毕业设计课程设计毕业论文详细资料联系QQ号；1620812008 1.绪论
在电力系统中，高压开关柜的应用相当广泛，担负着关合及开断电力线路、保护系统安全的双重功能，而柜内导电连接处的接触特性直接影响到开关柜工作的可靠性。在电力生产的过程中，机械振动，触头烧蚀等原因都可能造成接触处温度升高，引起接触处氧化，使接触电阻进一步增加，温度进一步上升，继而出现局部熔焊或产生火花甚至电弧放电，殃及周围绝缘材料，最终造成电气设备的损坏。因此，对柜内触点进行实时的温度监测，实现过热报警是避免重大事故发生及控制故障恶化的有力手段。
由于被测点为高压带电部位，常规的测温方式难以使用。因而，非接触的测温方式应运而生。利用红外传感器进行温度测量就是其中之一。它是通过接收被测目标发出的红外辐射来确定其温度的。因此可以测量高温的、有腐蚀性的、高压带电的物体，并以其速度快、范围宽且对被测温场无干扰等优势在高压电力设备的温度在线监测领域中得到越来越广泛的应用。
1.1高压系统温度在线监测技术的重要意义
高压开关设备主要用于关合及开断电力线以输送及倒换电力负荷，以及从电力系统退出故障设备和线段，是保证系统安全运行的重要设备。高压开关柜隔离开关在电网运行设备中是必不可少的，它担负着与其它电气设备相互配合，保证与其它设备关合电流的重任。在长期运行过程中，开关柜中的触点和母线排连接处等部位因老化、工差配合不良或接触电阻过大而发热，由此最终导致火灾事故。一直以来，在电厂和变电站已经发生多起开关柜触点过热事故，造成火灾和大面积的停电。
由于触点温度过热而引发的安全事故，一方面来自开关柜本身的质量原因，更重要的原因在于目前缺乏针对开关柜触点温度进行有效监测的手段。目前对高压开关柜触点温度监测大都采用人工定期巡查的方法来获得触点的温度数据，定期巡视的方法容易出现事故的漏报现象。由此可见，随着电网其它设备的逐步完善和更新，对于高压开关柜隔离开关的安全监测已滞后于电网的安全需要。因此，研究开发一种性能可靠、结构简单、使用方便、易于维护、成本低廉的高压开关柜触点实时超温监测系统，实现过热报警，是避免重大事故发生和控制故障恶化的有力手段。
1.2无线测温系统特点
无线测温系统结构简单,易于实现,集精确测温、无线数据传输和总线监测网
络于一体,满足了对供电系统开关柜内温度实时在线监测的要求;采用了红外传输技术,没有电磁干扰,最限度地降低了周围电磁场尤其是开关开、合闸的影响,有效地保证了测温精度,提高了设备使用寿命。监控软件通过与数据库的连接,可以对温度数据进行存储、查询和显示。
1.3实现功能
监控计算机监控软件具有以下功能：
（1）实时显示监测点的温度数据；
（2）当监测点温度超过预设报警时自动报警；
（3）可以根据监测数据快速找出故障点；
（4）可以根据需要设定报警值；
（5）掉电保护功能
2. 硬件电路的组成
2.1 单片机
1994年美国ATMEL CORPORATION（爱特梅尔公司）通过技术交换取得8031单片机内核的使用权，并结合自身EEPROM存储设计、制造领域内的优势，将一定容量的FLASH存储器集成了80C31单片机内核，形成独具特色的AT89C系列的单片机芯片与INTEL公司MCS-51保持100%兼容，价格低廉，程序修改灵活（片内FLASH存储器可以重复擦除1000次）
2.1.1 单片机AT89C
AT89C系列的单片机型号主要有AT89C51、AT89LV51、AT89C52、AT89C1051、AT89C2051和AT89S8252其中：AT89C51、AT89LV51硬件资源、引脚排列、指令系统与INTEL公司的80C31完全兼容；AT89C52、AT89LV52硬件资源、引脚排列、指令系统与INTEL公司的80C32完全兼容.
芯片引脚如图2-1所示：
图2-1 AT89C51引脚图
2.1.2 AT89C51系列主要特点
（1）用INTEL80C31内核，硬件资源，引脚排列、指令系统分别与MCS-51系列100%兼容。
（2）片内程序存储器类型号为FLASH，容量为4K可重复擦写1000次。
（3）工作压为5V，时钟频率为0HZ—24HZ。
（4）同于采用80C31内核，同样具有正常，节电，掉电三种操作方式。
（5）三级程序存储器加密功能。
（6）可以利用P0、P2口扩展程序存储器和数据存储器空间。
（7）AT89C51是DIP40脚封装，它有P0、P1、P2、P3四组IO口每共有32个IO口，其中P1口结构最简单，功能也单一仅作为普通数据输入/输出端口使用。P0口端口较为复杂在需要扩展外部存储器时，它可以作为地址/数据总线使用。当然也可以普通IO端口使用。当作为普通IO端口使用时P0口要接上拉电阻才能正常使用。P2口1可以作为普通IO口使用也可以作为地址总线。在没有外部程序存储器或虽有外部数据存储器但容量不大于256B，不需要高8位地址时，P2口可以作为I/O端口使用。P2口端口作为地址总时，P2口将输出高8位地址总线。与P0口不同无须分时使用，因此P2口上的地址信息或数据地址寄存器高8位DPH保存时间长，无须锁存。P3口是个多功能口除了可以作为普通I/O 端口外还具有第二功能，如表2-1所示。
表2-1 P3口管脚的第二功能
P3口引脚第二功能备注P3.0 RXD(串行输入端) 输入
P3.1 TXD(串行输出端输出
P3.2 IN0(外部中断0) 输入
P3.3 IN1(外部中断1) 输入
P3.4 T0定时/计数器0的外部输入端) 输入
P3.5 T1定时/计数器1的外部输入端) 输入
P3.6 WR(外部数据存储器写信号) 输出
P3.7 RD(外部数据存储器读信号) 输出
2.1.3 AT89C51的寻址方式
AT89C51单片机七种寻址方式:
1）立即数寻地址；
2）直接寻址方式；
3）寄存器寻址方式；
4）寄存器间接寻址方式；
5）位寻址方式；
6）变址寻址方式；
7）相对寻址方式。
2.1.4 AT89C51的指令分类
（1）数据传送类指令（29）
（2）算术运算类指令（24）
（3）逻辑运算类与移位类指令（24）
（4）控制指令转移类指令（17）
（5）位操作指令（17）
2.2 温度传感器
目前用于断路器触头温度在线测量的方法主要分为两种:
l)接触式测量:采用热敏电阻或半导体温度传感器等提取发热点的温度。
2)非接触式测量:采用光纤温度传感器、红外温度传感器等提取发热点的温度。接触式测量所用到的传感器价格低廉、结构简单,但是需要与断路器触头附近的带电部分接触，会给测量装置引入高电压绝缘问题。而非接触式测量可以实现远距离测量，不需要与测量点接触。为了避免断路器在线监测装置的高电压绝缘问题。
本文中采用非接触式测量的方式实现断路器触头的温度测量。目前，非接触式温度测量的传感器主要有两种:光纤温度传感器和红外温度传感器。
光纤温度传感器由光纤和感温原件构成，它的原理是利用感温元件对光的吸收性随温度变化而变化的特性，将待测物体温度变化转化为光信号的变化，再通过光监测电路及滤波电路输出模拟电压量。温度测量通过光信号转化为电信号，但是采用光纤温度传感器需要在测温点引出光纤电缆，而且光纤温度传感器的价格目前还是比较高，相对而言性价比较低。
红外温度传感器原理是通过接收测量物体的电磁辐射，将辐射波长的变化转化成模拟电信号输出，其体积小，结构简单。综合比较，采用红外温度传感器能够实现远距离测量，对断路器本体结构不产生影响，在断路器触头温度测量中可行性高。由于断路器触头位于灭弧室中，外界不能直接观察到，所以不能直接测量到断路器触头的温度。但是根据热传导原理，导电体通过电流温度升高，和它接触的其它零部件的温度也会升高。断路器触头与灭弧室端盖或母线连接处之间的接触可近似的看作平面接触。
温度传感器主要由数字式温度传感器、中央处理单元和红外传输模块组成。
