摘要
温度是工业生产和日常生活中最常见的参数之一，对温度的精确测量和控制具有重要意义。为此，本文以AT89S51单片机为处理核心进行了多点温度监控系统的下位机设计，详细阐述了系统的硬件及软件设计方法。该设计使用DS18B20数字式温度传感器进行多点测温，通过RS232串口实现单片机与PC机之间的数据交换，实现各温度点的实时测温及根据上位机的温度设定值完成对其中一点温度的控制。此系统具有测温电路简单、连接方便、转换速度快、为上位机监控部分可实时传送温度信号、控制精度高等优点，因此，具有较广泛的应用前景。
关键词：AT89S51；多点温度测量控制；DS18B20；RS232
Abstract
Temperature is one of the most familiar parameters in the industrial production and daily life. Therefore, this paper designs the under-bit machine of multi-point temperature monitoring system with the 89S51 SCM as the processing core. It elaborates hardware and software design method in detail. The system uses the DS18B20 digital temperature sensor to measure multi-point temperature. Through the RS232 serial port it can exchange data between the SCM and PC.Each point of temperature can be measured on time and one point of it can be controlled according to the temperature settings transmittd by up-bit machine. Based on the advantages that this system has the simple temperature measurement circuit, the convenient connection, the quick change speed, the real-time transmission of temperature signals for up-bit machine, the high precision control , therefore, it will have very good application value.
Keywords: AT89S51; multi-point temperature measure and control; DS18B20; RS232
目录
第1章绪论 (1)
1.1课题背景 (1)
1.2 多点温度测控系统的发展现状 (3)
1.3论文内容与安排 (6)
第2章系统的方案论证与可行性分析 (8)
2.1 任务分析 (8)
2.2 硬件总体方案设计 (9)
2.3 软件总体方案设计 (10)
2.4 系统方案可行性分析 (11)
第3章多点温度测控系统硬件系统设计 (13)
3.1 温度传感器DS18B20 (13)
3.1.1 DS18B20的结构 (13)
3.1.2 DS18B20的主要特点 (14)
3.1.3 DS18B20的测温原理 (15)
3.2 单片机最小系统设计 (15)
3.3 多点测量电路设计 (17)
3.4 控制电路的设计 (19)
3.4 电平转换和串口通信电路的设计 (20)
3.4.1 电平转换 (20)
3.4.2 串口通信 (21)
第4章多点温度测控系统的软件方案设计 (22)
4.1 读序列号子程序的设计 (22)
4.2 温度转换子程序的设计 (23)
4.3 温度读取子程序的设计 (24)
4.4 串口通信子程序的设计 (25)
4.5 控制部分子程序的设计 (26)
