温度巡检仪设计毕业论文

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一种基于单片机的智能温度巡检仪设计

一种基于单片机的智能温度巡检仪设计

一种基于单片机的智能温度巡检仪设计智能温度巡检仪是一种基于单片机技术的设备,用于测量和监控温度,并提供相关数据和报警功能。

下面是一种基于单片机的智能温度巡检仪的设计,总共1200字以上:1.硬件设计:智能温度巡检仪的核心部件是单片机,可以选择性能较好的片上系统如Arduino、Raspberry Pi等。

其次,需要一个温度传感器,如DS18B20数字温度传感器,用于测量环境温度。

还需要一个液晶显示屏,用于显示温度数据和其他相关信息。

最后,需要一块电源供电。

2.软件设计:(1)初始化:启动温度巡检仪时,首先进行一些必要的初始化设置,如设置温度传感器的引脚、初始化显示屏等。

(2)温度测量:通过配置单片机的IO口,将温度传感器连接到单片机上,并在代码中读取传感器输出的数据。

通过相关的算法,将原始温度数据转换为实际温度数据,并保存起来。

(3)显示温度数据:将测量到的温度数据发送到液晶显示屏上进行显示。

可以设计一个简单的界面,显示当前温度、最高温度、最低温度等信息,以及相应的时间戳。

(4)温度报警:设置一个温度报警阈值,当实际温度超过或低于该阈值时,触发报警机制。

可以通过蜂鸣器发出声音警报,并在显示屏上显示相应的报警标志。

同时,可以将报警信息发送到远程设备,如手机或电脑,实现远程监控和警报功能。

(5)数据存储和分析:智能温度巡检仪可以通过SD卡或者无线传输将温度数据保存起来,以备后续分析和处理。

可以设计一个简单的数据库,将温度数据按照时间进行存储,并可以通过指定的接口进行查询和分析。

3.通信模块设计:为了实现远程监控和管理,可以添加一个无线通信模块,如Wi-Fi或者蓝牙模块。

通过该模块,可以将温度数据发送到远程设备,并可以接收远程设备发送的命令和指令。

这样,在无需直接接触温度巡检仪的情况下,可以通过手机、电脑等设备对其进行控制和管理。

综上所述,一种基于单片机的智能温度巡检仪设计包含了硬件设计和软件设计两个部分。

智能温度巡测仪设计()Word

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毕业设计(论文)题目:智能温度巡测仪毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

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除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

