基于PC机的温度检测系统设计.doc

基于PC的测控系统综合设计说明书 题 目：基于研华1710数据采集卡的温度测量系统设计 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 10测控1班 学 号： 1010131103 姓 名： 张春峰 指导教师： 何涛、吴庆华 目录1.设计背景和意义.12.温度采集系统原理.13.硬件系统设计.1 3.1温度传感器.1 3.2温度变送器.3 3.3数据采集卡.4 3.4温度标定.64. 软件系统设计.6 4.1关键代码分析.6 4.2程序流程图.105.设计结果.11 5.1系统相片.11 5.2人机界面屏幕拷贝.11 5.3采集结果屏幕拷贝.126. 设计体会.13附：主要参考资料1.设计背景和意义温度是日常生活中一种常见的测量数值，人们的生产与日常生活的温度有着很密切的联系，在工业生产时序中离不开温度的测量，在农业生产过程中也需要时时刻刻关注温度的变化，所以温度检测的重要性不容忽视。近些年来，伴随着信息技术的不断提高，采用计算机测量控制系统在很多场合得到了深入且长远的应用。在计算机检测系统中温度是测量过程中的一个必测的物理量，较为突出的事对于粮库的检测、日常写字楼、无人职守的基站等地点，温度的控制盒测量尤为关键。本文提出的温度检测系统技术是利用温度传感器和危机实现数据采集、数据传输和数据分析处理的新技术。检测到的数据可被显示为图表或数字，可以更加直观准确的反映温度的情况，具有较高的理论和实用价值。2.温度检测系统方案设计 基于PC机的温度检测系统实用数据采集卡改造传统的测温仪，使其具有更强大的功能系统框架如图所示，仪器系统通过前段感温装置的传感元件，将被测对象的温度转换为电压或电流等模拟信号，经信号调理电路进行功率放大滤波等处理后，变换为可被数据卡采集的标准电压信号由接线端子通过电缆线传入数据采集卡。在数据采集卡被将模拟信号转换为数字信号，并在数据采集指令下将其送入计算机总线，在PC机内利用已经安装的程序软件对采集的数据进行各种所需的处理。其系统框图如图1：计算机系统数据采集卡接线端子板温度变送器温度传感器 被测物 图1LED灯3.硬件系统设计3.1 温度传感器 PT100 传感器原理：PT100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0时，它的阻值为100欧姆，在100时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。PT100温度传感器是一种用白金做成的电阻式温度检测器，属于正电阻系数，其电阻和温度变化的关系如下：R=R0(1+T) =0.00392 R0为100（在零度的电阻值）T为摄氏度V0=2.55mA*100(1+0.00392)=0.225+T/1000.PT100铂电阻温度传感器有三条引线，可用A,B,C(红黑白)来代表。三根线之间有以下规律：A与B或C之间的阻值常温下在110欧姆左右，B与C之间为0欧姆。B与C在内部是直通的，原则上B与C没什么区别，仪表上接传感器的固定端子有三个：A线接在仪表传感器的一个固定的端子，BC接在另外两个。BC的位置是可以互换的，但都要接。三个导线的长度，规格必须相同。传感器技术指标 我们选择的是STT-C系列铂电阻温度传感器，STT-C系列温度传感器的测温探头部分由标准连接件，螺纹过程连接和测温保护管三部分构成。采用标准连接件可以很方便将信号线与传感器连接与拆卸，产品非常适合为便携仪器仪表配套，方便现场维护与安装。 STT-C A B C D M E P T SC 连接器类别 1=C1 圆形连接器 2=C2 矩形连接器A 传感器类型，双支加D 1=Pt100 5=Pt500 10=Pt1000B 直径D (mm) 2=2.0 3=3.0 4=4.0 5=5.0 6=6.0 8=8.0 指定C 插入深度EL（mm） 30=30 40=40 50=50 100=100 200=200 指定D 不锈钢保护管材质 1=sus321 4=sus304 6=sus316 指定M 螺纹规格M（详见附录二）图2 5=M5X0.8 8=M8X1.25 10=M10X1.5 12=M12X1.5 16=M16X1.5 指定E 引线结构 线制 2=两线 3=三线 4=四线P 精度 A=A级 B=B级 1/3B=1/3B级T 温度范围 （） 1=-200100 2=-50100 3=-50200 4=-50250 指定S 特殊要求 0无 2=可弯曲铠装结构 3=特氟龙涂层防腐 4=特氟龙包覆防腐 指定图33.2温度变送器 温度变送器的工作原理：是采用热电偶、热电阻作为测温元件，从测温元件输出信号送到变送器，经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、和恒流及反向保护等电路处理以后，转换成与温度成线性关系的电流或电压信号输出。 