第5章系统调试 (27)
5.1 硬件部分调试 (27)
5.2 软件部分调试 (28)
5.3 系统联调 (29)
结论 (32)
社会经济效益分析 (34)
参考文献 (35)
致谢 (37)
附录Ⅰ 电路原理图 (38)
附录Ⅱ 读取DS18B20序列号程序清单 (39)
附录Ⅲ 温度测控程序清单 (43)
附录Ⅳ 元器件清单 (55)
第1章绪论
温度在现代社会中成为一个很重要的物理量，人们可以根据温度来调节个人的生活行为，气象工作者可以根据温度变化范围来提供可靠的天气预报。在工农业生产中，人们根据温度值来调节生产过程。因此，准确的温度测量和控制在现代化的社会生产中具有重要的研究意义。
1.1课题背景
现代社会中，温度控制的应用越来越多。温度是与人们的生产生活密切相关的一个物理 ,因此产生了各种各样的温度测方法，在工业领域内 ,对温度的测控十分广泛。在很多工业应用的场合下，环境非常恶劣，人工直接操作仪表很不现实 ,采用有线数据通信的方式也有限制，在数据记录上也需要人工抄写，因此需要一种无线隔离的操作方式。而在实际温控过程中既要求系统的稳定性,又要求快速性。下面仅就在社会生产和生活中用处比较广泛的几处应用加以阐释。
1.在电子设备设计中，为防止系统损坏或性能降低，大都安装了用于监视危险温度的传感器，在多个热点的系统中需要进行多点温度测量。微处理器（CPU）和数字信号处理器（DSP）为高速芯片，可能产生过热即危险温度。另外一个热源是安装在机箱后部散热器上的功率器件。风扇是用来散热的，但它的长时间运转也会造成过热。在每一处都有放置一个温度传感器可以单独监视每一处温度，任一处温度超出了安全范围，系统就可以通过减低时钟速度或关掉系统电源等手段防止发生问题。
2.建筑节能是世界建筑技术发展的大趋势，我国目前在该领域的技术还是相当落后。使用一种基于总线的和一线制数字的温度传感器测控系统 ,可以应用在建筑暖通空调系统中,既能最大限度地达到节能的目的,又能很好地满足人们对室内热环境智能化的要求。单总线数字式温度传感器有着独特的单总线接口,可以在一条线上接多个传感器 ,从而克服了模拟温度传感器与微机接口时的灯转换等缺点。它具有测温精度高、抗干扰能力强、成本低、体积小等特点。其具有良好的通用性,可以解决建筑的温度测控问题 ,并利用总线的特殊优势解决了远距离多点测量
问题 ,网络传输实时性好。
3.金属粉末注射成型技术 (Metal Injection Molding) 是近年来粉末冶金学科和工业中发展比较突出的领域。其基本工艺过程是：将微细的金属或陶瓷粉末与有机黏结剂均匀混合成为具有流变性的物质，采用先进的注射机注入具有零件形状的模腔形成坯件，采用新技术脱除黏结剂，并经过烧结使其高度质密成为制品，必要时还可以进行后处理。
因此，温度控制精度的高低直接影响到产品的质量及使用寿命，研究和设计高性能的温度控制系统具有非常重要的意义。使用数字式DS18B20温度测控系统不仅可以应用到连续烧结炉的多点温度控制，还可以应用到其他工业对象的温度控制，比如冶炼高炉，工业窑炉等；而且成本低，可靠性高。
4.某大型飞机洞库线道长 ,环境复杂 ,由于其存储有重要的军事物资 ,对其
温度、湿度、油分子浓度、火警等信号进行综合监测是一项重要的任务。使用温度监控系统采取了微机与现场总线技术 ,不但节省了布线费用 ,而且由于布线简单 ,降低了系统巡检的故障率 ,提高了其精度及可靠性。多点温度综合监测与报警系统经某飞机洞库使用证明 ,其布线简单 ,提高了系统抗干扰能力 ,使用成本比购买
传统的单个温度表及需长距布线节省数万元 ,且便于更新换代 ,实现了数据的远
距传输与信息化管理。
5.为满足日益增长的蔬菜市场需求，提高人民的生活水平，现代农业生产中大量采用温室进行蔬菜等农作物培育。其中温度监测是控制农作物生长的关键因素，由于不同温室中的农作物生长所需要的温度不同且要求稳定在一定的温度范围内。仅仅是依靠人工管理存在温度调节不及时、不准确，影响作物生长及人力资源浪费等问题。