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作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日目录一、毕业设计(论文)开题报告二、毕业设计(论文)原文及外文资料翻译三、学生“毕业设计(论文)计划、进度、检察及落实表”四、学生教学实习实训记录xx大学xx学院毕业设计(论文)开题报告题目:智能温度巡测仪系专业学号:学生姓名:指导教师:(职称:)(职称:)xxxx年x月xx日英文原文Sensor development of new technologies Sensor can be a physical, chemical, biomass and other devices into electrical signals. Output signal has different forms, such as voltage, current, frequency, pulse, etc., to meet the information transmission, processing, recording, display and control requirements, is the automatic detection system and automatic control systems are indispensable components. If the computer compared to the brain, then the sensor is equivalent to features, the sensor can be correctly measured and converted into feelings of the corresponding output, the quality of the system play a decisive role. The higher degree of automation, the higher the system requirements on the sensor. In today's information age, the information industry, including information collection, transmission, processing of three parts, namely, sensor technology, communication technology, computer technology. Modern computer technology and communication technology as the rapid development of large scale integrated circuits, after already fully developed, not only on the sensor accuracy, reliability, response rate, the amount of information required to obtain higher and higher, the cost is cheap and also requested easy to use. Obviously because of the traditional sensor functions, features, size, cost has been difficult to meet the gradually be eliminated. Many developed countries are speeding up the world of the sensor research and development of new technologies, and have made tremendous breakthroughs. Today, the new sensor technology, mainly in the following areas:Find and use new phenomenonUsing physical phenomena, chemical reactions, biological effects as a sensor principle, the study found that effects of new phenomena and new sensor technology development is an important work is the basis for research and development of new sensors. Sharp developed using high-temperature superconductivity superconducting technology magnetic sensor, is a major breakthrough in sensor technology, its high sensitivity, second only to superconducting quantum interference device. Its manufacturing process than the superconducting quantum interference devices simple. For magnetic imaging, wide popularization.Use of antibody and antigen complex on the electrode surface, when met, will cause changes in electrode potential, take advantage of this phenomenon can be the immune system of the sensor. Made with this antibody immune sensor can have such an in vivo antigen tests. As with hepatitis C virus antibodies can checkwhether a person is suffering from hepatitis, play fast, accurate effect.University of California, had developed a type of sensor.The use of new materialsSensor technology, sensor material is an important foundation, because materials of scientific progress, people can create new types of sensors. For example, polymer films made with a temperature sensor; optical fiber can be made of pressure, flow, temperature, displacement and other sensors; pressure sensor made of ceramic. Polymers with the surrounding environment to the relative humidity in proportion to the size of the adsorption and release of water molecules. Polymer dielectric constant is small, water molecules can increase the polymer's dielectric constant. Will be made of polymer dielectric capacitor, capacitance measured changes in relative humidity can be obtained. This principle is made use of plasma polymerization, polystyrene film temperature sensor, which has the following characteristics:Wide range of measuring humidity;Wide temperature range, up to -400 ℃ ~ +1500 ℃;Fast response, less than 1S;Small size, can be used to test wet small space;Temperature coefficient.Ceramic capacitive pressure sensor is a non-intermediary fluid pressure sensor dry. Advanced ceramic technology, thick film technology, its technical performance is stable, the annual drift of less than 0.1% FS, drift less than ± 0.15% / 10K, strong anti-overload, range up to several hundred times. Measurement range from 0 to 60mpa. E + H Company of Germany and the United States Kavlio products leader.Application of optical fiber sensor material is a major breakthrough, the first for the optical communication technology. Found in optical communication using the temperature, pressure, electric field, magnetic field and other environmental conditions change, causing fiber-optic transmission of light intensity, phase, frequency, polarization and other changes, the measurement light quantity changes, we can know the cause of these changes in light quantity temperature, pressure, electric field, magnetic field and other physical size, use of these principles can be developed optical fiber sensors. Compared with traditional sensors optical fiber sensor has many characteristics: high sensitivity, simple structure, small size, corrosion resistance, good electrical insulation, optical flexible, easy to implement remote sensing and so on. Japan is in advanced fiber-optic sensors. If Idec Izumi Corporation and Sunx company. Optical Fiber and integrated optical technology receptors combine to accelerate the development of fiber optic sensor technology. Integrated optical devices will replace the existing passive opticalcomponents and optical devices, so that a high-bandwidth fiber-optic sensors, signal processing and low voltage, high reliability and low cost.Micro-machining technologySemiconductor technology in the processing methods of oxidation, photolithography, diffusion, deposition, surface electronic process, the wizard of corrosion and deposition, sputtering and thin film, which have already been brought to the sensor manufacturing. And so many new sensors, such as the use of semiconductor technology to produce silicon micro-sensors, using membrane technology to produce fast response gas and humidity sensor using sputtered thin film pressure sensor technology system.Yokogawa Corporation of Japan using the Wizard of corrosion technology for high-precision three-dimensional processing, all made of silicon resonant pressure sensor. Core part of the silicon diaphragm by the pressure sensitive silicon diaphragm and above the production of two resonant beam forming, the two resonant beam frequency difference corresponding to different pressures, with the frequency method of measuring the pressure difference, temperature and other factors to eliminate the errors caused . When the ambient temperature changes, the two resonant frequency and amplitude of the same beam, the frequency difference between the two, its the same variation can cancel each other out. The most accurate measurement of up to 0.01% FS.U.S. Silicon Microstructure Inc. (SMI) has developed a series of low-cost, linearity of 0.1% to 0.65% within the silicon micro pressure sensor, the minimum full scale for the 0.15psi (1KPa), the silicon-material, has a unique three-dimensional structure, light micro machining, and multiple Wheatstone bridge made of etched silicon diaphragm on, when the top silicon wafer by the force, its deformation, resistor bridge piezoresistive effect of the loss of balance, output signal proportional to pressure. like this silicon micro-sensor is the development of today's cutting-edge sensor technology, its basic feature is the volume of sensitive components micrometers, dozens of traditional sensors, a few per cent. In industrial control, aerospace, bio-medicine have an important role, such as aircraft weight, reduce aircraft utilization and reduce energy. Another feature is sensitive to small to be measured, blood pressure sensors can be made.China National Aviation Corporation, Beijing Institute of Measurement and Control Technology, developed CYJ series splash Xie film pressure sensor is processed by ion sputtering of metal strain gauges, it overcomes the non-metallic strain gauge less susceptible to temperature effects, high stability , suitable for all occasions, wide range of measured media, but also overcomes the accuracy pasted brought low, a large hysteresis, creep and other shortcomings, with high accuracy, high reliability, small size and is widely used in aviation , petroleum,chemical, medical and other fields.Integrated sensorThe advantages of integrated sensors is the traditional sensors can not be achieved, it is not just a simple sensor, it will assist in the circuit components and sensor integrated on a chip at the same time, so has the calibration, compensation, self-diagnosis and network communication function, it can reduce costs, increase production, the United States LUCAS, NOVASENSOR developed this blood pressure sensors, each capable of producing 10,000 a week.Intelligent sensorsIntelligent sensor is a sensor with a microprocessor, micro-computers and sensors combined results, which both detect, determine and information processing capabilities, and many of the characteristics compared to conventional sensors: With judgments and information processing functions, measurement values can be modified, error compensation, thereby improving measurement accuracy;Can achieve multi-sensor multi-parameter measurement;A self-diagnosis and self-calibration function, improve reliability;Measurement data to access, easy to use;A data communication interface to communicate directly with the micro-computer.The sensors, signal conditioning circuitry, microcontroller integrated chip to form a very large scale integrated advanced smart sensors. U.S. HONY WELL Corporation ST-3000 smart sensor chip size of only 3 × 4 × 2mm3, using semiconductor technology, chip made in the same CPU, EPROM, static pressure, differential pressure, temperature sensitive components of three.Intelligent sensor research and development, leading the United States. NASA spacecraft, said that in the development of smart sensor for the sensor (Smart Sensor), the sensor in the spacecraft is very important. Our research and development in this area is still lagging behind, mainly because of China's semiconductor integrated circuit technology is limited.Rapid development of sensors, in particular the human 80s enter the information from the highly industrialized era, sensor technology to the newer and higher technology. United States, Japan and other developed countries, sensor technology, the fastest growing, our foundation is weak because the sensor technology and the greater the gap between developed countries. Therefore, we should increase the sensor technology research and development investment, so that our sensor technology reduce the gap with foreign countries and the promotion of industrial instrumentation and process automation technology.中文翻译传感器新技术的发展传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。