温度传感器直接安装在被测物体表面,真实地反映被测点的实时温度。数字式温度传感器采用TI 公司生产的DS18B20(图2-2) ,它具有测量精度高、线性度好、性能比较稳定的特点,测量温度可为- 55～125 ℃。温度传感器采用高性能锂电池供电,具有馈电自检测功能,当电池电压低于3 V 时,将自动报警。
图2-2 DS18B20
2.2.1 DS18B20的内部结构
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。该装置信号线高的时候，内部电容器储存能量通由1线通信线路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到来重新充电。 DS18B20的电源也可以从外部3V～5 .5V的电压得到。
DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一：
1 ）读ROM，
2 ）ROM匹配，
3 ）搜索ROM，
4 ）跳过ROM，
5 ）报警检查。
这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有有多少，什么样的设备。
若指令成功地使DS18B20完成温度测量，数据存储在DS18B20的存储器。一个控制功能指挥指示DS18B20的演出测温。测量结果将被放置在DS18B20内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读内容的片上存储器。温度报警触发器TH和TL都有一字节EEPROM 的数据。如果DS18B20不使用报警检查指令，这些寄存器可作为一般的用户记忆用途。在片上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。写TH,TL指令以及配置字节利用一个记忆功能的指令完成。通过缓存器读寄存器。所有数据的读，写都是从最低位开始。
2.2.2 DS18B20引脚定义
(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）。
2.2.3 DS18B20工作原理
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
2.3 显示数码管
2.3.1 数码管工作原理及引脚
数码管由七个发光二极管级成，行成一个日字形，它们可以共阴极，也可以共阳极，通过解码电路得到的数码接通相应的发光二极管而形成相应的字。
七段数码管它在家电及工业控制中有着很广泛的应用，例如可以用来显示温度、数量、日期、时间等等，具有显示醒目、直观的优点，七段数码管是由七个独立的二极管采用共阴或共阳的方法连接而成。通常将这7个独立的二极管做成a、b、c、d、e、f、g这7个笔划，如图2-3所示
图2-3 七段数码管
2.3.2 数码管的编码方法
如果要显示“0”则要a,b,c,d,e,f六个字段亮，就“0”，而g和dp段不亮，只要向p0口送出相应的代码就可以显示。
编码方法如下表2-3所示：
2.3.3 显示数字对应的二进制电平信号
2.3.4数码管的驱动方式
1）直流驱动
是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多。
2）动态显示驱动
是将所有数码管通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示。将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
2.4 LED
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附LED灯株在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的
时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。
2.4.1 LED优点
1 体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。
2 耗电量低
LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦），电光功率转换接近100%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能80%以上。
3 使用寿命长
有人称LED光源为长寿灯。它为固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。
4 高亮度、低热度
LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。
5 环保
LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源
6 坚固耐用
LED被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得LED不易损坏。
7 多变幻
LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256＝16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
8 技术先进
与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。
2.4.2 LED的发光原理
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N 特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg 有关，即
λ≈1240/Eg（mm）
式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm 红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
2.5 蜂鸣器
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器及家电控制系统等电子产品中作发声器件。
2.5.1 蜂鸣器的类型
蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5～15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
电磁式蜂鸣器，电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产
生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
2.5.2 蜂鸣器的结构原理
1．压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5～15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
2．电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
2.5.3 驱动方式
由于自激蜂鸣器是直流电压驱动的，不需要利用交流信号进行驱动，只需对驱动口输出驱动电平并通过三极管放大驱动电流就能使蜂鸣器发出声音，很简单，这里就不对自激蜂鸣器进行说明了。这里只对必须用1/2duty 的方波信号进行驱动的他激蜂鸣器进行说明。
