基于单片机的智能温度测量系统设计

BatchDoc-Word文档批量处理工具基于DSP的智能温度测量系统设计摘褥子检测温度的传统方法是使用模拟温度传感器。信号经过采样、放大和模数转换，然后传递到单片机。该方法经过很多设备，容易受到干扰，难以控制，准确度不高。本文分析、研究、介绍了单总线可编程温度传感器DS18B20的特性和工作原理，介绍了一种基于单片机的智能温度测量系统，该系统由两个同步襄阳数码管和两个9012组成。以AT89C51微控制器作为开发平台，通过相应的软硬件设计，开发了具有实用价值的智能温度测量系统。这个温度测量系统获取并显示8点的温度数据，可以直接应用于需要测量温度的某些情况。本设计的多点温度测量系统由单片机、温度传感器、显示电路、报警电路、通信模块共5个模块组成。本文详细介绍了前五部分的硬件和软件设计，并介绍了核心芯片选择、周边电路连接、芯片与芯片之间的连接电路、编程方法和相应的软件程序。该系统结构简单，抗干扰能力强，适用于恶劣环境下的现场温度测量，具有广泛的应用前景。关键词：单片机、温度传感器、总量数码管Abstracttraditional testing temperature method is to use simulated temperature sensor . signal by sampling，amplifation，Then delivered by frequencythis paper introductes a kind of intelligent temperature measurement based on single-chip micro compu Tess，Mainly through single bus program manageAnd with at89c 51 for development platform，And through the corresponding software And hardware design develop practical intelligent temperarsthis design of multi-point temperature measureing system by single-chip micro computer，temperature sensors，display circuit，alarmkeywords : single-chip micro computer、temperature sensor、total yang digital tube第一章简介1.1主题的研究背景和意义温度是最基本的环境参数之一，人们的生活与环境温度密切相关，在工业生产过程中必须实时测量温度，农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有十分重要的意义。温度是很重要的物理量，对其测量和控制很重要。随着现代工业农业技术的发展和对生活环境的要求的提高，检测和调节气温：(如大气和空调机组)的高低是当务之急，直接影响人们的身体健康。在大型集成电路生产线上，环境温度不适当会严重影响产品质量。温度测量技术在生产过程中对产品质量管理和监控、设备在线故障排除和安全保护、节能等方面具有重要作用。然后，传统的温度测量装置通常通过热电偶、热阻或PN结温度测量电路，经过相应的信号调理电路，转换为A/D转换器可接受的模拟测量，进行采样，并保留电路以进行A/D转换，从而提供给单片机及其周围电路，完成监视。通过这种方式，随着单片机在进行多点温度测量时使用的模拟温度传感器的增加，单片机的转换和处理工作繁重，系统的可靠性要求高，系统变得复杂。利用美国Dallas半导体公司发布的智能数字温度传感器DS18B20，设计了支持精确温度测量的基于Atmel的AT89C51温度测量系统，为显示用文字平板显示器(RT1602C)测量的温度提供了实用价值。具有可靠性、简单线路、测量精度高、扩展方便等优点。1.2国内发展现状我国对温室控制技术的研究延迟可追溯到20世纪80年。我国工程技术人员通过吸收发达国家温室控制技术，确保了受温度、湿度、CO2浓度等个别环境因素控制限制的人工气候室内计算机控制技术。我国温室设施计算机应用总体上从消化吸收、简单应用阶段向实用化、全面应用阶段转变和发展。技术上有很多单参数单回路系统，没有比发达国家有很大差异的真正意义上的多参数集成控制系统。我国温室现状还很远。温室设备支持能力差。工业化程度低。环境控制水平落后，硬件或软件资源不能共享，稳定性差等缺点。1.3海外发展现状外国早些时候开始了对温室环境控制技术的研究，这是从20世纪70年代开始的。首先，使用模拟仪表收集现场信息，并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。