技术参数： 我们选用的事智能隔离变送器STWB系列，它以单片机为核心，配合传感器信号调理和高精度数据转换等低功耗设计，采用先进的隔离解决方案，实现智能化变送功能：输入信号和量程自由选择，非线性校正，测量自校准，数字滤波, 零点迁移，量纲转换，RS485 通讯等。 特性： 隔离工作方式，输入、输出、电源三方完全隔离 采用智能化设计，具有环境温度自动补偿、零点自动校准，线性化处理， 数字滤波，量纲转换，模拟变送输出及 RS485 通讯等功能 可与多种工业热电偶，热电阻，变阻器等直接配用 电压，电流输入量程可选 高精度 16 位 A/D 转换器 输出最大电流限制，电源反接保护功能 35mm 标准导轨安装 可通过编程器或计算机 232 通讯口进行功能设置 输入： 热电偶：E，J，K，S，T，B，N（均含冷端补偿功能） 热电阻：PT1000，PT100，Cu100，Cu50，BA1，BA2，G53 等 图4电压量程：100mV，01V，05V，15V，010V 电流量程：010mA，420mA 输出： 电流输出：010mA，020mA，420mA，负载能力为 450 电压输出：05V，010V，负载能力100k 通 讯：通讯地址 099 可设定 ，通讯速率 4800，9600，19200 可选 技术指标： 工作电源： 24VDC10% 纹 波： 0.02%FS 功 率： GetDlgItem(IDC_INPRANGE);pComboBox-EnableWindow(TRUE);pComboBox-ResetContent(); for (i = 0; i AddString(LPSTR)m_DevFeatures.glGainListi.szGainStr);pComboBox-SetCurSel(0); else pComboBox=(CComboBox*)this-GetDlgItem(IDC_INPRANGE);pComboBox-EnableWindow(FALSE);pComboBox-ResetContent(); / fourth: close device DRV_DeviceClose(LONG far *)&m_lDriverHandle);void CChildView:OnSetting() / TODO: Add your command handler code hereCSettingDlg*pDlg=new CSettingDlg(this); /定义Setting对话框的类名if(pDlg-DoModal() = IDOK)memcpy(&m_DeviceList,&pDlg-m_DeviceList,sizeof(m_DeviceList) ;memcpy(&m_SubDeviceList,&pDlg-m_SubDeviceList,sizeof(m_SubDeviceList) ;m_usDevice=pDlg-m_usDevice ;m_usSubDevice=pDlg-m_usSubDevice ; / Device indexm_usChannel=pDlg-m_usChannel ; / input channelm_usGain=pDlg-m_usGain ; / gain indexm_sNumOfDevices=pDlg-m_sNumOfDevices ;m_sNumOfSubdevices=pDlg-m_sNumOfSubdevices ; / number of installed devicesm_high = pDlg-m_high; /数据交换m_low = pDlg-m_low;m_k = pDlg-m_k;m_b = pDlg-m_b;delete pDlg;void CSettingDlg:DoDataExchange(CDataExchange* pDX)CDialog:DoDataExchange(pDX); /将对话框中控件ID号与程序变量关联起来/AFX_DATA_MAP(CSettingDlg)DDX_Text(pDX, IDC_ECHANNEL, m_usChannel);DDV_MinMaxInt(pDX, m_usChannel, 0, 