单片机驱动他激蜂鸣器的方式有两种：一种是PWM 输出口直接驱动，另一种是利用I/O 定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。
PWM 输出口直接驱动是利用PWM 输出口本身可以输出一定的方波来直接驱动蜂鸣器。在单片机的软件设置中有几个系统寄存器是用来设置PWM 口的输出的，可以设置占空比、周期等等，通过设置这些寄存器产生符合蜂鸣器要求的频率的波形之后，只要打开PWM 输出，PWM 输出口就能输出该频率的方波，这个时候利用这个波形就可以驱动蜂鸣器了。比如频率为2000Hz 的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为500μs，这样只需要把PWM 的周期设置为500μs，占空比电平设置为250μs，就能产生一个频率为2000Hz 的方波，通过这个方波再利用三极管就可以去驱动这个蜂鸣器了。
而利用I/O 定时翻转电平来产生驱动波形的方式会比较麻烦一点，必须利用定时器来做定时，通过定时翻转电平产生符合蜂鸣器要求的频率的波形，这个波形就可以用来驱动蜂鸣器了。比如为2500Hz 的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为400μs，这样只需要驱动蜂鸣器的I/O 口每200μs 翻转一次电平就可以产生一个频率为2500Hz，占空比为1/2duty 的方波，再通过三极管放大就可以驱动这个蜂鸣器了。
3. 硬件电路的设计
3.1 电源电路
电源电路是给电子设备提供必要的电源能量的电路，就输入和输出而言，在集成电路中主要使用的是由交流（AC）220V，50/60Hz的市电转换成直流电。该部分电路由降压、整流、滤波、稳压四部分组成，其电路图如图3-1所示。
图3-1 电源电路
在设计稳压部分时，根据电路对电源要求的不同而选择不同的稳压电路，由于A/D转换器（TLC1549）、看门狗定时器（X25045）、三端可调集成稳压器（LM317）、单片机（AT89C51）要求电源电压的稳定性较高，所以采用了三端固定式集成稳压电路(78H05)；由于测量电路和频率/电压转换器对电源要求不太高，所以分别采用稳压管给它们供电；由于A/D转换器的基准电压（REF+）对电源要求非常高，所以采用精密基准电压源（LM336-5.0V）供电。
3.2 无线传输电路
红外传输模块主要由红外编码/译码器MCP2120和红外收发器TFDU4100 组成。红外编码/译码器MCP2120是美国Microchip技术公司推出的, 在应用中位于通用异步接收器/发射器(UART)和红外收发器之间该器件对从标准UART接收的数据进行编码,并以电脉冲方式输出到红外收发器TFDU4100中。红外收发器
TFDU4100将接收的数据同样以电脉冲形式馈送到MCP2120进行解码, 而后通过MCP2120和UART发射译码数据。
红外传输模块的工作原理红外传输模块采用37kHz标准红外串口接口传输信号,进行应答式半双工通信。红外传输模块电路如图3-2所示。MCP2120的引脚TX接收的来自UART的数据经编码器编码后通过引脚TXIR发射。红外收发器接收的光脉冲信号经引脚RXD(RXD 是单片机的一个引脚) 输出后并通过MCP2120 的引脚RXIR 进入译码器解调,然后经引脚RX馈送到UART。MCP2120 发送和接收波特率既可通过BAUD2、BAUD1和BAUD0 3个硬件引脚配置,也可通过软件选择。
图3-2 红外传输模块电路
3.3 LED灯光提示驱动电路
数码管显示电路电路原理:如图3-3所示，本模拟采用了LCD1602用于人机交互，8个LED指示灯指示8个高压开头触头测量点的温度是否超过警戒(80℃温度，图3-3中的LED采用共阳接法，这是因为AT89S51单片机的I/O口高电平驱动能力相当弱，不足于驱动LED显示，然而低电平驱动能力会高得多，足够驱动LED显示，在设计程序时，若想让某个LED灯只使对应的单片机引脚送低电平即可。图中的R1～R8电阻主要起到限流的作用。
图3-3 LED指示电路
3.4 蜂鸣器报警电路
如图3-4所示，为蜂鸣器驱动电路，图中为Q1为低频小功率PNP型三极管，用驱动电容式交流蜂鸣器(2K)u3,R11为U3放电回路电容。三极管基极通R10与单片机p3.2连接。这就构成了蜂鸣器的驱电路，工作原理：要让蜂鸣器响，必须给交变信号，为了给蜂鸣器施加交变电压，在编程时，设置定时器中断周期为0.25MS,中断频率为4K,只要每次进入中断后让P3.2电平取反即可以产生2KHZ 驱动脉冲，由于单片机驱动能力弱不足以直接驱动蜂鸣器，所以用9015放大电
流电压，驱动电平低平有效。R11是给交流蜂鸣器提供放电回路。
非接触式测温仪的设计与制作 田云，黑龙江农业经济职业学院 本文介绍一种采用凌阳公司生产的TN9红外测温传感器来实现红外测温，控制器采用大家熟悉的51单片机。所有物体都会发出红外线能量。物体越热，其分子就愈加活跃，它所发出的红外线能量也就越多。红外线温度仪包括有光学装置，可以收集来自物体的辐射红外线能量，并把该能量聚焦在探测器上。能量经探测器转化为电信号，并被放大、显示出来。红外测温打破了传统的接触式测温模式，它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广，稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点。近年来在汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用。 一、红外测温传感器TN9 红外测温传感器选用凌阳科技公司生产的TN9红外测温传感器，可测量目标温度和环境温度。它采用非接触测温手段，解决了传统测温中需要接触的问题，具有回应速度快、测量精度高、测量范围广以及可同时测量目标温度和环境温度的特点。红外测温模块根据大气状况最远测温距离约 30m，测量回应时间大约为 0.5s，而且，它具备 SPI接口，可以很方便地与单片机传输数据。外型如图1所示，它的基本特性如表1所示。 量程-33-220℃/-27-428℉ 工作温度-10-50℃/14-122℉ 精度±0.6℃ 反应时间1sec 重量8g 电压范围3V- 5V 图1 TN9红外测量传感器外型
1、红外测温传感器引脚 红外测温模块的引脚如图2所示。其中V为电源电压引脚VCC，VCC一般为 3V到 5V之间的电压；D为数据接收引脚，没有数据接收时D为高电平；C为 2KHz Clock输出引脚（这里需要注意，只有为TN9供上电源，C脚就有2KHz的方波信号输出）；G为接地引脚；A为测温启动信号引脚，低电平有效。 图2 TN9红外测温传感器引脚 2、红外测温模块的工作时序 TN9红外模块的工作SPI时序如图3所示。 从时序图可以看出： TN9红外传感器向单片机发送一帧数据共有5个BYTE组成，每个BYTE位的含义如下： Item ：如果为4CH代表此帧测量为目标温度，为66H代表此帧测量为环境温度。 MSB ：数据高八位 LSB ：数据低八位 SUM ：校验位 SUM=Item+MSB+LSB CR ：0DH为结束码 单片机在CLOCK的下降沿接收数据，一次温度测量需接收 5 个字节的数据，这五个字节中：Item为 0x4c表示测量目标温度，为 0x66 表示测量环境温度；MSB为接收温度的高八位数据；LSB为接收温度的低八位数据；Sum为验证码，接收正确时Sum=Item+MSB+LSB；CR 为结束标志，当CR为 0x0dH时表示完成一次温度数据接收。
