数显温度计外文翻译改.docx
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数显温度计外文翻译改
XX电子科技大学
毕业设计(论文)外文文献翻译
毕业设计(论文)题目
可测量液体温度的数显温度计的设计与制作
翻译题目
分布式温度传感器
学院
电子信息学院
专业
电子信息工程
姓名
班级
学号
指导教师
分布式温度传感器
1温度传感器简介
1.1温度传感器的背景
在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。
无论你生活在哪里,从事什么工作,无时无刻不在与温度打着交道。
自18世纪工业革命以来,工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。
在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业,可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。
温度对于工业如此重要,由此推进了温度传感器的发展。
1.2温度传感器的发展
传感器主要大体经过了三个发展阶段:
模拟集成温度传感器。
该传感器是采用硅半导体集成工艺制成,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。
此种传感器具有功能单一(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、微功耗等,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。
它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器,典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等;模拟集成温度控制器。
模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器,典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。
某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序,这与智能温度传感器有某些相似之处。
但它自成系统,工作时并不受微处理器的控制,这是二者的主要区别;智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。
它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。
智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的,其智能化程度也取决于软件的开发水平。
进入21世纪后,温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
1.3单点与多点温度传感器
目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表。
对于单点温测仪表,主要采用传统的模拟集成温度传感器,其中又以热电阻、热电偶等传感器的测量精度高,测量X围大,而得到了普遍的应用。
此种产品测温X围大都在-200℃~800℃之间,分辨率12位,最小分辨温度在0.001~0.01之间。
自带LED显示模块,显示4位到16位不等。
有的仪表还具有存储功能,可存储几百到几千组数据。
该类仪表可很好的满足单个用户单点测量的需要。
多点温度测量仪表,相对与单点的测量精度有一定的差距,虽然实现了多路温度的测控,但价格昂贵。
针对目前市场的现状,本课题提出了一种可满足要求、可扩展的并且性价比高的单片机多路测温系统。
通过温度传感器DS18B20采集,然后通过C51单片机处理并在数码管上显示,可以采集室内或花房中四处不同位置的温度,用四个数码管来显示。
第一个数码管显示所采集的是哪一路,哪个通道。
后三个数码管显示所采集通道的温度值,精确到0.1度。
2系统的实现及相关技术
2.1.系统的实现
系统的实现采用多线连接,就是四个DS1820分别连接到单片机的四个IO口,这种方案虽然占用单片机的四个IO口,但在单片机IO口不紧缺的情况下采用这种方案大大的简化了编程难度,缩短了设计周期,同时也能保证系统的稳定。
方案二的框图如“图1-1”所示
图1-1DS1820多线连接方案
2.2.AT89C51单片机简介
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用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。
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AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C51单片机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。
外形及引脚排列如图“图1-2”所示
图1-2AT89C51引脚图
主要特性:
·与MCS-51兼容
·4K字节可编程FLASH存储器
·寿命:
1000写/擦循环
·数据保留时间:
10年
·全静态工作:
0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
管脚说明:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
2.3.DS1820简介
DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的"一线器件"体积更小、适用电压更宽、更经济Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持"一线总线"接口的温度传感器。
一线总线独特而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。
DS18B20"一线总线"数字化温度传感器同DS1820一样,DS18B20也支持"一线总线"接口,测量温度X围为-55°C~+125°C,在-10~+85°CX围内,精度为±0.5°C。
现场温度直接以"一线总线"的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量,如:
环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
与前一代产品不同,新的产品支持3V~5.5V的电压X围,使系统设计更灵活、方便。
而且新一代产品更便宜,体积更小。
DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±0.5°C。
可选更小的封装方式,更宽的电压适用X围。
分辨率设定,及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存。
DS18B20的性能是新一代产品中最好的!
性能价格比也非常出色!
DS1820的新性能:
(1) 可用数据线供电,电压X围:
3.0~5.5V;
(2) 测温X围:
-55~+125℃,在-10~+85℃时精度为±0.5℃;
(3) 可编程的分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃;
(4) 12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字;
(5) 负压特性:
电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。
DS1820的外形
DS18B20内部结构主要由四部分组成:
64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20的管脚排列如“图1-3”所示。
内部结构如“图1-4”所示
图1-3DS18B20外形图
(1) DQ为数字信号输入/输出端;
(2) GND为电源地;
(3) VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。
图1-4内部结构
3.调试仿真
3.1.硬件仿真采用Proteus7
Proteus是英国Labeenterelectronics公司研发的EDA工具软件。
Proteus不仅是模拟电路、数字电路、模/数混合电路的设计与仿真平台,更是目前世界最先进、最完整的多种型号微控制器系统的设计与仿真平台。
它真正实现了在计算机上完成从原理图设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB的完整电子设计与研发过程。
Proteus产品系列也包含了革命性的VSM技术,可以对基于微控制器的设计连同所有的外围电子器件一起仿真。
首先启动Proteus并从Proteus元件库中选择需要的元件,绘制电路图并设置相应元件的参数值。
3.2.软件仿真采用KeilμVision2
KeilμVision2是Keil公司关于8051系列MCU的开发工具,可以用来编译C源码、汇编源程序、连接和重定位目标文件和库文件、创建HEX文件、调试目标程序等,是一种集成化的文件管理编译环境。
它集成了文件编辑处理、编译连接、项目管理、窗口、工具引用和软件仿真调试等多种功能,是相当强大的开发工具。
在keil里面编写好所需程序,对其进行调试。
3.3.Proteus与Keil的连接设置
(1)检测TCP/IP。
(2)复制Proteus安装目录下的MODELS文件夹里的vdm51.dll到keilc/C51/bin目录。
(3)修改Keil安装目录下的tools.ini,添加TDRV4=BIN\VDM51.DLL。
(4)在Proteus中画好原理图,在“Debug”菜单中选择“UseRemoteDebugMonitor”。
(5)在Keil中打开一个工程,右击Target1,选择OptionsforTarget‘Target1’。
在打开的对话框中选择“De-bug”选项卡,选择使用ProteusVSMEmulator仿真,单击“Ok”完成Debug设置。
这样Proteus和Keil就连接好了,仿真结果可以在Proteus或者Keil中看到。
该电路系统采用“一总线”数字传感器DS18B20实现温度的采集,采用七段数码管进行数据显示。
DistributedTemperatureSensor
1.Sensorintroduction
1.1Temperaturesensorbackground
Inthehumanlivingenvironment,temperatureplayinganextremelyimportantrole。
Nomatterwhereyoulive,engagedinanywork,ever-presentdealtwithtemperatureunder.Sincethe18thcentury,industrysincetheindustrialrevolutiontowhethercanmastersendexhibitionhastheabsolutetemperaturetouch.Inmetallurgy,steel,petrochemical,cement,glass,medicineindustryandsoon,cansayalmosteightypercentofindustrialdepartmentshavetoconsiderthefactorswithtemperature.Temperatureforindustrialsoimportant,thuspromotingthedevelopmentofthetemperaturesensor.