温度控制器毕业设计-基于单片机多路温度巡回_检测仪设计[管理资料]

温度控制器毕业设计-基于单片机多路温度巡回_检测仪设计[管理资料]

本科毕业设计论文题目:基于单片机多路温度巡回检测仪设计完成时间:2012年6月10日学生姓名xxxx 学 号 xxxx教学院系电气信息学院 专业年级自动化2008级 指导教师 xxxxx 单 位 xxxxxxxSouthwest Petroleum UniversityGraduation ThesisDesigned based on single-chip multi-channel Temperature Data LoggersGrade: 2008Name: Liu WeijianSpeciality: AutomationInstructor: Zhang PeizhiSchool of Electronics and Information EngineeringJune 10, 2012摘要随着计算机技术和传感器的发展,在生产和日常活动中,人们对温度模拟物理量的测量要求越来越高。

工业、农业自动化水平也迅速提高,单片机的应用也越来越广泛,作用也越来越来显著。

温度检测系统在人们的生产生活中的应用十分广泛。

本课题温度检测实际应用为出发点,结合单片机微处理器技术,提出了基于单片机的多路温度巡回检测仪设计。

本次毕业设计内容就是配合系统检测精度要求,选用相关控制微处理器;检测装置硬件的结构及连接;检测程序的编制;完成成品调试和演示。

首先分析和制定了检测系统的整体设计思想和方案,确保了该检测系统具备真正的自动化检测能力且结构简单。

其次利用AT89C51单片机对多个检测点进行巡回检测,选用精度高,工作稳定的数字传感器DS18B20进行温度采集。

并用MAX7219驱动LED 显示所测温度及上下限。

对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度采集和显示,并可根据需要任意设定上下限报警温度,它使用起来相当方便,具有精度高、灵敏度高、体积小、功耗低等优点,适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量,也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中,作为其他主系统的辅助扩展。