无线测温系统硬件 需求规格说明书 1 引言 1.1 项目背景 电力设备无线测温在线监测系统主要包括开关柜内母排接头测温、站内输电线路和电缆接头测温，将监测点的接头温度实时上报到变电站后台或远程主站系统进行显示、存储和越上下限预报警处理。当现场的接头接头温度越限和温升过快时，系统会立即主动上报紧急告警信息到站内后台或远程主站系统，由软件系统给出报警并同步向相关责任人发送短信，通知运行值班人员处理。 1.2 文档约定 文档编写风格一致，文档交流采用规范管理，有重要提示或需要特别注意的地方要用红色字体标注以方便阅读，起到提示的作用，所有涉及到开发进行中的变更必须通过文件正式通知，并由开发人员评估变更的可行性，项目需求分析结束后及表示项目设计开始，后续将产生费用，将履行合同和相关协议文档的签署，所签署的文档双方同时保留。 第2 页 2. 综合描述 2.1 主要功能 传感器端主要功能罗列： 1、实时采集变电站内各点的温度值； 2、温度值监测准确，不应有误报或拒报数据的现象；
3、采集的数据通过无线（433MHz 无线模块）发送给接收器端； 4、传感器端采取高能锂电池供电，运行稳定可靠； 5、每个传感器具有唯一的ID号，相互间不会产生干扰，不受高压电磁场干扰，可以将数据准确的发送出来； 6、体积小，重量轻，安装方便，外壳是耐高温缘缘材料，并由绝缘材料密封；（按我公司提供的现有壳体来做） 7、具有软件看门狗技术，不死机，； 8、采用了优化的微功耗工作模式，可以确保设备工作3年以上； 9、无线数据传输200米以上（视距） 接收器端主要功能罗列： 1、RS485数据传输接口，提供面向连接的服务，用于传输接收器 端的数据到PC，同时接收PC 发来的数据进行处理和转发；（附带RS485转433MHZ微波信号、RJ45接口、GPRS信号接口转换器） 2、大液晶显示器，面板上有翻屏按钮和设置按钮，可翻屏查看各 测点温度及电流值以及人工设置485地址等； 3、通过433MHz 无线模块与传感器端设备进行通信，构成星型网络，单个网络容量240 个传感器设备； 4、两路继电器输出，每路提供常开/常闭输出，即可远程控制，也可设置两路超限报警控制两路继电器输出，用于外接报警器或其它设备； 5、一路运行指示灯设备正常工作时周期性闪烁； 6、一路数据收发指示灯，当有数据收发时闪烁； 7、两路继电器状态指示灯，指示继电器当前的状态； 8、设备地址可以远程及本地设置； 9、蜂鸣器报警 10、220V电源供电，带12V电源输出接口 第3 页 3. 接收器外部接口需求 3.1 用户界面
基于单片机的多功能温度检测系统的设计一、引言 随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。温度检测及显示也逐渐采用自动化控制技术来实现监控。本课题就是一个温度检测及状态显示的监控系统。二、系统方案 本系统采用AT89S52 作为该系统的单片机。系统整体硬件电路包括，电源电路，传感器电路，温度显示电路，上下限报警电路等如图1 所示。图中报警电路可以在被测温度不在上下限X围内时，发出报警鸣叫声音。温度控制的基本原理为:当DSl8B20 采集到温度信号后，将温度信号送至AT89S52 中处理，同时将温度送到LCD 液晶屏显示，单片机根据初始化设置的温度上下限进行判断处理，即如果温度大于所设的最高温度就启动风扇降温;如果温度小于所设定的最低温度就启动报警装置。温度控制器的原理图二三、系统硬件设计1.单 片机AT89S52 的介绍 AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器,具有8K 可编Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash，使AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案[5]。AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节Flash，256 字节RAM，32 位I/O 口线,看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6 向量2 级中断结构,全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软
毕业设计（论文） 基于NRF24L01无线温度测量系统的设计 与实现 教学系：信息工程系 指导教师： 专业班级： 学生姓名： 二零一二年六月
附件1 毕业设计(论文)任务书
附件2 毕业设计(论文)开题报告
注：1. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在学院规定时间内完成； 2．设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字； 3．指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标
目录 摘要 (1) ABSTRAC (2) 1 绪论 (3) 1.1 研究背景 (3) 1.2 课题的国内外研究状况 (3) 1.3 本课题的研究内容 (4) 2系统方案分析与选择论证 (5) 2.1 系统方案设计 (5) 2.1.1 系统设计要求 (5) 2.1.2 主控芯片方案 (5) 2.1.3 无线通信模块方案 (5) 2.1.4 温度传感方案 (5) 2.1.5 显示模块方案 (6) 2.1.6 单片机与PC机通信模块 (6) 2.2 系统方案确定 (6) 3 无线温度采集系统的硬件电路设计 (8) 3.1 单片2.4GHz NRF24L01无线模块 (8) 3.1.1 NRF24L01芯片概述 (8) 3.1.2 引脚功能及描述 (8) 3.1.3 工作模式 (9) 3.1.4 工作原理 (9) 3.1.5 配置字 (10) 3.1.6 NRF24L01模块原理图 (10) 3.2 温度采集端 (11) 3.2.1 采集单元 (11) 3.2.2 控制单元 (15) 3.2.3 显示单元 (19) 3.2.4 传输单元 (19)
红外测温仪设计方案 红外测温仪已被证实是检测和诊断电子设备故障的工具。可节省大量开支，用红外测温仪，你可连续诊断电子连接问题和通过查找在DC电池上的输出滤波器连接处的热点，以检测不间断电源（UPS）的功能状态，你可检验电池组件和功率配电盘接线端子，开关齿轮或保险丝连接，防止能源消耗；由于松的连接器和组合会产生热，红外测温仪有助于识别回路中断器的绝缘故障。或监视电子压缩机；日常扫描变压器的热点可探测开裂的绕组和接线端子。 目录 1.红外测温仪的原理构造 2.红外测温仪的分类 3.红外测温仪的技术参数 1.红外测温仪的原理构造 红外测温仪是把从被测物接收的红外线，由透镜经过滤波器聚焦
在检波器上，检波器通过被测物辐射密度的积分，产生一个与温度成比例的电流或电压信号，在此后相连接的电器部件中，把此温度信号线性化，发射率区域的修正，及转换成一个标准的输出信号。原理上有便携式测温仪和固定式测温仪两种，因此，在选择合适的红外测温仪用于不同的测量点时，以下的特征将是主要的：1、瞄准器瞄准器有此作用，测温仪所指的测量块或测量点可以看见，大面积的被测物可以经常不要瞄准器。在小的被测物和较远的测量距离时，瞄准器以透光镜形式带有仪表板刻度或激光指向点是值得推荐的。2、透镜透镜确定测温仪的被测点，对大面积的物体来说，一般带有固定焦距的测温仪足够可以。但在测量距离远离聚焦点时，测量点边缘的图像将不清楚。为此，采用变焦镜更好，在所给予的变焦范围内，测温仪可调整测量距离，新的测温仪带有变焦的可替换镜头，近透镜和远透镜可不需校准复检进行更换。