温室智能温度控制系统采用基于DS18B20和LPC2132，具有多点温度监测控制、对异常情况进行记录并可调用历史数据进行分析的优点，能满足作为温室温度监测控制系统要求。并且采用的单总线温度传感器DS18B20可以直接输出数字量，不需要A/D转换，与微处理器容易接口，能够有效的解决硬件电路复杂，软件调试复杂的问题。
1.2 多点温度测控系统的发展现状
在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。无论人们生活在哪里,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,工业发展和是否能控制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,绝大多数的工农业领域都不得不考虑温度的因素。温度对于工业如此重要,由此推进了温度测控系统的发展。
温度测量早期依靠简单的物理式热胀冷缩来实现,它所能够测量的温度精确度是有限的。后来，人们发明的各种各样的温度测量装置。
为保证生产、生活的质量，温度的精确控制是必要条件。因此，温度控制仪器的开发和应用也具有十分重要的意义。目前，常用的几种温度控制仪器有：
1.电接点温度表温度控制
电接点温度表的检测部分与指示部分合为一体, 利用此表构成的温度控制系统的框图如图1.1所示。
设定温度
电接点温度表电加热器
图1.1 采用电接点温度表构成的温度控制系统框图
将电接点温度表直接安装在需要控温的装置中, 它既能检测装置中的实际温度, 又能显示其温度。
2.位式温度显示调节仪温度控制
温度显示调节仪的测温元件与显示部分是分开的, 用此仪表控制温度不仅可以远距离观察加热装置的温度, 而且控温精度较高。温度显示调节仪有指针式和数字式两种。数字式与指针式温度仪表相比, 具有观察方便、读数清晰、无视差、精度高、可靠性好、稳定性强及抗震性好等优点, 因而得到了较广泛的应用。温度显示调节仪根据调节形式不同, 又可分为二位式、三位式、PID 式等多种类型。由位式温度显示调节仪构成的温度控制系统框图如图1.2所示。
图1.2 采用二位式温度显示调节仪构成的温度控制系统框图
将测温元件（热电阻或热电偶）安放在需要控温的装置中, 而将位式温度显示
调节仪安装在电气控制台面上。测温元件将检测的实际温度信号输入温度仪表, 此
信号与表内已设定好的控制值进行比较, 温度仪表输出继电器触点信号, 以控制加
热器工作, 从而达到控制温度的目的。由三位式温度显示调节仪组成的控制电路原
理图如图1.3所示, 其中, TH 、TL 分别为温度表的上、下限常闭触点。此电路的控
温原理与电接点温度表控温电路基本相同。 高中低高中低
电
源热电偶+TL
TH 电加热器
图1.3 采用三位式温度显示调节仪构成的温度控制系统原理图
在控温系统工作之前, 首先要进行温度设定。通过调整电接点温度表上的温度
设定钮, 将表上的设定指针调到所需控制的温度范围。控制范围在表的指示范围内
根据需要可任意设定。温度控制原理是: 接通选择开关, 当加热装置内的温度低于
温度表设定的下限值时, 电接点温度表的下限常闭触点闭合, 电加热器开始加热。
当装置内的实际温度上升到等于温度表设定下限时, 触点断开，但由于接触器的常开触点闭合自锁, 加热器仍然加热, 温度继续上升, 当装置内的温度达到温度表设
定上限值时, 上限常开触点闭合, 中间继电器的常闭触点断开, 加热器断电, 停止
加热。当装置内的温度下降而低于上限值时, 加热器仍不能加热。当温度下降到低
于温度表设定下限值时, 加热器才又开始加热, 这样如此循环即可实现区间温度控
制。
设定温度
位式温度显示调节仪 测温元件 电加热器
采用电接点温度表控制温度, 方法简单, 所用部件少, 成本低, 但由于此表的测温元件与指示表盘合在一起, 给观察加热装置的实际温度带来不便, 另外电接点温度表有惯性, 控温误差较大。因此, 这种方法常用在对温度控制要求不高的场合。
3.PID连续电流输出温度显示调节仪温度控制