基于单片机的8路温度巡检仪的毕业设计

基于单片机的8路温度巡检仪的毕业设计

8路温度巡检仪设计任务:8路温度巡检仪可以测量0-300 o C 范围内的8路输入温度值,并能在5位LED 数码管上轮流显示,最高位显示通道数。

测量最大分辨率为0.05 o C 。

方案确定:8路温度巡检仪电路由A/D 转换,多路数据选择,数据处理及显示控制组成。

电路原理图如图所示。

A/D 采集由集成电路AD7705组成,数据选择开关由CD4051组成,地址线决定对哪一路进行数据转换.扩展的外围芯片采用串行接口芯片,使整个系统体积小,功耗低,有极好的可维护性和较强的抗干扰性能。

单片机晶振为12M ,AD7705的时钟线接单片机的LAE 端,它将产生2M 的时钟。

单片机P0口为数码管的段码,P2口为位选。

P3.0为A/D 数据输入端,采用串行通信的方式0进行数据的读入。

For personal use only in study and research; not for commercial use系统硬件设计: 1、A/D 采样模块:在这一部分电路中,AD7705是用于低频测量系统的前端器件,它分辨率高,且有节电模式,能够满足高精度和低功耗的要求。

此外,AD7705片内还有数字滤波电路、校准电路和补偿电路,因而能更好地保证高精度的实现温度测量。

AD7705使用5V 单电源,它有两个模拟差分输入通道,在电源为5V 、参考电压为3.3V. AD7705可直接接收传感器产生的小信号以进行A /D 转换并输出串行数字信号。

它采用Σ-Δ技术来实现16位A /D 转换。

采样速率由MCLKIN 端的主时钟和放大器的可变增益来决定。

实际上,AD7705同时可以对输入信号进行片内放大、调制转换和数字滤波处理。

其数字滤波器的阻带可编程控制,以便调节滤波器的截止频率和输出数据更新速率。

For personal use only in study and research; not for commercial use关于AD7705基准电压的选择中,为了测量的精度,没有直接将电源电压作为基准电压,而是选用专门的稳压集成芯片ASM1117.并且要进行去耦处理。

毕业设计论文-智能温度巡测仪

毕业设计论文-智能温度巡测仪
其次, 本文重点对测控硬件、软件的组成进行了分项、模块化逐步分析设计。对各部分的电路一一进行了介绍, 最终实现了该系统的硬件电路。绘制了电路原理图, 绘制了印制电路板图, 并将制成的线路板焊接上了元件, 完成了硬件调试。根据硬件的设计和测控系统所要实现的功能, 本设计对软件也进行了一一设计, 并经过反复的模拟运行、调试, 修改简化了软件系统, 最后形成了一套完整的程序系统。
图2.1系统逻辑框图
先通过键盘进行线路设置
2.
2.
集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点, 得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K, 温度0℃时输出为0, 温度25℃时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1mA/K。
编号
xx大学xx学院
毕业设计(论文)
题目: 智能温度巡测仪
系专业
学号:
学生姓名:
指导教师:(职称:)
(职称:)
xxxx年x月xx日
xx大学xx学院本科毕业设计(论文)
诚信承诺书
本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)《智能温度巡测仪》是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用、表示致谢的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
图2.5数模转换器AD7715
SCLK:
2.
AT89C52采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。片内的Flash存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失存储器编程器来编程。它是一种功能强,灵活性高且价格合理的单片机,可方便地应用在各种控制领域。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中, ATMEL的AT89C52是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。因此我选择AT89C52。

智能温度巡检仪毕业设计论文

智能温度巡检仪毕业设计论文

毕业设计 [论文]题目:智能型温度巡检仪(软件部分)河南城建学院本科毕业设计(论文) 摘要摘要在实际生产和生活等各个领域中,温度是环境因素不可或缺的一部分,对温度进行及时精确的控制和检测显得尤为重要。

随着国民经济的发展,人们需要对各种加热炉,热处理炉,生化温室中温度进行监测。

采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便,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,从而能够大大的提高产品的质量和数量。

本文是基于智能温度巡检仪的硬件部分所做的软件程序,它与硬件部分相结合实现温度的实时测量与控制。

硬件部分是以铂电阻PT100作为温度传感器,采用恒流测温的方法,通过单片机STC89C52进行控制,用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集,再通过单片机把采集到的信号送到LCD1602中进行显示,通过按键调节温度上、下限。

