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1、１引言在實際生產(chǎn)、生活等各個領(lǐng)域中，溫度是環(huán)境因素的不可或缺的一部分，對溫度進行及時精確的控制和檢測顯得尤為重要。比如消防電氣的非破壞性溫度檢測，電力、電訊設(shè)備的過熱故障預(yù)知檢測，空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測，在醫(yī)院的監(jiān)護中也用到溫度的測量，化工、機械等設(shè)備溫度過熱檢測，土壤各個層面上的溫度將會影響植物的生長，以及熱處理中工件各個部位的溫度對工件形成后的性能至關(guān)重要等等。總之，現(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展對溫度檢測的智能化精確度要求越來越高。目前，國內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。本課題設(shè)計的系統(tǒng)符合當代科學發(fā)展的趨勢
2、，能夠滿足現(xiàn)代生產(chǎn)生活的需要，其測溫效率高，具有較強的穩(wěn)定性和靈活性。方便快捷的實現(xiàn)了多路溫度采集并顯示，該系統(tǒng)用液晶顯示器節(jié)省了空間且顯示效果好，報警電路同時包含了蜂鳴器和提示燈，能更好的引起操作者的警覺，在實際生產(chǎn)中能夠降低由于溫度超過額定范圍引發(fā)的事故，有良好的實用性，在國內(nèi)外都具備良好的應(yīng)用前景。I２溫度采集顯示系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1確定設(shè)計過程在熟悉課題，明確任務(wù)的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)資料，理清設(shè)計思路，綜合考慮總的設(shè)計時間和各部分設(shè)計所需時間，最終決定將本次設(shè)計分五大步進行。1．熟悉課題，明確任務(wù)，查閱相關(guān)資料，確定總體設(shè)計方案
3、；2．根據(jù)各部分的功能劃分功能模塊，確定每一模塊的硬件組成，合理選取具有相應(yīng)功能的器件；3．進行硬件設(shè)計，把各器件組成相應(yīng)功能的模塊，并把各功能模塊進行電氣連接，形成總的功能系統(tǒng)；4.進行軟件設(shè)計，編寫程序，實現(xiàn)各模塊功能，使整個系統(tǒng)能夠良好的運行；5．進行仿真調(diào)試，檢查各模塊功能能否完全實現(xiàn)，綜合考慮系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性、誤差大小及測溫效率調(diào)整各器件的各項參數(shù)。使系統(tǒng)的處在最佳性能狀態(tài)。2.2溫度采集顯示系統(tǒng)方案論證2.2.1單片機的選取在溫度采集和控制過程中，單片機是該系統(tǒng)的核心部件。它一方面要接收來自溫度傳感器的模擬信號，一方面要
4、對這個信號進行處理、標度變換和顯示，另一方面要響應(yīng)串行通信中的呼叫請求。在單片機所實現(xiàn)的這些功能中，特別是數(shù)據(jù)采樣和保持部分，需要單片機有比較快的運算速度，同時考慮選擇機型的低價實用性和低功耗、低電壓等性能，本設(shè)計采用Atmel公司的AT89C51芯片。2.2.2溫度傳感器的選取溫度傳感器是測控系統(tǒng)前向通道的關(guān)鍵部件，它也稱換能器和變換器，一般是指非電物理量與電量的轉(zhuǎn)換，即傳感器是將被測的非電量（如壓力、溫度等）轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電量或電參量（如電流、電壓、電阻等）輸出的一種裝置。社會的發(fā)展使人們對傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器
5、正在基于單片機的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。顯而易見，數(shù)字式溫度傳感器在本設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)點突出，綜合考慮以上選取注意事項，本設(shè)計采
6、用DS18B20單總線數(shù)字式溫度傳感器對溫度信號進行采集。2.2.3顯示器的選取顯示系統(tǒng)是單片機控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于顯示各種參數(shù)的值，以便使現(xiàn)場工作人員能夠及時掌握生產(chǎn)過程。工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的顯示器件有CRT、LED、LCD等，CRT不僅可以進行字符顯示，而且可以進行畫面顯示，和計算機配合使用，可十分方便地實現(xiàn)生產(chǎn)過程的管理和監(jiān)視，但由于CRT體積大，價格昂貴，所以只適用于大型微機控制系統(tǒng)。在中小型的控制過程中，為了使工作人員能夠在現(xiàn)場直接看到生產(chǎn)情況和報警信號，經(jīng)常選用LED和LCD作為顯示器件。LED和LCD都具有體積
7、小，功耗低，響應(yīng)速度快，易于匹配，可靠性高和壽命高等優(yōu)點。LCD是一種功耗極低的顯示元件，在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中的使用較多，而LED成本低廉，也用于單片機控制系統(tǒng)中。設(shè)計要求巡回采集溫度，所以采用LED作為顯示系統(tǒng)。從曲線中還可以看出，電池充滿后，鎳鎘電池的電壓下降幅度要比鎳氫電池的大很多，鎳氫電池的電壓下降（負壓）不是很明顯。3硬件電路設(shè)計3.1電路總體框架本設(shè)計的電路主要分為采集電路、單片機、顯示電路。其主要組成部分如下圖所示。DS18B200AT89C51LED圖3.1硬件電路框圖3.2控制芯片AT89C2051簡介AT89C5
8、1是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片，內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易