利用此温度仪表构成的控温系统框图如图1.4所示。PID 温度显示调节仪具有比例(P)、积分(I)、微分(D) 调节规律。比例动作能实现没有振荡的平滑控制, 积分动作能进行自动修正偏移, 微分动作能对干扰进行快速响应。因此这种调节方式既能快速进行调节, 又能消除静差, 还可以根据偏差的变化及方向进行超前调节。若P%（比例带）、I（积分时间）、D（微分时间）这3个参数合理选择,可实现理想的调节质量。控温原理如下: 通过测温元件（热电阻或热电偶）检测到的实际温度与PID 仪表已设定好的控制温度进行比较, 使PID 仪表输出具有P、I、D 调节规律的直流电流（0～10mA 或4～20mA）信号, 供给可控硅电压调整器, 调整器输出的脉冲信号控制可控硅导通角的大小, 以改变电加热器的加热功率, 从而使控温装置的实际温度与温度仪表设定值基本一致。另外, 图1.4 所示控温系统中的PID温度显示调节仪和可控硅电压调整器也可以用具有二者功能为一体的仪表来代替。一体化仪表直接输出脉冲信号控制可控硅, 对控温装置的温度进行控制, 它具有体积小、使用方便的特点。这种温度控制系统反应灵敏、控温精度高, 并且若用可控硅元件取代接触器, 消除了机械触点, 会使控制系统的寿命更长, 可靠性更高。此法适用于对控温要求较高的场合。
设定温度
测温元件PID温度显示调节仪可控硅电压调整器可控硅元件电加热器
图1.4 采用PID连续电流输出温度显示调节仪构成的温度控制系统框图
4.电压输出温度显示调节仪温度控制
电压输出温度显示调节仪和固态继电器构成的温度控制系统如图1.5所示, 图中加热器为单相的。温度仪直接驱动一支固态继电器(SSR) , 便可进行大容量的控制。当加热器为三相时, 仪表的输出驱动3只固态继电器, 固态继电器输入端可串联或并联, 而加热器可接成三角型或星型, 另外还要加上相配套的散热器进行散
热。这种控温系统适用于电加热器的容量较大时的场合。
温度
显示调节仪SSR
交
流
电
源
电加热器
压敏电阻
图1.5 采用电压输出的温度显示调节仪构成的温度控制系统框图现代社会中，人们对控制的要求更加严格，需要控制系统朝着快、准、稳的方向发展。许多新测量设备的性能指标放在以前，简直是不敢想象的。
温度测量方法的发展和技术的创新，使得人们对温度的测量更加准确和方便。在社会生产许多场合，只有对温度的精确的测量，才能保证精确的控制。多点温度测控系统未来的发展前景十分广阔，温度测控技术的发展趋势随着传感技术、计算机技术和自动控制技术的不断发展，计算机的应用将由简单的以数据采集处理和监测，逐步转向以知识处理和应用为主。除了硬件控制设备的不断完善，软件系统的研制开发也将不断深入完善，其中主要以专家系统为代表的智能管理系统已取得了不少研究成果。近些年来神经网络、遗传算法、模糊推理等人工智能技术在温度测控领域得到了不同程度的应用。此外，神经网络方法采用黑箱方法能把复杂的系统通过有限的参数进行表达，但神经网络方法也存在着明显的缺陷，即需要大量的历史资料，否则在进行外推和演绎时可靠性明显降低。
随着网络通讯技术的发展，地区之间甚至跨国之间可以通过互联网进行远程控制和管理。我国土地辽阔，气候复杂，工农业生产发达，但是整体水平较低，利用现代化网络技术进行在线和离线温度测控服务，从长远看是未来的发展趋势所在。
1.3论文内容与安排
本论文共分6章。第1章绪论，介绍多点温度测控系统的背景和发展现状。第2章针对该课题的任务进行具体方案论证和可行性分析，包括硬件方案和软件方案的设计和分析。第3章介绍数字温度传感器DS18B20测温的硬件系统电路设计。包括单片机最小系统、多点测量电路部分、控制电路、电平转换电路和串口通信电路等。第4章阐述了多点测温系统的软件设计，包括读序列号子程序、温度转换子程序、温度读取子程序、串口通信子程序、温度控制等。第5章介绍软硬件调试的步
骤和故障分析，最后得出结论并作社会经济效应分析。
第2章系统的方案论证与可行性分析
通过第一章的介绍，对温度测量，温度控制已经有了一定的了解，本次设计的温度测控系统是对温度测量和控制的结合。下面将根据温度测控系统的特点和功能具体介绍温度测控系统的硬件和软件的总体设计方案，硬件总体设计方案介绍了组成测控系统的各部分电路，以及各部分电路的主要功能。软件总体设计方案介绍了总体设计的流程图以及各部分功能模块的设计思想。最后，对方案的技术可行性进行了论证分析。
2.1 任务分析
毕业设计的任务分析如下：
1.掌握数字温度传感器DS18B20测温的基本原理；