软件部分在此主要对硬件电路各部分功能的程序进行模块化,并对电阻——温度进行标度变换,对采集的温度数据滤波,实现温度的实时测量与控制。

关键词:单片机STC89C52,温度传感器PT100,模数转换器ADC0809,液晶显示器1602IAbstractTemperature is an essential of environmental factors in our actual production,living and many other fields. It’s particularly important to control and detect the temperature promptly and exactly. With the development of the national economy, people need to all in the furnace, heat treatment furnace, chemical and biological monitoring of the temperature of the greenhouse and control. Single-chip computer to control not only has control of their convenience, simplicity and flexibility advantages, but also substantial increase in temperature was charged with technical indicators, which can greatly improve the quality and quantity of products.This is the software program based on the hardware part of the smart temperature data logging devices, with the hardware part of the combination of real-time temperature measurement and control. The hardware part is based on the platinum resistance PT100 temperature sensor, the method of constant current temperature, by microcontroller STC89C52 control, amplifier, A/D converter temperature signal acquisition, collected by the microcontroller signal sent to the LCD1602 to be displayed on the button to adjust the temperature, the lower limit. The software part modular, the program for some of the features of the hardware circuit and the resistance - temperature scale conversion of the collected temperature data filtering, real-time temperature measurement and control.Key words: STC89C52, temperature sensorPT100, Analog ADC0809, LCD 1602目录摘要 (I)Abstract (II)前言 (1)1 概述 (2)1.1 温度检测仪表的现状 (2)1.2 课题的提出 (3)1.3 本文的主要研究内容 (4)2 系统的总体设计 (5)2.1 系统的总体设计思想 (5)2.2 方案论证与选择 (5)2.2.1 温度采样和测试部分 (5)2.2.2 显示器 (6)2.2.3 键盘 (7)2.3 系统设计的技术关键 (7)3 系统的硬件设计 (8)3.1 系统的整体结构 (8)3.2 温度巡检仪的主要硬件 (8)3.2.1 温度传感器PT100 (8)3.2.2 A/D转换器ADC0809 (9)3.2.3 STC89C52 (12)3.2.4 LCD1602 (15)4 计算与软件实现 (19)4.1 温度采集 (19)4.1.1 数据输入 (19)4.1.2 A/D采集信号 (20)4.2 数据处理 (23)4.2.1 电压—PT100阻值转换 (23)4.2.2 AD值—十进制数转换 (24)4.2.3 通过插值算法校正PT100的非线性度 (24)4.2.4 去极值平均滤波法 (25)4.3 温度显示 (27)4.4 报警控制 (29)4.4.1 温度上、下限设定 (29)4.4.2 越限报警 (33)4.5 小结 (34)5 电路仿真的设计与分析 (35)5.1 Proteus仿真软件介绍 (35)5.2 电路仿真设计 (35)5.3 仿真分析 (37)6 总结 (38)参考文献 (39)致谢 (40)附录A: (41)附录B: (42)附录C: (1)前言在工业生产过程中,温度检测和控制都直接和安全生产、产品质量、生产效率、节约能源等重大技术经济指标相联系。

多路温度巡检系统的设计

多路温度巡检系统的设计

多路温度巡检系统的设计摘要:本课题采用多路智能温度测量系统,分析温度传感器MAX6575的输入和输出特性,软件采用最小二乘法分段拟合,利用生成温度和电压关系计算温度值。

硬件设计采用常规抗干扰措施,系统还采用相应软件抗干扰措施如指令冗余、软件陷阱、数字滤波、校验字发送等。

系统对电路可能产生的误差进行理论分析,围绕精度指标设计前向通道电路,采用标准电阻箱对系统校验,用实验证明系统达到预定任务要求。

关键词:多路;智能温度测量系统;温度传感器;抗干扰措施引言:在介绍各类温度传感器原理的基础之上,据本课题设的任务的要求,完成温度传感器选型和CPU选型,并设计包括恒流源电路、A/D转换电路、放大器电路、电源电路、存储电路、显示电路、以及预留为网络传输用的通信电路等系统电路,制定上位机通信协议,编写构成该温度多路测量仪程序,并对电路进行实验、调试,最后完成系统联调,且通信功能是通过串口调试工具来完成。

1.系统总体设计CPU不直接参与过程控制,故做出总体设计思路图1。

在CPU温度采集和处理时,对温度值进行巡回检测、数据记录、数据计算、数据统计和整理、数据越限报警并对数据进行积累和实时分析。

温度在经过采样及转换后以数字形式进入CPU,运用CPU运算与逻辑判断等特点对输入数据进行集中、加工和处理,在温度参数的测量和记录中代替常规显示和记录仪表,对整个环境温度进行集中监视。