1.2Temperaturesensordevelopment
Majorgeneralthroughthreesensordevelopmentphase:
analogintegratedtemperaturesensor.Thesensoristakenwithsiliconsemiconductorintegratedworkmanship,thereforealsocalledsiliconsensorormonolithicintegratedtemperaturesensor.Suchsensinginstrumentshavesinglefunction(onlymeasuringtemperature),temperaturemeasurementerrorissmaller,pricelow,fastresponse,thetransmissiondistance,smallvolume,micro-consumptionelectronicetc,suitableforlongdistancemeasurementtemperature,temperaturecontrol,donotneedtoundertakenonlinearcalibration,peripheralcircuitissimple.Itiscurrentlythemostmonapplicationathomeandabroad,anintegratedsensor。
TypicalproductshaveAD590AD592,TMP17,LM135,etc.jAnalogintegratedtemperaturecontroller.Analogintegratedtemperaturecontrollermainlyincludetemperaturecontrolswitch,programmabletemperaturecontroller,atypicalproducthaveLM56,AD22105andMAX6509.Someincreasestrengthtypeintegratedtemperaturecontroller(forexampleTC652/653)alsocontainstheA/Dconverterandcuregoodsequence,thisprocesswiththeintelligenttemperaturesensorsomesimilarities.Butitisnotitssystem,workbymicroprocessingdevicecontrol,thisisthemaindifferencebetween.Intelligenttemperaturesensor.intelligenttemperaturesensor(alsocalleddigitaltemperaturedegreessensor)isinthemid1990slaunch.Itismicroelectronicstechnology,putertechnologyandthedynamictestingtechnology(ATE)crystallization.Intelligenttemperaturesensorinternalcontaintemperaturesensor,A/Dconverter,signalprocessor,memory(orregisters)andinterfacecircuit.Someproductsstilltakemultiplexer,centralcontrolsystemdevice(CPU),randomaccessmemory(RAM)andreadonlymemory(ROM).Intelligenttemperaturesensorischaracteristicoftemperaturedataandrelevantcanoutputthetemperaturecontrolofthequantity,adaptationvariousmicrocontroller(MCU);
1.3Singlepointandmoretemperaturesensor
Thedevelopmenttrendofthetemperaturesensor.Inthe21stcentury,thetemperaturesensorisheadedinhighprecision,multi-function,bus,standardization,highreliabilityandsafety,developmentofvirtualsensorandnetworksensor,researchmonolithictemperaturemeasuringsystemandotherhigh-techdirectiondeveloprapidly.Sensorsintheapplicationtemperaturecontrollingsystem.Currentmarketexistsmainlysinglepointandmoretwotemperaturemeasurement.Forsinglepointtemperaturefoundmentinstrument,mainlyadoptsthetraditionalanalogintegratedtemperaturesensor,whichheatresistance,thermocouplesensorsmeasuringaccuracy,highmeasurementrange,andgotthegeneralapplication.Thisproductistemperaturemeasuringrange℃~200mostlybetween800℃,resolution12th,andleastdistinguishabletemperaturein0.001~0.01between.CabinLEDdisplaymodule,showsrangingfrom4to16.Someinstrumentsalsohasmemoryfunction,canstoreseveralhundredtoafewthousandsetsofdata.Thisinstrumentcanbeverygoodmeetasingleusersingle-pointmeasurementneeds.Moretemperaturemeasurement,relativeandsinglepointmeasurementprecisionhascertaingap,althoughrealizedthemulti-channeltemperaturemeasurementandcontrol,butthepriceisexpensive.Inviewofthepresentmarketsituation,proposedthistopiccansatisfyrequirements,scalableandcost-effectivesingle-chipmulti-channeltemperaturemeasuringsystem.ThroughthefirsttemperaturesensorDS18B20acquisition,andthenthroughtheC51SCMprocessinganddisplayedonthedigitaltube,canbecollectedindoororagreenhousearoundindifferentlocationsofthetemperature,withfourdigitaltubetodisplay.Thefirstdigitalpipedisplayacquisitioni