2.红外测温仪的分类 红外线测温仪三大分类：（1）人用红外线测温仪：额温型红外线体温计（以下简称额温计）是一种利用红外接收原理测量人体的测温计。使用时，只须方便的将探测窗口对准额头位置，就能快速、准确的测得人体温度。（2）工业红外测温仪：工业红外测温仪测量物体的表面温度，其光传感器辐射、反射并传输能量，然后能量由探头进行收集、聚焦，再由其它的电路将信息转化为读书显示在机上，本机配备的激光灯更能对准被测物及提高测量精度。（3）畜牧业动物红外测温仪测温仪：兽用红外线非接触体温计根据普朗克原理，通过准确测定动物体表特定部位的体表温度，修正体表温度与实际温度的温差，便能准确显示出动物的个体体温。
开关柜无线测温系统 一、概述 电力传输系统中，高压开关柜作为其中的核心枢纽部分，起着关键性的作用，如何确保高压开关柜的正常运行是电网里面的一个相当重要课题。 开关柜内部众多的接触点会由于长期的使用导致高温氧化腐蚀、螺栓松动等原因造成接触电阻的增加，从而引起设备的过热、更甚至出现严重事故，因此实行设备运行的温度在线监测是很有必要的。 二、YC无线测温系统描述 YC无线测温系统专门设计用于高压设备的温度在线检测，采用高性价比的无线传输方式。YC系列的开关柜无线测温装置采用无线电传输温度信号，传感器安装在高压设备的最容易产生高温造成事故的螺栓接触点上，并且与接收装置之间无电气连接。在保证开关柜的原运行环境下，提供一种实时、高效、安全可靠的温度在线检测方法。
特征： ★ 采用超外差射频无线技术，工作在315MHz频段；ZigBee模式，工作在915MHz频段★ 直接序列扩频(DSSS)，抗干扰能力更强 ★ 温度传感器一体化结构 ★ 自动传感器识别、无连线、安装简便 ★ 高达65535个无线传感器编址 ★ 极低的传感器耗电，电池寿命：>5年 ★具有低功耗、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作灵活、组网方便等优势。
三、采用上位计算机实现集中温度监测 YC-12无线式温度监测仪，具有一个的RS-485接口，在无中继器的情况下，高达128个监测仪可组成一个测量网络，由上位计算机在线监测个仪器测量的温度。如图： 四、无线温度传感器在室外母线及开关柜测温中的应用
无线温度传感器设计用于室外母线接头和开关接点的温度监测，可用于以下设备的温度测量： ★ 高压开关柜动静触头 ★ 高压电缆接头 ★ 箱式变电站 ★ 高压母线接头 如图：
一、绪论 1.1 课题来源 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一，同时它也是一种最基本的环境参数。人民的生活与环境温度息息相关，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室、农场塑料大棚甚至人们的居室里经常需要对环境温度进行检测，并根据实际的要求对环境温度进行控制。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行。炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分流才能得到汽油、柴油、煤油等产品；没有合适的温度环境，许多电子设备不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。可见，研究温度的测量具有重要的理论意义和推广价值。 随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日益突出，成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求。 本设计要求系统测量的温度的点数为4个，测量精度为0.5℃，测温范围为-20℃～+80℃。采用液晶显示温度值和路数，显示格式为:温度的符号位,整数部分,小数部分,最后一位显示℃。显示数据每一秒刷新一次。 1.2 课题研究的意义 21世纪科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的主流之一，被广泛地应用于生产的各个领域。对于本次设计，其目的在于： （1）掌握数字温度传感器DS18B20的原理、性能、使用特点和方法，利用C51对系统进行编程。
红外测温方法的工作原理及测温仪 (北京化工大学信息科学与技术学院) 摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量 Infrared Thermometer and the working principle of Infrared Temperature measurement (College of Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology) Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principle of blackbody radiation. We discussed the main factors for measurement accuracy, such as reflectance, distance coefficient and environment.Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application. Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; temperature measurement 0引言 在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。 表1常用测温方法对比 测温方法温度传感器测温范围（°C）精度（%） 接触式热电偶-200～1800 0.2～1.0 热电阻-50～3000.1～0.5非接触式红外测温-50～33001其它示温材料-35～2000<1
毕业设计（论文）开题报告表 学生姓名学号090201042 所在学院信息学院专业、班级 指导教师指导教师单位 指导教师指导教师单位 毕业论文题目基于单片机红外测温仪的设计 开题报告内容 选题依据（选题经过，国内、国外研究现状，初步设想及突破点等）红外测温仪在工业领域广泛应用，但由于医用红外测温仪的特殊要求。1989 年以来，热释电耳道式测温仪才成功的用于体温测量，1991 年以后该产品已遍及欧美市场。我国在这方面的起步较晚。 2003 年，由中科院物理研究所王树铎教授研制的“非接触、口腔式红外线电子体温仪”才获得专利授权。在此之前，完全不与人体接触、又满足医疗测量精度要求的体温计还没有面世。 随着医疗技术的快速发展，人们对非接触、快速有效测温技术的需求越来越大，传统的接触式人体测温仪已经不能满足现代医用领域的测温需求。红外测温仪具有安全、可靠、非接触、快速、准确、方便、寿命长等方面不可替代的优势，已被越来越多的医疗行业认识和接受。 2003 年我国遭受非典型肺炎传染性疾病(SARS)，2009 年全球甲型H1N1 流感的肆虐，这些事件的发生，使人们越来越注重公共卫生安全。非接触、高精度医用红外测温仪的研究，对于公共场合、大流量人群的快速检测具有重要的意义，它不仅具有巨大的商业价值，而且具有重大的社会价值。本次设计初步设想是设计一种基于51 单片机的热释电红外测温仪。它以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。红外信号经过光学系统聚焦在热释电探测器上并转变为相应的电信号，此信号经过放大、滤波、A/D 转换，再送到单片机中进行数据的处理、补偿，最后送到液晶显示单元显示。红外测温仪是一种将红外技术与微电子技术结合起来的一种新型测温仪器，它通过将被测物表面发射的红外波段辐射能量通过光学系统汇聚到红外探测器件上，使其产生一个电压信号，该信号经过放大、滤波、模/数转换后送到微控制器中进行温度补偿与数据处理，最后将目标温度值以数字形式显示在显示屏上。