100);DDX_Text(pDX, IDC_K, m_k);DDX_Text(pDX, IDC_B, m_b);DDX_Text(pDX, IDC_High, m_high);DDX_Text(pDX, IDC_Low, m_low);/AFX_DATA_MAPvoid CChildView:OnPaint() RECTrect;float temperature = m_k * m_fVoltage + m_b;CPaintDC dc(this); / device context for painting/ TODO: Add your message handler code hereif(m_bRun)GetClientRect(&rect);PT_DioWriteBit m_ptDioWriteBit;m_ptDioWriteBit.port = 0; /指定输出通道为通道0 m_ptDioWriteBit.bit = 0; /指定输出位为第0位if (m_bTimerOverrun = FALSE)sprintf(m_szBuffer, data = %10.6f ntemperature is %10.6f, m_fVoltage, temperature);/正常状态下输出elsesprintf(m_szBuffer, Timer Overrun! data = %10.6f, m_fVoltage);dc.DrawText(m_szBuffer, &rect, DT_CENTER); /输出格式定义，文本水平居中if(temperature m_high) | (temperature m_low) /报警条件，温度高于上限或低于下限unsigned long oldColor = dc.SetTextColor(RGB(255, 0, 0); /报警，更改画笔颜色，全红dc.DrawText(m_szBuffer, &rect, DT_CENTER);m_ptDioWriteBit.state = 1; /报警时端口输出高电平，将灯点亮dc.SetTextColor(oldColor); /恢复上一步状态，为下次判断和报警做准备DRV_DioWriteBit(m_lDriverHandle,(LPT_DioWriteBit)&m_ptDioWriteBit);/按指定通道号和位号输出指定状态，按初始化值为在通道0的第0位输出高电平 else /未超限m_ptDioWriteBit.state = 0; /端口输出低电平，灯灭DRV_DioWriteBit(m_lDriverHandle,(LPT_DioWriteBit)&m_ptDioWriteBit);定义通道，菜单栏各项ID，并与变量一一对应4.2程序流程图（如图13）开始NYNY通道不正常：Device open error !是否确定开始运行系统，m_bRun=1？参数保存，按照所选择的扫描时间，触发方式进行数据采集数据交换弹出对话框，进行参数设置，输入完毕是否点OK扫描Setting，Scan各变量值是否有变化显示采集电压，并根据设置k和b计算出温度值N温度是否超出设定范围？m_lDriverHandle设备句柄，代表数据采集卡在计算机中分配到的地址m_bRun布尔量，对应菜单栏中启动选项m_usChannel对应数据采集卡的输入通道，设为0m_usScanTime对应菜单栏中设置的扫描时间，初始化为1000PT_AIVoltageIn结构体数据类型，包含输入电压的通道号、输入值、内触发方式PT_DioWriteBit结构体数据类型，包含输出数据的通道号，位号，输出状态CSettingDlg类数据，包含菜单栏中Setting对话框的全部内容CScanDlg类数据，与CSettingDlg类似，包含菜单菜单栏中Scan对话框全部内容m_fVoltage对应数据采集卡所采集到的电压值，是PT_AIVoltageIn的一个成员m_high浮点数据类型，对应Setting中设置的温度上限，初始化为0m_low浮点数据类型，对应Setting中设置的温度下限，初始化为0m_k浮点数据类型，对应Setting中标定的电压/温度曲线的斜率，初始化为0m_b浮点数据类型，对应Setting中电压/温度曲线的截距，初始化为0图13结束Y报警完毕，恢复上一步状态报警：改变显示字体颜色按照设定输出通道号，位号将预定状态输出根据设备句柄建立与设备的连接打开通道句柄不正确:Invalid driver handle failed!连接是否成功125.设计结果温度检测系统相片：如图14所示STWB TR温度变送器STT C1温度传感器研华1710数据采集卡接线端子板