2.设计基于DS18B20的多点温度测量系统的硬件电路；
3.学习并应用单片机设计编写温度测量系统的温度采集、数据处理和串口通信、温度控制等汇编程序。
从上述的分析可知本次设计是设计一个基于DS18B20的多点温度测量系统，主要包括硬件电路设计和软件程序设计。
按照系统设计功能的要求，可以确定设计系统由单片机、测温电路、控制电路、电平转换电路组成，系统硬件的单片机使用AT89S51单片机，温度传感器使用美国DALLAS公司最新推出的DS18B20数字式温度传感器。采用DS18B20可使测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少、转换速度快、与微处理器的接口简单。
对于软件设计，为进行数据处理和控制功能，采用模块化设计方法，用51系列单片机汇编语言设计相应的子程序，完成数据采集、处理、传送等功能。在满足需求条件下，为控制两点测温过程而设计的软件和硬件，要达到软硬件相结合,智能化设计的目的，硬件电路是系统的结构框架，是软件的载体，软件是系统的内核，通过硬件来进行具体操作，因此软硬件相互配合，共同完成各种功能。
2.2 硬件总体方案设计
经过任务分析，具体的硬件方案设计如下：
本设计中以DS18B20为传感器、AT89S51单片机为控制核心组成的接口电路图如图2.1所示。用2只DS18B20同时测量2路温度（视实际需要还可扩展通道数）。AT89S51单片机P3.3口接单线总线。
图2.1 系统硬件结构框图
该方案主要包括以下几大部分：
1.单片机最小系统
单片机最小系统包括单片机芯片，时钟电路和复位电路。时钟电路用于产生单片机工作时所必须的时钟信号。AT89S51单片机的内部电路在时钟信号控制下，严格地按时序执行指令进行工作；复位操作是单片机的初始化操作，只需给单片机的复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平就可以使单片机复位。
2.测温部分
本部分采用DS18B20和AT89S51单片机的单总线结构，主CPU经过单线接口访问DS18B20的主要工作流程为：对DS18B20进行初始化，ROM操作命令，温度转换和温度读取，数据处理等操作命令。主CPU对ROM操作完毕，即发出控制操作命令，使DS18B20完成温度测量并将测量结果存入高速暂存器中，然后读出此结果。
3.控制电路部分
该部分通过单片机的P口输出的高低电平来控制加热电阻的通断，当P口输出
低电平时，加热电阻通电，周围的温度缓慢升高，DS18B20测得的温度值也升高；当P口输出高电平时，加热电路断开，温度回落。
4.电平转换与串口通信部分
由于单片机的TTL电平与计算机要求的232电平并不兼容，故使用MAX232芯片对电平进行转换，转换后的电平通过串口与计算机进行串口通信。
2.3 软件总体方案设计
测温系统的硬件电路确定之后，测温系统的主要功能将依赖于软件来实现。研制一个复杂的测控系统，软件研制的工作量往往大于硬件。
本系统的主要软件思想是这样的：
下位机软件主要是完成与上位机的串口通讯，接受监控系统的指令，实现多路温度数据采集和实时上传数据。下位机的程序采用串口查询的方式，从而能够实现上位机指令对单片机的实时控制，节省CPU的资源。
此测控系统的下位机程序部分功能的实现是由上位机进行控制。当单片机上电后，开始对整个下位机系统初始化，设置定时器和串口工作方式。然后单片机便总是处于等待状态，直到上位机发送控制指令给单片机后，单片机进入接受命令程序。上位机发给单片机的第一个指令是06H，这条指令的作用是测试串口通信。当单片机接收到数据后便回复数据FF，若上位机接收的数据为FF时，则表明串口通信成功，之后单片机又处于等待状态。上位机发送的测温命令为05，当单片机接收到该指令后，温度传感器开始进行测温，并且数据开始实时上传。在整个测量过程中，上位机对下位机发送温度控制的命令，设定一个温度值，下位机接收到该指令后，将温度传感器内存单元中的数据与该指令进行比较，若不相等，便进入温度控制部分。
系统操作的总体流程图如图2.2所示。
图2.2 软件总体流程图
2.4 系统方案可行性分析