添加存储器预先存入各个测试点的温度极限值和其他相关数据,以便在处理过程中能够进行越限报警、调整参数及维修调试等。

2.系统硬件设计2.1系统整体结构根据总体方案确定的思路,下面将进行具体的系统硬件电路的设计。

系统的整体结构框图见图2:数字式温度传感。

采集每个测试点的温度值,在其内部把采集到的温度值转换成数字信号送入单片机进行集中处理。

由于单片机的I/O口是有限的,因此每个温度传感器不可能直接接入单片机,必须采用总线技术,将数字式的温度值通过总线循环送入单片机。

便携式温度巡检仪及其监测系统的研制与开发

便携式温度巡检仪及其监测系统的研制与开发

分类号密级U D C学位论文便携式温度巡检仪及其监测系统的研制与开发(初稿)作者姓名:林指导教师:毛教授东北大学工程图学教学与研究中心申请学位级别:硕士学科类别:工学学科专业名称:机械设计及理论论文提交日期:2008年6月论文答辩日期:2008年6月学位授予日期:答辩委员会主席:评阅人:东北大学2008年5月A Dissertation in Mechanical Design and TheoryResearch and Development on Portable Logger of Temperature and Its Monitoring Systemby Lin LiSupervisor: Professor Mao XinNortheastern UniversityMay 2008独创性声明本人声明,所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。

论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。

学位论文作者签名:日期:学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。

本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。

作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后:半年□一年□一年半□两年□学位论文作者签名:导师签名:签字日期:签字日期:便携式温度巡检仪及其监测系统的研制与开发摘要随着我国经济的迅速发展,工程建设规模越来越大型化,在普通工业与民用建筑中大体积混凝土结构大量出现。

在大体积混凝土工程施工中,由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化,从而导致混凝土发生裂缝,轻者会影响混凝土的耐久性,重者还会严重影响混凝土的力学性能。

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温度巡检仪设计毕业论文目录中文摘要 (I)英文摘要........................................................... I I 1前言. (1)2系统设计 (1)2.1系统要求 (1)2.2温度传感器及其测温原理 (1)2.1.1分立式式温度传感器 (1)2.1.2模拟集成温度传感器 (2)2.1.3集成数字化温度传感器 (2)2.1.4系统分析和测温传感器的选择 (2)2.2系统方案的确定 (3)3多点温度巡回检测系统的硬件设计 (4)3.1系统结构与各功能模块 (4)3.2 AD590 (6)3.2.1 AD590的性能特点与工作原理 (6)3.2.2 AD590的应用 (7)3.3 数据采集及处理模块 (7)3.3.1 AT89C52简介 (8)3.3.2 通道选择的实现 (8)3.3.3 模数转换的实现 (9)3.4 显示报警及操作模块 (9)3.4.1 液晶显示 (9)3.4.2 报警模块 (10)3.4.3 按键模块 (10)3.5 数据通讯模块 (10)4多点温度巡回检测系统的软件设计 (11)4.1下位机软件程序设计 (11)4.1.1下位机程序开发方法简介 (11)4.1.2 Small RTOS5l简介 (11)4.1.3 下位机程序设计的实现 (12)4.1.4 串口通讯及协议 (13)4.2 上位机温度控制软件设计 (14)5系统测试与分析 (17)5.1通道选择调试 (17)5.2温度测量 (17)5.3上位机与下位机通讯调试 (17)6系统的抗干扰措施 (18)6.1 下位机的抗干扰措施 (18)6.2 数据通讯校验 (18)7系统的进一步发展方向 (19)8参考文献 (19)9附录 (20)10致谢 (23)1前言温度是科学技术中最基本的物理量之一,物理、化学、生物等学科都离不开温度。

在工农业生产和科学研究中,诸如航空抗天、电力、化工、制药、石油、食品工程等领域,温度作为最普遍、最重要的操作参数之一。

例如在许多电子仪器设备中,其要在一定的温度围运行,否则轻则不能正常工作,重则烧坏设备;在石油冶炼、化工生产、生物制药领域,它们是利用化学反应来生产产品,其中温度是作为重要的反应条件;如果没有一个合适的温度,粮仓的粮食就会发霉,酒类的品质就无法保障,许多食品将无法保存。