红外测温仪 技 术 案
北京市科海工业自动化仪器有限公司 2018年01月19日 一．概述 1、设备名称和型号： 1）设备名称：红外测温仪 2）设备型号：WFD-600-GZ 2、测温仪表简介： WFD-600-GZ系列红外测温仪是一种智能化、高精度、非接触式数字显示测温仪表，具有测温速度快、使用寿命长等优点。它利用被测物体的红外辐射能量精确测量物体的温度，测量距离与被测目标的大小成正比。仪表显示读数直观，可配置各种接口、性能稳定、操作简单，安装与调整便。 WFD-600-GZ型红外测温仪,是可根据用户需要定做不同温度段的测温仪，测温仪具有较高的灵敏度，测斑适中。同时根据现场需求，设备配有冷却装置，能够快捷、安全、稳定的测量被测物温度。 二．技术指标 1、供电电压：交流220V供电，50Hz，20W或24V/DC 2、测温围：900～2000℃ 3、输出信号：4-20mA和RS485标准信号 4、测量精度：±1％满量程 5、重复精度：±0.2％满量程 6、响应时间：＜1秒（根据现场条件可调整） 7、距离系数：L/D=100 8、显示式：4位LED发光数码管显示平均值、峰值、实时值（选其中一种） 9、温度分辨率：1℃
10、工作波长：0.7～1.1μm或1.1～1.7μm 11、辐射系数：0.1～1.0连续可调 12、气源压力：0.2～0.6MPa 13、气源流量：4～6m3/h 14、使用环境：见表一 15、重 三．技术特点 1、具有光学瞄准系统，采用固定焦距加分划板瞄准，可以便找到被测目标 确保测量位置准确。 2、红外测温仪探头自身耐环境温度达90℃，这就大大延长了使用寿命。 3、显示式具有实时值、平均值、峰值和自动环境温度补偿。 4、电路采用8位单片机作中央处理器并采用CMOS电路，使整机工作电流 小，工作稳定可靠。 5、输出接口：4-20mA(对应围可设定)连接到PLC或RS485信号连接大屏 幕显示器。 6、红外测温系统结构简单，由红外探头、信号处理器、信号电缆组成。 7、设计成分体结构，避开高温区，维修调试便。 8、测温探头带有气源冷却装置，减少物镜灰尘，保证测量精度。 9、红外测温探头工作在短波段，对窗口污染有较好的适应性，窗口透过率 降低36%，测温示值仅降低4%。
西安邮电大学 专业课程设计报告书 系部名称：光电子技术系 学生姓名： 专业名称： 班级：光电 实习时间：2013年6月3日至2013年6月14日
基于物联网的无线温度监控系统 【一】项目需求分析 承温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。温度是物联系统中一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着各类物联网的监控日益改善，各类器件的温度控制有了更高的要求，为了满足人们对温度监控与控制，本文设计了物联网家居系统中基于单片机的无线温度监控系统。随着信息科学与微电子技术的发展，温度的监控可以利用现代技术使其实现自动化和智能化。本次设计要求利用单片机及zibbee无线传输模块实现无线温度监测系统，实现温控范围调节及其超温范围报警 【二】实施方案及本人担的工作 1 .系统总体方案描述 系统设计分为2个部分，第一个部分实现温度的检测、显示和发送，第二个部分为数据的接收和显示。第一个设计模块中，利用单片机STC89C52控制温度传感器DS18B20定点检测和处理温度数据，并将当前温度显示在数码管上，接着单片机将采集的温度数据发送给单片机，再通过单片机控制，并将对接收到的温度数据进行一定的转换和处理，然后存放在寄存器中，等待下一步处理，再经过无线发送无线zigbee模块将显示的数据打包发送给第二个模块。第二个设计模块中，同样利用STC89C52单片机作为控制主体，先控制zigbee无线接收模块接收第一个模块发送的数据，然后将接收到数据在上位机上显示，整个过程就是这样。 2. 系统硬件构成 系统硬件方面主要由单片机最小系统，温度传感器DS18B20，4位共阳极数码管，还有zigbee无线收发模块,上位机显示模块组成，目的在于实现温度的准确检测和无线收发所检测的温度数据。 3.单片机最小系统设计 单片机最小系统的设计主要有五个部分组成，电源电路，复位电路，晶振电路，串口电路和控制主体的STC89C52单片机。 电源电路由一个六脚的按键开关，一个1K的电阻，一个10uF的极性电容和一个显示电路供电状态的发光二极管组成。开关为了适应各种情况下能够方便供电，开关外接有一个USB接口和一个DC-5V的标准电源接口作为供电设备使用。除此之外还设计了一个外接电源接口。电源电路如图2所示。
一种多点测温系统的设计 1 温度传感器DS18B20 介绍DALLAS 公司单线数字温度传感器DS18B20 是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。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 支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在- 10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12 位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms 和750ms 内将温度值转化为9 位和12 位的数字量。每个DS18B20 具有唯一的64 位长序列号，存放于DS18B20 内部ROM 只读存储器中。DS18B20 温度传感器的内部存储器包括1 个高速暂存RAM 和1 个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL 和结 构寄存器。暂存存储器包含了8 个连续字节，前2 字节为测得的温度信息，第 1 个字节为温度的低8 位，第 2 个字节为温度的高8 位。高8 位中，前4 位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第 3 个字节和第 4 个字节为TH、TL 的易失性 拷贝；第5 个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复 位时被刷新；第6、7、8 个字节用于内部计算；第9 个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1 列 出了温度与温度字节间的对应关系。 2 系统硬件结构系统分为现场温度数据采集和上位监控PC 两部分。图1 为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC 机而独立工作。增加 上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集部分 采用8051 单片机作为中央处理器，在P1.0 口挂接10 个DS18B20 传感器，对10 个点的温度进行检测。非易失性RAM 用作系统温度采集及运行参数等的缓 冲区。上位PC 机通过RS485 通信接口与现场单片微处理器通信，对系统进行