本文所设计的是基于232网络的温度测控系统。RS232总线具有抗干扰能力强，
传输距离远、有较强的级连能力的特点。其成本低廉，在工业控制领域得到广泛应
用。
系统采用的器件都是非常普遍的器件，大多数已经批量生产，并且价格也十分
低廉，如AT89S51单片机、MAX232芯片、DS18B20数字式温度传感器等。这就
意味着所选择使用的器件功能比较强大、稳定，尤其是本次设计的核心元件
AT89S51单片机，功能强大，软件配合度高。系统的硬件电路简单，易于制作，价
格低廉，硬件的实现具有可行性。由于设计中着重考虑了硬件电路的简单性，故尽
可能做到了减少硬件电路的复杂性，节省线路板的空间，达到了硬件电路优化设计
效果。
软件采用了应用广泛的汇编语言编写和模块化设计思想，程序可读性强，便于
系统的改进和升级，灵活性和适应性强。该设计可用于多点温度监控，可应用于多
种工农业监控场合。
初始化
开始
查询接收指令
是05H 指令吗？ 是08H 指令吗？ 进入测温程序
发送温度数据 接收上位机温度指令
温度控制子程序
Y
N Y N
通过以上的分析可以知道，本次设计所采用的软件和硬件条件都趋于合理，系统的实现是可行的。
第3章多点温度测控系统硬件系统设计
本系统需要焊接硬件电路。硬件电路作为整个系统运行的必要框架，是软件正常运行的结构基础，离开了硬件架构，整个系统需要实现的功能就无从谈起。
本章内容首先介绍数字式温度传感器，说明了传感器的使用特点，以及它的工作原理及主要特点。其次分别介绍了系统的整体硬件模块，主要包括以下几个模块：单片机最小系统、DS18B20与单片机接口电路、控制电路、电平转换和串口通信电路。
3.1 温度传感器DS18B20
DS18B20是美国DALLAS公司继DS1820之后推出的增强型单总线数字温度传感器。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。
3.1.1 DS18B20的结构
DS18B20主要由寄生电源、温度传感器、64位串行ROM单线接口、存储中间数据的高速暂存器(内含便笺式RAM)、用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL 触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余检验码(CRC)发生器部分。
DS18B20管脚排列如图3.1所示。
图3.1 DS18B20的引脚图
本设计使用的是三引脚的产品。其中，1号引脚接地，2号引脚接数据端，3号引脚接电源。
3.1.2 DS18B20的主要特点
数字型智能温度传感器有以下主要特点：
1.适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。
2.独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。
3.DS18B20 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的单总线上，实现组网多点测温。
4.DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。
5.温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。
6.温度分辨力可编程。DS18B20的数字温度输出可进行9～12位编程。
在实际应用时，需要在分辨力与转换时间两者之间权衡考虑。当DS18B20工作在12位分辨力时，温度与数字输出的对应关系见表3.1。
7.测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给 CPU，同时可传送 CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。
表3.1 DS18B20输出数据与温度的对应关系
温度/℃数字输出（二进制）数字输出（十六进制）
+125 0000 0111 1101 0000 07D0H
