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1、 多路温度数据采集系统的设计与实现毕业论文目 录摘要Abstract第1章 绪论11.1 课题背景11.2 数据采集系统的历史与发展11.3 国外数据采集器现况31.3.1 国外数据采集器的现况3 1.3.2 国数据采集器的现况3 1.3.3 数据采集器的应用31.4 本论文主要研究容5第2章 方案概述6 2.1 设计的要求62.2 方案简介62.2.1 方案选择6 2.2.2 方案原理72.3 开发环境82.4 本章小结9第3章 系统的硬件设计103.1 SPCE061A凌阳单片机概述103.1.1 性能特点和应用领域10 3.1.2 SPCE061A的结构113.2 温度传感器设计143.
2、2.1 DS18B20温度传感器简介14 3.2.2 DS18B20部结构与工作时序15 3.2.3 DS18B20的工作原理183.3 SPLC501液晶显示193.4 SPR4096存储器模组203.5 硬件电路21 3.5.1 SPCE061A最小系统213.5.2 61板按键电路233.5.3 DS18B20电路原理233.5.4 液晶显示模组电路253.5.5 存储器模组电路26 3.6 本章小结27第4章 系统软件设计284.1 系统主程序284.2 按键扫描程序294.3 语音播报程序304.4 DS18B20采温程序324.5 本章小结33结论34参考文献35致谢36附录137
3、附录241附录345附录446 / 第1章 绪论1.1 课题背景随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业与人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义本次设计的目的在于学习基于SPCE061A凌阳单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到液晶进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集
4、与显示，可以使用按键来设置温度限定值。1.2数据采集系统的历史与发展数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非熟练人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大约在60年代后期，国外就有成套的数据采集设备产品进入市场，此阶段的数据采集设备和系统多属于专用的系统。20世纪70年代中后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，
5、超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因此获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，另一类是工业现场数据采集系统。就使用的总线而言，实验室数据采集系统多采用并行总线，工业现场数据采集系统多采用串行数据总线。20世纪80年代随着计算机的普与应用，数据采集系统得到了极大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪器仪表和采集器、通用接口总线和计算机等构成。例如：国际标准ICE625接口总线系统就一个典型的代表。这类系统主要用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。第二类以数据采集卡、标准总线和计算
6、机构成，例如：STD (Standard for an 8-bit microcomputer bus system)总线系统是这一类的典型代表。这种接口系统采用积木式结构，把相应的接口卡装在专用的机箱，然后由一台计算机控制。第二类系统在工业现场应用较多。这两种系统中，如果采集测试任务改变，只需将新的仪用电缆接入系统，或将新卡再添加到专用的机箱即可完成硬件平台重建，显然，这种系统比专用系统灵活得多。20世纪80年代后期，数据采集系统发生了极大的变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，使系统的成本降低，体积减小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。20世纪90年代至今，在国际
7、上技术先进的国家，数据采集技术已经在军事、航空电子设备与宇航技术、工业等领域被广泛应用。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片数据采集系统DAS(Digital Collect System)。目前有的DAS产品精度已达16位，采集速度每秒达到几十万次以上。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段数据采集系统采用更先进的模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速地组成一个新的系统。该阶段并行总线数据采集系统向高速、模块化和即插即用方向发展，典型系统有VXI总线系统，PCI、PXI总线系统
8、等，数据位已达到32位总线宽度，采样频率可以达100MSps。由于采用了高密度，屏蔽型，针孔式的连接器和卡式模块，可以充分保证其稳定性与可靠性，但其昂贵的价格是阻碍它在自动化领域普与的一个重要因素。但是，并行总线系统在军事等领域取得了成功的应用。串行总线数据采集系统向分布式系统结构和智能化方向发展，可靠性不断提高。数据采集系统物理层通信，由于采用RS485、双绞线、电力载波、无线和光纤，所以其技术得到了不断发展和完善。其在工业现场数据采集和控制等众多领域得到了广泛的应用。，由于目前局域网技术的发展，一个工厂管理层局域网，车间层的局域网和底层的设备网已经可以有效地连接在一起，可以有效地把多台数据
9、采集设备联在一起，以实现生产环节的在线实时数据采集与监控。1.3国外数据器现况 数据采集器是一种具有现场记录、分析功能的设备或现场记录、离线分析机器设备等状态数据功能的便携式分析仪器。它把安装在机器设备上的震动传感器和过程传感器等所测得的信号作为输入，配以各种测量分析技术以与多样化的显示格式所组成的一个检测系统，主要应用于对机器设备进行定期巡回状态监测和故障诊断等多种领域。它能和计算机一起组成独立的监测诊断系统，是机器设备的计算机辅助诊断手段之一。1.3.1国外数据采集器的现况随着国外微电子技术、计数机技术、测控技术和数字通信技术的发展，目前国外数据采集技术已经较初期有了很大的发展。从近来国外
10、公司展示的新产品可以看出，主要的发展可以概括为功能多样，体积减小和使用方便等三个方面。1.3.2国数据采集器的现况上世纪80年代末到90年代初，我国一些仪器厂已研制出了多种数据采集器，其中单通道的有SO201、SC247型，双通道的有EG3300、YE5938型，超小型的有911、902和921型。具有采集静态信号的有SMC-9012型，所配套的软件包基本上包括了设备维修管理和基本频谱分析两大部分，能够适应机器设备的一般状况监测和故障诊断，基本已经达到了国外数据采集器的初期水平。但是，国数据采集器与目前国外数据采集器相比，在技术上仍然存在着一定的差距。主要表现在：(1)由于受国振动等传感器水平
11、的限制，分析频率围不宽，给一些低速的机器或轴承的诊断等带来了一定的困难；(2)由于数据采集器的存不大，数据采集器本身的信号处理功能不强，在现场只能做一些简单诊断，精密诊断需要离线到计算机上去做，现场精密诊断功能较弱；(3)设备的软件水平，仍在设备维修管理和基本频谱分析上徘徊，机器故障诊断专家系统还需完善，软件人机界面有待改进。数据采集是整个工厂自动化的最前端，测试精度、速度与实现该功能的成本是几个重要因素，数据采集也正朝着这几个方向发展。高速、实时数据采集在运动控制、爆炸检测、医疗设备（如CT、核磁共振）、快速生产过程（如石油化工过程）和变电站自动化等领域都有非常重要的应用。这些行业中，对高速
12、数据采集的需求远远超过目前实际可以实现的程度。用户的需求促进了技术的发展和新产品的出现，因此，高速数据采集仍然会有长足的发展。1.3.3数据采集器的应用 根据数据采集器的使用用途不同，数据采集器大体上可分为两类M 在线式数据采集器和便携式数据采集器。在线式数据采集器又可分为台式和模块式。台式、便携式数据采集器大部分由交流电源供电；模块式数据采集器大部分由直流电源供电，一般是非独立使用的，在采集器与计算机之间由电缆联接构成数据采集传输系统，一般不脱机单独使用。数据采集器的应用涉与到众多的领域，以下主要介绍数据采集器在实验室中的应用：由美国PASCO公司生产的“ 科学工作室”是将数据采集应用于物理实验的崭新系统，它由3部分组成：(1)传感器：利用先进的传感技术可实时采集物理实验中各物理量的数据；(2)计算机接口：将来自传感器的数据信号输入计算机，采样速率最高为25万次/S；(
