开题报告多点温度检测系统设计.doc

淮 阴 工 学 院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名： 学 号： 专 业：测控技术与仪器设计(论文)题目：多点温度检测系统设计软件部分指 导 教 师:叶小婷2012年2月20日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文 献 综 述 在过程控制的实时检测和监控系统中，温度的采集是很普遍的。快速、可靠地采集到工业现场中的高精度温度数据可以为过程控制系统提供可靠的依据。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。在技术上，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，与发达国家相比，存在较大差距。而国外对温度控制技术研究较早，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测控技术发展很快，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。 温度对于工业测控的重要性推进了温度传感器和基于温度传感器的测温系统的发展。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；(2)模拟集成温度传感器/控制器；(3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。同时具有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。在传统的温度检测系统中，使用热敏电阻之类的温度传感元件，利用其感温效应，将被测温度转换成电压或电流采集过来，进行A/D转换，将模拟温度值转换成对应的数字温度值，再通过显示设备显示出来。这种电路需要A/D转换电路，所以电路相对复杂。智能温度传感器内部集成了A/D转换器，可以很容易地与单片机或微型计算机进行连接。目前的温度检测系统大多是以单片机、PLC、CPLD/FPGA等作为控制器，然后通过数码管或液晶显示器进行显示。随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围的不断扩大，对温度传感器的要求也越来越高。所以在扩展测温范围、扩大测温对象、显示数字化和检定自动化等方面的研究投入了更多的时间和精力。随着我国经济的发展和科技的进步，发展以温度传感器为载体的温度测量技术具有重大意义。目前，温度检测系统正向着虚拟仪器、物联网的方向发展。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告虚拟仪器是现代计算机软、硬件技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将来仪器发展的一个重要方向。虚拟仪器技术是由美国国家仪器公司（National Instruments）于1986年提出的一种构成仪器系统的新概念，其基本思想是：用计算机资源取代传统仪器中的输入、处理和输出部分，实现仪器硬件核心部分的模块化和最小化；用计算机软件和仪器软面板实现仪器的测量和控制功能。虚拟仪器的核心是“软件即是仪器”，其实质是利用计算机软件来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果；利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理；利用I/O接口设备完成信号的采集、测量和调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。使用者利用鼠标或键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用仪器一样。因此，虚拟仪器的出现，使测量仪器与计算机之间的界限模糊了。 温度检测系统的开发在很大意义上提高了生产生活的需要，方便了生产中对温度的控制，有效的提高了生产质量。而外围电路简单、测量精度高、分辨力高、使用方便等则是设计所追求的。温度检测是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。本次毕业设计正是为了完成温度采集而设计的，而且将采用数字温度传感器DS18B20，可以说与人们的日常生活是息息相关的，具有很大的现实意义。 多点温度检测方法有很多，传统方法多以热电阻和热电偶等为温度敏感元件，经数据采集电路、放大电路和A/D转换电路，获取表示温度值的数字信号，再交由微处理器或DSP 处理。由这些温度传感器构成的温度测控系统主要存在两大缺点：其一，需要大量的连线才能把现场传感器的信号送到采集卡上，布线施工麻烦，成本也高；其二，线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗。另外，当系统进行多点温度测量时，所用模拟温度传感器增多，使系统变得更加复杂。随着传感器技术的发展，数字式温度传感器的出现，有效地解决了模拟式温度传感器外围电路复杂及抗干扰能力差的弊病，降低了对系统的要求。 