远程温度检测系统设计文档文档格式.docx

1、随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生产的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的温度采集系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。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，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。 测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发

2、展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智能集成温度传感器。 远程监测的关键是人机界面，软件设计的虚拟器界面也越来越友好，苹果公司的Macintosh开发了G语言，这些为功能强大的专业虚拟仪器软件的出现提供了必要基础。不久，NI为基于计算机的测量和自动化开发出了LABVIEW软件包。 LABVIEW的功能不断丰富和强大。LABVIEW用来进来数据采集和控制、数据分析和数据表达，使工程师和科学家能充分利用PC的功能，快速简便地完成自己的工作。经过多年的不断充实，LABVIEW成为丰富、强大的实用工具软件包，内部配有GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的库函数以及全球几百家

3、厂商的仪器驱动程序。围绕这些核心软件还陆续开发出多种附件。二、硬件设计远程温度监控系统是由上位机和温度测量单元组成。上位机即计算机，实现对温度测量单元控制，通过串口程序发送命令、接收测量数据，对测量数据处理显示。温度测量单元，接收上位机命令，按照命令进行温度测量和数据传输等操作。三、系统设计 3.1系统设计方案 本设计以两个独立通道进行设计，从传感器来的模拟输入信号，经过信号调理后，输入到DS18B20数据采集卡，然后经过串口总线送入PC机，由软件进行数据处理，包括采样波形的实时显示，并进行历史数据保存，边采集边保存，还有实时报警并记录处理等功能。 实现单点温度测量，采用如图3-1所示测控系统

4、。上位机和温度测量单元采用RS232串行通信标准。图中上位机发送的信息可以被温度测量单元所接收，温度测量单元发送的信息也可以被上位机接收。 图3-1 3.2下位机组成 该部分主要包括数据采集技术概述，传感器，输入信号的分析、调理以及测量系统的选择。采用数字温度传感器DS18B20，利用DS18B20不需要A/D转换，课直接进行温度采集显示，报警的数字温度计设计。包括传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路等组成。 系统框图主要由主控制器、单片机复位、报警按键设置、时钟振荡、LED显示、温度传感器组成。系统框图如图3-2所示：图3-2 系统基本方框图1. 主控制器单片

5、机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。图 3-2-1 最小系统图2. 显示电路显示电路采用LED液晶显示数码管，显示电路是使用的串口显示，这种显示最大的优点就是使用口资源比较少，只用p0口的发送和接收，四只数码管采用74LS164右移寄存器驱动，显示比较清晰。 图3-2-23. 温度传感器温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20温度传感器。DS18B20输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，在0100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度，采用单总线的数据传输，可直

6、接与计算机连接。用AT89S51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。 图3-2-3 DS18B20和单片机的接口连接四、上位机labview设计 4.1结构框图 结构主要四个部分，为数据采集、波形显示、数据显示和警报系统框图如图4-1所示： 图4-14.2 系统工作原理 本次设计是简易的温度采集，思路是“采集-显示-统计-报警”，由一个随机选作为温度的产生，由波形图示显示温度的变化，设定限定值，用比较器件比较，超出

7、设定值时报警。4.2.1 单元设计模块1）串口通信 温度的采集由串口传输所得，需要进行串口通信。 图4-2 2）温度显示 温度显示有三个器件：波形显示、温度计、温度显示。 图4-2-1 3）限定温度报警 由比较器来比较实时温度，大于限定温度时报警。 图4-2-2 4.2.2 单元模块的链接 图4-2-34.3 上位机界面五、下位机程序设计DSl8B20的主要数据元件有：64位激光Lasered ROM，温度灵敏元件和非易失性温度告警触发器TH和TL。DSBl820可以从单总线获取电源，当信号线为高电平时，将能量贮存在内部电容器中；当单信号线为低电平时，将该电源断开，直到信号线变为高电平重新接上

8、寄生（电容）电源为止。此外，还可外接5 V电源，给DSl8820供电。DSl8820的供电方式灵活，利用外接电源还可增加系统的稳定性和可靠性。图9为读取数据流程图。图6-1 读取数据的流程图读出温度数据后，LOW的低四位为温度的小数部分，可以精确到0.0625，LOW的高四位和HIGH的低四位为温度的整数部分，HIGH的高四位全部为1表示负数，全为0表示正数。所以先将数据提取出来，分为三个部分：小数部分、整数部分和符号部分。小数部分进行四舍五入处理：大于0.5的话，向个位进1；小于0.5的时候，舍去不要。当数据是个负数的时候，显示之前要进行数据转换，将其整数部分取反加一。还因为DS18B20最

9、低温度只能为-55，所以可以将整数部分的最高位换成一个“-”，表示为负数。图10为温度数据处理程序的流程图。图6-1-1 温度数据处理流程图六、系统调试6.1上位机界面测试6.2系统运行以及分析整个系统能正常运行，能显示实时温度、计算平均值，当温度超过温度上限时，上限报警器会显示红色报警。 截图实时温度是33.2。6.3下位机仿真运行参考文献 【1】张桐、陈国顺、王正林，精通LabVIEW程序设计北京：电子工业出版社，2008.12. 【2】张毅刚、彭喜元，单片机原理与应用设计北京：电子工业出版社，2008.4. 【3】唐国民、沈尔云，C语言程序设计：中国铁道出版社，2006.9. 附录D：

