温度检测与控制系统是设计.docx

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温度检测与控制系统是设计

摘要

温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于AT89C51的温度检测及报警系统。

该系统将多个单总线温度传感器DS18B20并接在控制器的一个端口上,对各个传感器温度进行循环采集,将采集到的温度值与设定值进行比较,当超出设定的上限温度时,通过ISD1420语音电路给出语音提示及报警信号。

文中给出了单根数据线上扩展多个温度传感器的设计方法,并给出了系统实现的硬件原理图及软件流程图。

经实验测试表明,该系统测量精度高、抗干扰能力强、报警及时准确,具有一定的参考价值。

该系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。

关键词：

数字温度传感器；单总线；通信协议；DS18B20；AT89C2051；LED显示器；报警信号

Abstract

   Temperaturedetectionandcontrolofindustrialproductionprocess,oneofthemoretypicalapplications,withsensorsinproductionandlifeismorewidelyused,usinganewsingle-busdigitaltemperaturesensortoachievethetestandcontrolthetemperaturemorerapidlydevelopment,thispaperisdesignedbasedonAT89C51temperaturedetectionandalarmsystems.Thesystemwillbemorethanasingle-bustemperaturesensorDS18B20andconnectedtoaportonthecontroller,thetemperaturesensorsoneachloopcollection,thetemperaturewillbecollectedtocomparewiththesetvalue,whenthetemperatureexceedstheupperlimitset,throughtheISD1420voicecircuitgivesvoicepromptsandalarmsignal.Inthispaper,asingledatalinesextendmultipletemperaturesensordesignmethodsandgivesthesystemimplementationofhardwareandsoftwareflowdiagram.Theexperimentaltestsshowthatthishighaccuracy,stronganti-interferenceability,alarmtimelyandaccurate,withacertainreferencevalue.Thesystemdesignandlayoutsimpleandcompactstructure,smallsize,lightweight,anti-jammingcapability,cost-effectivetoexpandconvenience,inlargewarehouses,factories,constructionandotherareasofintelligentmulti-pointtemperaturemeasurementinawiderangeofapplicationsprospects.

KeywordsdigitaltemperaturesensorsinglebuscommunicationprotocolsDS18B20AT89C2051LEDdisplayalarmsignal

1绪论

1.1课题背景

测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学计算的方法，综合各种先进技术，使每个生产环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量、降低成本，还确保了生产安全。

所以，测量控制技术已经被广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工和纺织等行业。

随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。

单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面。

单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。

它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。

所以单片机在工业中应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。

随着温度检测理论和技术的不断更新,温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领域。

本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。

1.2温度检测与及报警系统的国内外状况

温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。

温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。

因此对温度的检测的意义就越来越大。

温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。

在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。

使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。

温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。

嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。

这条道路就是芯片化道路。

将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。

单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了SCM、MCU和SOC三大阶段

在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。

例如：

在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，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MCS-51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。

因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。

同时温度也是生活中最常见的一个物理量，也是人们很关心的一个物理量，它与我们的生活息息相关，有着十分重要的意义，在工业生产中，温度过高或过低会直接影响到产品的质量、对机械设备和控制系统中的各种元器件造成一定的损坏，严重的会影响到生产安全。

在日常生活中，温度过高或过低同样会造成一些不良影响。

在实际生产、生活等各个领域中，温度是环境因素的不可或缺的一部分，对温度及时精确的控制和检测显得尤为重要。

比如，农业上土壤各个层面上的温度将会影响植物的生长；在医院的监护中也用到温度的测量。

在工业中，料桶里外上限温度要求不一，以及热处理中工件各个部位的温度对工件形成后的性能至关重要等等。

现代电子工业的飞速发展对自动测试的要求越来越高。

采用单片机对温度进行控制,不仅具有控制方便和组态简单的优点,而且可以提高被控温度的技术指标。

针对以上情况，在控制成本的前提下，通过本设计设计一款能够实时检测控制温度，又具有对系统设定不同的报警温度的温度控制报警系统功能。

此系统能够满足现代生产生活的需要，效率高，具有较强的稳定性和灵活性。

因此，在生产和生活中要对温度进行严格的控制，使温度在规定的范围内变化。

通过本系统提高学生对于温度控制的认识。

在学习实践中提高对理论的认知能力和动手解决实际问题的能力，达到教学实践相结合的目的。

及采用先进的科学技术，加以丰富的保安实际经验和知识，向社会提供各种超值安全设备服务，给用户带来安全和放心。

随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

1.3温度参数、温度检测和语音报警

基本范围-50℃-110℃

精度误差小于0.5℃

LED数码直读显示

可以任意设定温度的上下限报警功能

1.3.2温度检测

通过DS18B20传感器检测测量温度，通过AT89S51单片机进行控制，通过用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

1.3.3语音报警

先录音，能分160段（地址为00H-0A0H）。

我们说话平均语速4字/秒，所以20秒我们录80字。

经过计算，每个字占2个地址。

我们录音13段。

录音用S1键，放音控制用S2键。

录音时按下键后开始录音,录完每段后放开按键,录音停止。

共录13段,录每段时同时用数码管提示，分别用数字0-F来表示。

按语音提示键播报温度,不按不播报。

2系统总体设计方案

2.1单片机语音温度报警系统的总体设计

语音温度报警计电路设计总体设计方框图如图2.1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，语音电路采用ISD1420,用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

图2.1总体设计方框图

单元模块功能如下：

检测电路由温度传感器DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。

自动报警主机的核心器件是单片机，它是整个系统的心脏，由它来接受报警信号并控制协调各功能模块的正常工作，考虑到系统的功能和经济性因素，采用的是当今流行的性价比比较高的AT89C51。

语音电路采用美国ISD公司的高保真录放一体化语音芯片ISD1420来完成报警时进行语音提示的预存工作，根据警情的不同进行相应的语音提示。

2.2系统的基本工作过程

在农业应用方面虚拟仪器温室大棚温度测控系统是一种比较智能，经济的方案，适于大力推广，改系统能够对大棚内的温度进行采集，然后再进行比较，通过比较对大棚内的温度是否超过温度限制进行分析，如果超过温度限制，温度报警系统将进行报警，来通知管理人员大棚内的温度超过限制，大棚内的温控系统出现故障，从而有利于农作物的生长，提高产量。

3单