本课题运用主从分布式思想，由一台上位机(计算机)和下位机(单片机)实现多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用 RS-232串行通讯标准，通过上位机(计算机)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，实时显示当前毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告各点的温度值，对各点进行控制。 本设计的关键是系统软件的编写，系统软件主要由两部分构成，一是下位机软件的编写，二是上位机软件的编写。其中下位机软件包括对温度的采集、温度的显示及与上位机的串行通信程序。上位机软件部分主要负责对下位机传来的温度数据进行接收、处理、显示等，并可以设置报警上下限，以便实时检测温度的变化。 本设计中可能遇到的难点有：一是正确识别每个温度传感器并获取采集到的温度值；二是上位机与下位机之间的软件接口程序。论文提纲第 1 章 绪论第 2 章 方案论证第 3 章 系统总体设计第 4 章 硬件电路的分析与设计第 5 章 硬件检查与总体调试第 6 章 结论参考文献1宋文绪,杨帆传感器与检测技术北京：高等教育出版社，20082吕昌江,段晨,旭罗婷基于CAN总线的粮库多点温度检测系统的设计计算机技术与应用，2008 3董炜,王俊杰,杨士元单总线测温系统J自动化仪表,2005(6):28 30.4梅丽凤等单片机原理及接口技术北京：清华大学出版社，20065张国勇,柴洪涛基于LabVIEW的串口多点温度测量系统硅谷，20106陈锡辉,张银鸿LabVIEW程序设计从入门到精通北京：高等教育出版社，20077陈志延,叶晓燕,赵洁基于AT89C52的远程温度数据采集系统设计中国知网，20088孙传友,孙晓斌测控系统原理与设计北京：北京航空航天大学出版社，20079蔡朝洋单片机控制实习与专题制作北京：北京航空航天大学出版社，200610DS18B20 1-Wire Digital Thermometer/11王胜利, 冯伟, 刘剑科. 单总线分布式测温系统. 工矿自动化，200512周渭,于建国,刘海霞测试与计量技术基础西安电子科技大学出版社，200413李江全,刘恩博,胡蓉等LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实践北京：人民邮电出版社，2010毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）一、要研究或解决的问题本课题运用主从分布式思想，由一台上位机(计算机)和下位机(单片机)实现多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用 RS-232串行通讯标准，通过上位机(计算机)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。二、拟采用的研究手段 1、单片机软件的编写：与汇编语言相比，C语言在功能、结构性、可读性、可维护性和开发速度上具有明显的优势，且其模块化编程方便程序的管理，因此本次单片机部分的软件设计将采用C语言编写。 2、上位机软件的编写：LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，是虚拟仪器的专业开发工具，在测试、测量和自动化领域具有极强的优势。LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示和存储，同时还提供了大量的用于自动化测试测量领域的图形控件。LabVIEW是我们测控技术与仪器的专业课程，因此本次设计将使用LabVIEW编写上位机软件。 3、软件调试与仿真：Proteus是一款具有微处理器仿真功能的EDA工具软件，利用它可以方便的调试与仿真单片机程序，基本可以取代传统的单片机仿真器，从而大大缩短了软硬件开发周期。另外，通过Proteus中的COMPIM模型结合虚拟串口软件VSPD可以实现与上位机软件的联合调试与仿真。三、软件流程图1、下位机软件流程图下位机软件流程图如图1所示。单片机开机后即通过键盘设置报警上下限，然后开始检测切换键的状态。如果切换键是按下的，则启动温度转换并开始匹配ROM，以选择相应的传感器，匹配完毕后开始读取该传感器的温度值，然后对数据进行必要的处理以毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告供液晶显示器显示，接着将温度值与报警上下限进行比较以判断是否报警。然后匹配下一个温度传感器，如此往复，直至轮流显示完所有传感器的温度值。如果切换键处于弹起状态，则启动温度转换并将各个传感器的温度值依次通过串口发送至上位机。图1 下位机软件流程图毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告2、上位机软件流程图 上位机软件流程图如图2所示。首先对串口进行初始化并打开串口，接着读取单片机发送上来的温度值，由于一次接收到的是所有传感器的温度值，因此必须对数据进行分组，对每组数据进行必要的处理后通过文本框和曲线图显示出来。另外还要显示最高温度、最低温度和平均温度，并对温度上下限进行语音报警。图2 上位机软件流程图毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该生能根据任务书要求，查阅与课题相关的大量资料，介绍了国内外多点温度检测系统的发展情况，并对其做出具