由此可见,温度的检测及其控制对生产和研究非常重要。

在工农业生产和科学研究的许多场合,特别是在大规模的工农业生产中,需要对多点且分布于不同位置温度的进行检测,温度的多点巡回检测已成为一个必不可少的环节。

目前,市场上有许多温度巡回检测仪,其设计精度一般都已满足现在测量的要求,然而其支持的测温点数量有限,对温度的数据也缺少必要的管理。

用一个系统来管理控制大规模温度检测显得十分重要2系统设计2.1系统要求1.支持16点AD590温度传感器(或热电阻);2.温度能够提供0.1度分辨率;3.检测围-50℃~100℃;4.检测绝对精度保证0.5度以上;5.支持RS485通讯,支持MODBUS协议,上位机可以进行设定及读操作。

2.2温度传感器及其测温原理传感器属于信息技术的前沿尖端产品,启重要作用就如同人体的五官。

温度传感器在工农业生产、科学研究和生活领域获得了广泛的应用,启数量居各种传感器之首。

目前国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式,从集成化向智能化、网络化的方向发展。

温度传感器大致经历了三个发展阶段:传统的分立式温度传感器;模拟集成温度传感器(亦称单片集成温度传感器);智能集成温度传感器(亦称数字温度传感器)。

2.1.1分立式式温度传感器传统的热电偶、热电阻、热敏电阻及半导体温度传感器,均属于分立式温度传感器,传感器本身就是一个完整的、独立的感温元件。

此类传感器通常要配温度变送器,以获得标示准的模拟量(电压或电流)输出信号。

使用时还需配上二次仪表,才能完成温度测量及控制功能。

分立式温度传感器根据敏感材料不同又可分成热电阻式和热敏电阻式,是利用一些材料的电阻随温度变化的性质,通过测量敏感材料的电阻来确定被测的温度。

热电阻式一般用金属材料制成,如铂、铜、镍等。

热敏电阻是以半导体材料制成的陶瓷器件,如锰、镍、钴等金属的氧化物与其它化合物按不同配比烧结而成。

分立式温度传感器的主要缺点是外围电路比较复杂、测量精度较低.分辨力不高、需进行温度校准(例如非线性校准、温度补偿、传感器标定等),另外它们的体积较大、使用也不够方便,因此,分立式温度传感器将逐渐被淘汰。

2.1.2模拟集成温度传感器集成传地器是采用硅半导体集成工艺而制成的,因此亦称硅传感器或单片集成传感器。

模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的,它是将温度传感器集成在一个芯片上,可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC它属于最简单的一种集成温度传感器,模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗.适合远距离测温、控温.不需要进行非线性校准,外围电路简单,它是目前在国外应用最为普遍的种集成传感器。

典型产品有AD590、AD592、TMP17、LMl35等。

2.1.3集成数字化温度传感器温度检测的传统方法是使用模拟传感器,那么一个温度量要经过感温元件、测量电路、放大电路、模数转换电路之后才能得到相应的数字量。

这样设计者须考虑的线路环节较多.相应测温装置中元器件数量降不下来,随之影响产品的可靠性和体积微缩化。

而且模拟信号在长距离传输过程中,如何抗电磁干扰是一个难以解决的问题。

对于多点温度检测的场合,各被测点到测试装置之间引线距离往往不同。

还有各敏感元件参数的不一致性都是造成误差的原因。

把被测温度这一非模拟量转换成数字量.将其处理过程的多个环节集成在单片IC器件部,是解决传统温度检测方法弊病的理想途径。

与模拟传感器相比.由于采取高集成度设计,使数字式传感器在可靠性、抗干扰能力以及器件微小化方面都有明显的优点.但受半导体器件本身限制。

数字式传感器还存在一些不够理想的地方。

比如实际应用时需加修正值,剩温围不宽,一般为,-50~+150℃。

虽然存在一些不足,但是充分利用微处理技术发展数字化、集成化和自动化的温度传感器仍是温度传感器的发展方向之一2.1.4系统分析和测温传感器的选择温度是许多监控系统中的一个重要参数,比如在粮食存储过程中,为了保证粮食的存储品质,必须实时检测储存粮食的温度。

过去粮食温度的检测是靠人工手测进行,不但测试速度慢、测试精度低,而且人员劳动强度非常大。

由于粮库大部分是由数个容积较大的平仓、筒仓等组成.这些粮仓都高约二十米、直径达十米以上,对它的温度检测除了要求解决被测参数技术问题外(如精度,可靠性等),从系统结构而言,就是解决多点和分布的问题。

