARM、PC等等。1.3.1 方案一方案一采用模拟分立元件，如电容、电感或晶体管等非线形元件，实现多点温度的测量及显示，该方案设计电路简单易懂，操作简单，且价格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成数字化，而且测量误差大。同时也不便于建立通讯机制，不便于同其他主机进行信息交流。1.3.2 方案二方案二采用AT89C51单片机，以其为核心，通过AD590温度传感器采集温度信号，硬件设计成本低，但需多个A/D转换电路，采集的信号为模拟信号，经放大电路放大后，送到A/D转换器转换成数字信号，然后传送到单片机进行处理
14、，如下图。此技术虽已成熟，但A/D转换电路的设计比较繁琐，而且对A/D转换的要求高，处理速度慢，而且使用AD590温度传感器进行温度检测必须对冷端进行温度补偿，以减少误差。总之，此技术相当成熟，但硬件电路设计相对复杂。方案二系统框图如图1-1:图1-1 方案二系统框图1.3.3 方案三此方案采用分布式的思想，由一台上位机（PC计算机），下位机（AT89C51单片机）组成，下位机采用多个DS18B20温度传感器实现对多点温度的多点检测，组成两级分布式的多点温度巡回检测系统。DS18B20检测到的信号直接就是数字信号，无需进行处理，抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合在恶劣的环境下进行现场温度测量。该系统采用 RS-232串行通讯标准，通过上位机（PC）控制下位机（单片机）进行现场温度采集。温度值既可以送回主控PC进行数据处理，由显示器显示。也可以由下位机单独工作，实时显示当前各点的温度值，对各点进行控制。本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合。如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石化、机械等。系统框图如图1-2：图1-2 方案三系统框图1.4 方案比较通过上方几个方案的介绍。基于数字式温度计DS18B20的温度测量仪的硬软件开发过程，DS18B20将温度信号直接转换为数字信号，实现了与
