DOC《基于单片机的多路温度采集系统设计》

基于单片机的多路温度采集系统设计 摘要在现代化的工业生产中,人们都需要对各类加热炉热处理炉反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制,采用单片机来对温度进行控制不仅具有控制方便 组态简单和灵活性大等优点 而且可以大幅度提高被控温度的技术指标 从而能够大大提高产品的质量和数量,温度是工业生产中常见的被控参数, 对典型的温度控制系统进行研究具有很广泛的意义.

本数字式多路温度采集系统由主控制器、温度采集电路、温度显示电路、报警控制电路及键盘输入控制电路组成.它利用单片机STC89C51做控制及数据处理器、智能温度传感器DS18B20做温度检测器、LCD液晶做温度显示输出设备.硬件电路比较简单,成本较低,测温范围大,测量精度高,读数显示直观,使用方便. 关键词:温度传感器,单片机,控制 Multichannel Temperature Gathering System based on SCM ABSTRACT In the modern industrial production, people need to all kinds of heating furnace and boiler heat treatment furnace temperature of the reactor inspection and control by single chip microcomputer to control temperature in has not only convenient control configuration simple and flexible could increase the advantages and accused of technical indexes which can temperature greatly improve the quality of the products and the quantity, the temperature is industrial production in common is accused of parameter, typical of the temperature control system with a wide range of research significance. This digital multichannel temperature gathering system by the temperature controller, acquisition circuit and temperature display circuit, alarm control circuit and control circuit of keyboard input. It uses single chip STC89C51 do control and data processor, intelligent temperature sensor DS18B20 do temperature detector, LCD do temperature display output device. Hardware circuit is simple, with low cost and temperature measuring range, high accuracy, readings show intuitive and easy to use. KEY WORDS: Temperature Sensor, SCM, Control 目录前言1第1章 绪论

2 1.1背景和意义

2 1.2发展现状

2 1.3 设计研究意义及目的

4 第2章 数字式多路温度采集系统硬件电路设计

6 2.1 系统组成及模块介绍

6 2.1.1 系统整体控制模块

6 2.1.2 模块介绍和运用

7 2.2 基本电路设计

12 2.2.1 STC89C51单片机工作基本电路设计

13 2.2.2 温度采集电路设计

14 2.2.3 显示电路结构

15 2.2.4 报警控制电路结构

16 2.2.5 电源电路设计

17 2.3 数字式多路温度采集系统电路图

18 第3章 软件设计及实验结果

20 3.1 主程序设计

20 3.2 子程序设计

21 3.2.1 DS18B20的通信协议

21 3.2.2子程序

22 3.3 系统调试及性能分析

28 3.3.1 系统调试

28 3.3.2 系统性能分析

29 结论30 谢辞31 参考文献

32 附录33 外文资料翻译

49 前言温度是工业控制中主要的被控参数之一,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足轻重的作用.随着现代信息技术的飞速发展,温度测量控制系统开始在工业、农业及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51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程.单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点,可以说,智能控制与自动化的核心就是单片机.目前,一个学习与应用单片机的高潮在全社会大规模兴起.学习单片机的最有效的方法就是理论与实践并重.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LCD进行显示.本系统可以实现多路温度信号采集与显示,可以使用按键来设置温度限定值,通过进行温度数据的运算处理,发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的. 本次设计所采用的控制芯片为STC89C51,此芯片功能较为强大,能够满足设计要求.通过对电路的设计,对芯片的外围扩展,来达到对某一车间或是厂房温度的控制和调节功能. 本人选择数字式多路温度采集系统设计.系统主要技术指标有: (1)2路温度采集电路及以上. (2)采集测温范围为-50~+110 ℃. (3)温度精度,误差在0.1 ℃以内. (4)显示模块,采用LCD1602液晶显示. 第1章 绪论 1.1背景和意义 随着人们生活水平的不断提高,温度的控制在现实生活中引起了高度重视,它是工农业和交通运输业的重要参数,同时也是影响其他领域发展的因数之一.随着现代工业的逐步发展,在工业生产中,温度、压力、流量、液位是四种最常见的过程变量.其中,温度是一个非常重要的过程变量,它尤其应用在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等领域,都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制,尽量按照人们的要求去变化,通过计算机控制相应的执行部件,可以避免温度过高或过低,减少带来的经济损失,使人身、财产安全得到很好的保证.在国民经济各部门以及人们的日常生活中,通常对多路温度信息进行采集.常用的测温元件有热电阻、热敏电阻和热电偶等.而这些元件通常需要连接放大和模/数转换电路,电路结构相对复杂,并且在多路情况下,很难实现各路信号的同时采集.实际上,随着传感器技术和软件的不断发展,各种温度传感器的性能实现多元化,再利用计算机、单片机、CPLD/FPGA和PLC等辅助工具或元器件,控制多路温度在实际应用中是非常广泛的.因此,从结构、性能、参数、设计思想等方面权衡把握,才能更好的设计出满足使用性能和要求的控制电路. 1.2发展现状 多路温度控制系统的研究现状目前,多路温度控制的方法有基于计算机的温度控制系统、基于单片机的温度控制系统、基于CPLD/FPGA的温度控制系统、基于DSP控制的多路温度采集系统和基于PLC的温度控制系统. PC机对多路温度控制系统,具有电路简单,可靠性好,通用性强的特点,广泛应用于乡镇粮站中,对粮仓温度的自动控制.用VB语言实现上位机数据传送,可方便地控制通信对象的选择,具有较大的灵活性.与一般控制系统相同,计算机控制系统可以是闭环的,这时计算机要不断采集被控对象的各种状态信息,按照一定的控制策略处理后,输出的控制信息直接影响被控对象.它也可以是开环的,这有两种方式:一种是计算机只按时间顺序或某种给定的规则影响被控对象;