多点和分布也同样是其它测控系统所面临的问题。

像无人职守的机站会分布在很大的围,各机站与监控中心的距离很远,数据必须通过远程传输进行交换。

多点温度巡回检测系统正是针对上述问题而研制的。

系统分析:1.温度测量围在粮仓、楼宇、机站等场合.测量温度围一般为周围环境温度的变化围。

温传感器的测温围在50℃~+150℃之间,就可以满足测量需要。

2.多点温度数据采集多点测温过程中主要有两个问题:一个是各个测温点的编码问题.另一个是各个测温点温度数据的采集、处理问题。

测温点的选择通常是通过各路开关的导通和关断来实现的。

测温点温度数据的采集,处理过程会随着测温传感器的不同而不同。

选用分立元件作为传感器,如热电阻,热电偶,其电路相对复杂,再则是对多路温度进行检测,其电路就会更加复杂;而选用模拟的温度传感器AD590,就会精简大量的硬件设计,且达到了精度0.5度的要求,用此方案结构清晰,选择测温围是55℃~+125℃,完全符合系统的要求。

3.测温点分布针对测温点分布围较广这个特点,系统由下位机和上位机构成一个分布式的测量系统。

每一台下位机采集和处理多点的温度信息,然后通过远程通信模块把温度信息传到上位机。

根据测温点的分布情况,可以灵活的决定下位机数量的多少。

由于信息传输的距离较远.在传输过程中可能会遇到各种各样的干扰,远程传输的可靠性就是一个必须要解决的问题。

在这个系统中是可通过频移键控的调制解调器,把数字信号调制成不同频率的模拟信号来进行传输。

而且通过调制解调器也有利于系统进行扩展和无线通信。

4.集中监视和管理计算机测最控制系统的优势之一就是集中监控和管理。

系统中由上位机的测温管理软件统一管理卜位机.对测温点参数进行设置、巡回检测各测温点温度、显示当前温度、对超限温度报警显示、可以查询温度报表和历史曲线。

其运行环境为Microsoft Windows 2000/XP。

有良好的人机界面、通用性好、操作方便。

2.2系统方案的确定根据对系统需求的分析,系统主要分为四个部分:分别是测温点、数据采集处理模块、远程通信模块和测温管理软件,见图2.1所示。

把图的排号格式规范一下,都改为:图2.1格式,不要使用2-1格式。

图2.1系统框架其中测温点有AD590作为传感器,它把温度信号转换为模拟信号;温度采集处理模块主要由单片机AT89C52构成,完成对数据的读取、处理及传输,此温度采集处理模块最多可处理16路温度值。

通讯模块是通信模块分下位机通信接口和上位机通信接口两部分。

下位机利用AT89C52单片机的串行口传输和接收数据.数据从单片机的串行口出来以后经过电平转换接口(485转换为232接口)到达上位机的RS-232串行口。

测温管理软件运行在上位机上,对整个的测温过程进行管理,包括系统参数设置、巡回检测各个测温点温度并实时显示温度信息和报警信息,以及温度报表的管理等等。

3多点温度巡回检测系统的硬件设计3.1系统结构与各功能模块多点温度巡回检测系统硬件结构,如图3-1所示。

系统是由一台中央计算机(上位机)和数台由单片机构成的测温模块(下位机)组成二级主从分布式微机测量系统。

上位机是系统的核心,在它的统一管理和协调指挥下,系统合理有序的工作。

它的主要功能为:1、实时显示模块:对下位机的数据及运行状态实时监控。

2、数据管理模块:数据管理包括数据保存和对数据操作,可以实现查询,插入,删除等功能。

图3-1 多点温度巡回检测系统的硬件结构框图3、打印输出模块:可以输出报表等数据。

4、通讯模块:与下位机通讯,搜集数据及命令操作。

下位机主要由AT89C52单片机构成,完成温度的采集、处理和传输。

下位机的数量和一个下位机测量多少个温度点,都可以进行灵活的设定。

系统最大可挂247个下位机,下位机最多可巡检16个温度值。

下位机的硬件框图如图3-2所示下位机要实现的功能为:1、温度采集:温度采集是系统的第一个步骤,把温度信号转化为电信号,以便对温度进行测量,计算。

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