面向计算机数据采集控制系统的多因素综合控制系统目前正在开发和开发中。目前世界各国的温室控制技术正在快速发展，一些国家以自动化为基础，向完全自动化、无人参与的方向发展。像以尖端花卉技术闻名的园艺强国荷兰一样，玻璃温室都是电脑操作的。英国伦敦大学农学院开发的温室计算机远程控制技术，可以通过观察50公里外温室的光、温度、湿气、气体、水等环境状况来遥控。1.4系统范围内的目标单片机系统必须可靠性高，操作维护方便，性价比高。1.4.1可靠性高可靠性是单片机系统应用的前提，必须在系统设计的各个方面提供稳定性作为首要设计指南。系统的可靠性提供通常通过以下几个方面考虑：使用高可靠性组件；电路板设计布线和接地是合理的。对电源使用抗干扰措施。采用抗干扰措施的I/o通道；硬件和软件筛选系统自我诊断功能等。1.4.2易于操作和维护设计系统硬件和软件时，应从操作者的角度考虑操作和维护的简便性，为了便于系统推广，应尽量减少操作者专用知识的要求。因此，应尽量减少人机交互，使用内置或简化的工作方式。此外，系统还必须配备现场故障诊断程序，一旦发生故障，就可以有效地保证故障位置以进行维护。1.4.3性价比除了单片机的小尺寸、低功耗功能外，最大的优点是高性价比。单片机应用系统能否广泛使用是性价比的关键因素之一。因此，除了在设计时保持高性能外，还可以尽可能降低成本，例如简化周围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下使用软件功能代替可能的硬件功能第二章组件简介2.1 AT89C51微控制器AT89C51是低电压、高性能的CMOS 8位微处理器，具有4K字节闪存可编程可擦除只读内存(fpe rom-flash programmable and erasable read only memory)，通常被称为单芯片微计算机。AT89C2051是具有只读内存的单芯片微型计算机，可通过编程方式清除2K字节闪存。单片机的可擦除只读存储器可以重复擦除1000次。该设备由ATMEL高密度非易失性内存制造技术制造，与行业标准MCS-51指令集和输出针兼容。ATMEL的AT89C51是高效的微控制器，AT89C51是紧凑版本，因为它将多功能8位CPU和闪存组合在一个芯片上。AT89C微控制器为许多嵌入式控制系统提供灵活、低成本的解决方案2.2 DS18C20DSl8B20是美国Dallas半导体公司推出的智能数字温度传感器。与现有热敏电阻相比，可以读出直接测量的温度，并根据实际要求通过编程实现9 12个字符的数字值读数；可以分别在93.75毫秒和750毫秒内完成9位数和12位数的数字。从DS18B20读取信息或写入DS18B20信息仅需要一条端口线(单线接口)。热转换功率来自数据总线，也可以为总线本身连接的DS18B20供电。使用DS18B20，系统结构简单可靠。第三章系统的实施3.1选择方案利用单片机作为控制核心，利用温度测量、通信技术、纠错等关键技术，将温度传感器作为测量要素，构建智能温度测量系统。可分为热计量电路、数据存储和显示电路、语音报警电路、温度传感器DS18C51、总量数码管、AT89C51单片机等的系统。3.2温度传感器设计在现有的模拟信号远距离温度测量系统中，要想获得高测量精度，必须解决好引出误差修正问题、多点测量开关误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题。此外，一般被监测现场的电磁环境非常恶劣，各种干扰信号强，模拟温度信号易受干扰，产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效的方案，新型数字温度传感器DS18B20采用了更小、精度更高、应用电压更大、单线总线、网络等优点，在实际应用中取得了良好的温度测量效果。3.2.1 DS18B20的主要功能自适应电压范围扩大；电压范围：3.0至5.5V，可以通过数据线从寄生电源供电DS18B20独特的单线接口方法，在连接微处理器和DS18B20的双向通信时只需要一个端口(3)DS18B20支持多点网络功能，多个DS18B20可以在唯一的三线上并行运行，以进行网络多点温度测量(4)DS18B20在使用过程中不需要外围设备，所有检测元件和转换电路都集成在晶体管等集成电路中(5)温度范围-55 125，-10 85，精度为0.5 (6)可编程分辨率为9 12位，其分辨率温度分别为0.5、0.25、0.125、0.0625 ，可实现高精度温度测量(7)在9位分辨率下将温度转换为数字，在12位分辨率下将温度值转换为数字，在750毫秒内将温度值转换为数字，速度更快(8)测量单位可以直接输出数字温度信号，并在向CPU“一线总线”串行传输的同时传输CRC检查码，从而具有很好的抗干扰错误纠正功能(9)负压特性：电源极性相对时，芯片不会因发热而燃烧，但不能正常工作。二、DS18B20