毕业设计文献综述 电气工程与自动化 无线温湿度检测系统设计 摘要：随着无线传感网络的发展，环境的监测在各个领域有着广泛的应用，同时，无线传感网络也在传感器的进步下显得更加实用化。针对分散节点温湿度的检测，设计一种基于单片机的无线温湿度监测系统。该设计采用C8051F330单片机为核心的控制器，以温湿度传感器HU-10S、无线收发模块nRF24L01、串行通信模块为辅助，完成对温湿度的实时监测。 关键词：监测系统；无线；温湿度测量； 近年来，随着传感器、计算机、无线通信及微电机等技术的发展和相互融合，产生了无线传感器网络[1]。无线传感器网络是目前国内外的研究热点,具有相当广阔的应用前景。但是,传感器网络要实现实用化,还有许多基础性问题和关键部件需要解决。无线传感器网络的实用化离不开传感器技术的进步。而目前无线传感器网络的的主要领域有这么几个方向：军事应用、环境应用、医疗应用、建筑及城市管理和公共安全与反恐。 例如美国Crossbow公司2005年第四季开展了一项利用无线传感器网络对狙击者进行定位的课题。预先在传感器节点上布设听觉感觉器,根据狙击时声响传到不同传感器节点的时间差,对狙击点进行联合定位[2]。这类传感器可以在大型集会前提前布置,不需长时间待机,而目前的技术足以满足传感器在体积方面的需求。在我国，无线传感器网络在农业方面的应用很多,但主要集中于测量空气温湿度,缺乏对于如土壤温湿度、CO2 浓度的研究,这将是今后进行的一个重要方向。 无线传感器作为传感器发展的一个新的方向越来越受到重视, 无线传感器网络作为无线传感器的应用随着技术的发展、完善和成熟, 将更加趋于实用, 在特殊领域, 它有着传统技术不可比拟的优势, 同时也必将开辟出不少新颖而有价值的商业应用。 用于检测温湿度的无线系统，具有简便、可靠的特点，具有可扩充性并且成本较低，是本系统的最大的意义。针对不同的地点，可以将其稍作变动，就可以达到不同的效果。如在家庭中，还可以用于检测天然气是否有泄漏、是否有人进入家中行窃。又如实验室中，则可以改为检测实验室内的有无烟雾等。温湿度的测量在农业生产的大棚管理，仓库粮食存储管理，生产制造行业，气象观测，恒温恒湿的空调房科研及日常生活中被广泛应用。可以说温湿度是影响日常的生产生活以及科研的一个很重要的因素。目前我国许多领域例如农业生产等仍采用测温仪器与人工抄录、管理结合的传统方法，这不仅效率低，而且会由于判断失误和管理不力造成很多严重损失。 本系统利用传感器进行数据采集，在C8051F330单片机中对数据进行处理，并同时使用nRF24L01
非接触式红外测温仪设计 摘要 温度测量技术应用十分广泛，而且在现代设备故障检测领域中也是一项非常重要的技术。但在某些应用领域中，要求测量温度用的传感器不能与被测物体相接触，这就需要一种非接触的测温方式来满足上述测温需求。本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。 红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。与传统的测温方式相比，具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。 本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法，提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。详细介绍了该系统的构成和实现方式，给出了硬件原理图和软件的设计流程图。该系统主要由光学系统、光电探测器、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。STC89C51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值再通过LED把结果显示出来。 关键词: STC89C51单片机，红外测温，LED显示
THE DESIGN OF NON－CONTECT INFRARED THERMOMETER ABSTRACT The technology of temperature measurement is used widespread, and it also important in the modern equipment failure examination field. But in some application domains, we needn’t the sensor contact with the measured object which used in temperature measurement, this needs a kind of non-contact temperature measurement to satisfies the demand and the design of this infrared thermometer is also based on the demand. Infrared thermomter, it uses the blackbody radiation laws as the theories foundation, it is the outcome that the optical theories and micro-electronics learn a comprehensive development. Compared to the way of traditional temperature measurement, it has a series of merits, such as short in response time, non-contact, noninterference to temperature field, long useful time and convenient operation, etc. The paper introduces the basic principle of infrared thermometer and the method of realization, puts forward infrared trermometer system with the STC89C51 MCU as the CPU. The paper introduces the composing and the method of that system in detail, and gives the hardware principle diagram and the design flow chart of the software. The system formed by the optical system, photoelectron detector,display and output partially. The optical system collects the infrared radiation energy of the object in its field of view, the infrared energy focusing on the instrument and transforms to the corresponding electrical signal. The STC89C51 MCU is used to start the temperature survey, data receive, count the value of the object temperature based on the arithmetic with in MCU and the result is displayed on LED.