10、全部程序清单#include#includeds1302.hds18b20.h#define GPIO_DIG P0/-重定义关键词-/#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit LSA=P20;sbit LSB=P21;sbit LSC=P22;sbit key1=P32;sbit P27=P27;uchar data temp_data2=0x00,0x00;/读出温度暂放/uchar data display3=0x01,0x02,0x00; /显示单元数据，共4个数据，一个运算暂存用unsigned char t;u

11、nsigned char dis;unsigned char mode=0;unsigned char wendu=50;unsigned char PuZh2 =中;#ifndef _DS18B20_H_#define _DS18B20_H_uchar code READ_RTC_ADDR7 = 0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d;uchar code WRITE_RTC_ADDR7 = 0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c;/-DS1302时钟初始化2013年1月1日星期二12点00分00秒。-/-存

12、储顺序是秒分时日月周年,存储格式是用BCD码-/uchar TIME7 = 0, 0, 0x12, 0x01, 0x01, 0x02, 0x13;/-定义ds1302使用的IO口-/sbit DQ=P37; extern uchar data temp_data2; /加入全局变量 /unsigned char s;/-定义全局变量-/unsigned char code DIG_CODE17=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、

13、A、b、C、d、E、F的显示码unsigned char DisplayData6;/用来存放要显示的8位数的值/-声明全局变量-/void DigDisplay（）;void work_temp（）;void UsartConfiguration（）;/* 函 数 名 : main* 函数功能 : 主函数* 输 入 : 无* 输 出 :*/void main（） unsigned char receiveData,cont=0; TMOD=0x01; ET0=1; IT0=0; EX0=1; EA=1; TR0=1; UsartConfiguration（）; /串口通信初始化 ow_res

14、et（）; /开机先转化一次 write_byte（0xCC）; /发出Skip ROM命令 write_byte（0x44）; /发转换命令 Ds1302Init（）; SBUF = PuZh0; while（1） read_temp（）; / 读出DS18B20的温度数据 work_temp（）; / 处理温度数据 Ds1302ReadTime（）; DisplayData0 = DIG_CODETIME2/16; /时 DisplayData1 = DIG_CODETIME2&0x0f; DisplayData2 = DIG_CODETIME1/16; /分 DisplayData3 =

15、 DIG_CODETIME1& /DisplayData4 = DIG_CODEdis%10000/1000; / DisplayData5 = DIG_CODEdis% 1000 / 100 | 0x80; /DisplayData4 = DIG_CODETIME0/16; /秒 / DisplayData5 = DIG_CODETIME0& DigDisplay（）; /* for（s=0; s2; s+） SBUF = PuZhs; /将要发送的数据放入到发送寄存器 while（!TI）; /等待发送数据完成 TI=0; /清除发送完成标志位 */ if（RI = 1） /查看是否接收到

16、数据 cont+; if（cont3） receiveData = SBUF; /读取数据 RI = 0; /清除标志位 TIMEcont = receiveData; else cont=0; wendu= receiveData; DigDisplay 使用数码管显示void DigDisplay（） unsigned char i; unsigned int j; for（i=0;i6;i+） switch（i） /位选，选择点亮的数码管， case（0）: LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;/显示第0位 case（1）: LSA=1;/显示第1位 case（2）:LSB

17、=1;/显示第2位 case（3）:/显示第3位 case（4）:LSC=1;/显示第4位 case（5）:/显示第5位 / case（6）: / LSA=0;/显示第6位 / case（7）: / LSA=1;/显示第7位 GPIO_DIG=DisplayDatai;/发送段码 j=1000; /扫描间隔时间设定 while（j-）; GPIO_DIG=0x00;/消隐void work_temp（） float tp; dis=temp_data1; dis=8; dis=dis|temp_data0;/ tt=dis*0.0625; /dis= tt*100+0.5; if（diswen

18、du） P27=0; else P27=1;/* DisplayData1 = DIG_CODEtemp / 10000; DisplayData2 = DIG_CODEtemp % 10000 / 1000; DisplayData3 = DIG_CODEtemp % 1000 / 100 | 0x80; DisplayData4 = DIG_CODEtemp % 100 / 10; DisplayData5 = DIG_CODEtemp % 10;*/ /扫描显示 void UsartConfiguration（） SCON=0X50; /设置为工作方式1 TMOD=0X20; /设置计数

19、器工作方式2 PCON=0X80; /波特率加倍 TH1=0XF3; /计数器初始值设置，注意波特率是4800的 TL1=0XF3;/ ES=1; /打开接收中断 /EA=1; /打开总中断 TR1=1; /打开计数器void ti（void） interrupt 0 using 0 EX0=0; EX0=0; if（mode0;t-）;/DS18B20复位函数void ow_reset（void） char presence=1; while（presence） DQ=1; _nop_（）; DQ=0; delay（50）; /550us delay（6）; /66us presence=DQ; delay（45）; /延时500us presence=DQ; /DS18B20写命令函数