1. 概述 HCWS无线测温系统是专门设计用于高压带电体的运行温度实时监测，该系统采用前沿的无线组网技术设计，实现了高压带电体温度远距离遥测。本产品密封性能良好，室内外均可安全使用。系统具有低功耗、等电位测量、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作灵活、组网方便等优势。 2. 技术特点 (1) 采用2.4G 频段，工作在2400～2483.5MHz（ISM）频段。 (2) 直接序列扩频（DSSS），抗干扰能力更强。 (3) 温度传感器采用LTCC内置天线，体积最小。 (4) 极低的传感器耗电，电池寿命：＞ 5 年。 (5) 高达65535 个无线传感器编址。 (6) 自动传感器识别，无连线，安装简便。 (7) 传输距离：传感器与主机之间小于80米。 3. 高压开关柜射频无线测温系统结构 通过连续监测高压开关柜内触点或电缆接头的运行温度， 可确定触点和接头处的过热程度， 当发生超温或温度变化率越限时， 系统能够及时发出预警指示。 HCWS系统采用一台中心监测计算机，通过RS485工业总线，连接HCWS无线温度监测仪，每台HCWS都具有一个RS485接口，在无中继器的情况下，多达128个HCWS无线温度监测仪可组成一个无线遥测网络，每台HCWS无线温度监测仪相当于一个无线接入点，它可接入6‐18只无线温度传感器（户外空旷地域可以接入32到64只），系统的中心计算机在线监测所有HCWS无线温度监测仪所测量的温度。 4. 无线射频温度传感器 4.1 温度传感器工作原理 HCWS无线温度传感器用于测量高压带电物体表面的温度，如高压开关柜内的裸露触点、母线连接处、户外刀闸及变压器等的运行温度。无线温度传感器是由温度传感器、测量电路、单片机控制电路、无线调制接口和供电电路组成，如图4‐1 所示，传感器将温度信号通过2.4G无线网络发送到无线温度监测仪。 4.2 无线温度传感器性能指标 (1) 温度测量范围：‐55～+125。 (2) 精度：±0.5℃(‐20～+80℃)。
课程设计报告（2010 —2011 年度第2学期） 题目：基于DS18B20的多点温度测量系统 院系： 姓名： 学号： 专业： 指导老师： 2011年5 月22 日
目录 1设计要求…………………………………………………………………………2设计的作用、目的………………………………………………………………3设计的具体实现…………………………………………………………………. 3.1系统概述……………………………………………………………………. 3.2单元电路设计与分析……………………………………………………… 3.3电路的安装与调试…………………………………………………………4心得体会及建议………………………………………………………………… 4.1心得体会…………………………………………………………………… 4.2建议…………………………………………………………………………5附录………………………………………………………………………………6参考文献…………………………………………………………………………
基于DS12B20的多点温度测量系统设计报告 1设计要求 运用DS12B20温度测量芯片实现一个多点温度测量系统，要求如下： （1）．测量点为两点。 （2）．测量的温度为-40~+40°C （3）．温度测量的精度为±0.5°C （4）．测量系统的响应时间要小于1S。 （5）．温度数据的传输方式采用串行数据传送的方式。 2 设计的作用、目的 通过本设计可以进一步了解熟悉单片机的控制原理以及外设与单片机的数据通信方法，尤其是串行通信方法以及单片机与外设间的接口问题。 本设计旨在提高学生的实际应用系统开发能力，增长学生动手实践经验，激起学生学以致用的兴趣。 3设计的具体实现 3.1系统概述 本系统分为温度采集模块、核心处理模块、控制模块和显示模块。温度采集模块由DS18B20温度测量芯片构成，它负责测量温度后将温度量转化为数字信号，传输到数据处理模块；核心处理模块由AT89S52单片机组成，它负责与温度采集模块进行数据通信、对数据进行操作处理已经对各种外设的响应与控制；控制模块由几个按键组成，实现对测量点的选择以及电路复位的操作；显示模块由一块四位的八段译码显示管和驱动芯片组成，它的作用是显示测量的温度值。 系统模块组成图：
无线传感网络技术 课程实训 温湿度检测系统的设计与实现院（系）名称电子与信息工程学院 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 起止时间：2017.6.26—2017.7.14
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电子与信息工程学院教研室：软件工程
目录 第1章绪论 0 1.1系统的开发背景 0 1.2开发工具 0 第2章需求分析 (1) 2.1调研情况 (1) 2.2 模块划分 (1) 2.3 系统原理图 (1) 2.4 系统性能需求 (1) 第3章系统概要设计 (2) 3.1系统总体结构设计 (2) 3.2模块的创建 (2) 第4章硬件设计 (3) 4.1 DHT11温度湿度传感器电路设计 (3) 4.2 晶振电路和复位电路设计 (3) 4.3 LED数码显示模块设计 (3) 4.4 报警模块设计 (4) 4.5 主程序设计 (4) 4.6 LED显示子程序设计 (4) 第5章系统的测试 (6) 5.1 系统安装接线图 (6) 5.2 调试与结果 (6) 第6章总结 (6) 参考文献 (7) 附录程序 (8)
第1章绪论 1.1系统的开发背景 随着科学技术的快速发展，人类社会已取得了巨大进步！在居家生活、工农业生产、环保、气象、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的湿度和温度进行测量及控制。传统的方法是用温度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的场所进行换气、降温和去湿等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性相对较大。随着生产的发展急需一个含有微型计算机或微处理器的测量仪器，由于它拥有对数据存储，运算逻辑判断及自动化的功能，有着智能作用等优点，一个低成本和具有较高精度的温度湿度检测器将在许多领域代替人工操作，自动不间断检测环境温度和湿度。目前市场上普遍存在的温湿度检测仪器大都是单点测量，而且温湿度信息传递不及时，精度达不到要求，不利于控制者根据温度、湿度变化及时做出决定。为此，本设计开发了一种能够同时测量多点，并实时性高、精度高，通过显示器显示温湿度信息，并能进行温湿度超限报警的测控产品。 本文设计的是基于单片机的室内温湿度检测与报警系统，运用温湿度传感器进行温度和湿度的检测，该仪器具有测量精度较高、硬件电路简单、并能很好的进行显示，可测试一定范围室内环境温湿度的特点。省去了人工检测的繁琐、耗时的过程，随时通过检测器的显示器进行读数，既方便，又快捷。 1.2开发工具 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS八位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器，使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。 LED数码管是现在电子设计中使用相当普遍的一种显示设备，每个数码管由7个发光二极管按照一定的排列结构组成，根据七个发光二极管的正负极连接不同，又分为共阴极数码管和共阳极数码管两种，选择的数码管不同，程序设计上也有一定的差别。 编程采用Keil C 软件，使用C语音。
红外测温仪系统 1. 引言 温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。因此，实现对温度的实时测定就显的十分重要。然而，传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。但是，在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的。因此，红外测温仪具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。 图1 红外测温仪的测温图 2. 红外测温仪系统原理 2.1红外测温原理 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。 由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理： ()1 ex p 251-= -T c c T P b λλλ （1） 其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度； λ—波长； T —绝对温度；