+85 0000 0101 0101 0000 0550H +25.0625 0000 0001 1001 0001 0191H
+10.125 0000 0001 1010 0010 00A2H
+0.5 0000 0001 1010 1000 0008H
0 0000 0000 0000 0000 0000H
-10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH
-25.0625 1111 1110 0101 1111 FE6FH
-55 1111 1100 1001 0000 FC90H
8.测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给 CPU ，同时可
传送 CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力 。
3.1.3 DS18B20的测温原理
用一个高温度系数的振荡器确定一个门周期，内部计数器在这个门周期内对一个低
温度系数的振荡器的脉冲进行计数来得到温度值。计数器被预置到对应于-55℃的
一个值。如果计数器在门周期结束前达到0，则温度寄存器（同样被预置到-55℃）
的值增加，表明所测量的温度大于-55℃。
同时，计数器被复位到一个值，这个值由斜坡式累加器电路确定，斜坡式累加
器电路用来补偿感温振荡器的抛物线特性。然后计数器又开始计数直到0，如果门
周期仍未结束，将重复这一过程。
斜坡式累加器用来补偿感温振荡器的非线性，以期在测温时获得比较高的分辨
力。这是通过改变计数器对温度每增加一度所需计数的值来实现的。因此，要想获
得所需的分辨力，必须同时知道在给定温度下计数器得值和每一度的计数值。温度
测量电路的方框图如图3.2所示。 图3.2 DS18B20温度测量原理图
3.2 单片机最小系统设计
本设计使用的是美国ATMEL 公司的AT89S51单片机，该型号单片机功能强大，
加1
斜坡累加器
预置
计数器1
低温度系数晶振 计数比较器器 =0 预置 温度寄存器
计数器2
=0 高温度系数晶振 停止
置位/清除
价格低廉，可以灵活应用于各种控制领域。其引脚如图3.3所示。
图3.3 AT89S51管脚图
单片机系统是本温度测控系统的核心部件，包括时钟电路和复位电路的设计。
时钟电路采用的是内部方式时钟电路（如图3.4所示）。89S51要形成时钟信号，必须外接元件。用外接11.0592MHz晶振以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在反馈回路中，电容C1和C2的值选择为30pF。
图3.4 单片机内部方式时钟电路图
本系统的复位电路是采用按钮复位的电路，如图3.5所示，是常用复位电路之一。当AT89S51单片机的ALE及PSEN两引脚输出高电平，RET引脚高电平到时，单片机复位。RET/VPD端的高电平直接由上电瞬间产生则为上电复位。若通过按动按
华北科技学院课程设计报告 简易温度监控电路设计报告 一、设计要求 (1)当水温小于50℃时，H1、H2两个加热器同时打开，将容器内的水加热； (2)当水温大于50℃，但小于60℃时，H1加热器打开，H2加热器关闭； (3)当水温大于60℃时，H1、H2两个加热器同时关闭； (4)当水温小于40℃，或者大于70℃时，用红色发光二极管发出报警信号； (5)当水温在40℃～70℃之间时，用绿色发光二极管指示水温正常； (6)电源：220V/50HZ的工频交流电供电。 二、设计作用、目的 设计并制作一个温度监控系统，用温度传感器检测容器内水的温度，以检测到的温度信号控制加热器的开关，将水温控制在一定范围之内。 三、设计的具体实现 1.系统概述 设计思路：系统主要要求将温度信号转化为电压信号，再将其转化为控制信号，从而对外部加热电路进行控制，从而自动的调节水温。 设计方案：采用热敏电阻根据温度的变化来引起电压的变化，再利用比较运算放大器与设置的温度值所对应的电压进行比较，输出高电平或低电平从而对控制对象进行控制。其可分为三大部分：测温电路，比较显示电路，控制电路。
华北科技学院课程设计报告 图1 温度控制系统组成图 由上面的拓扑图可知，本温控系统主要由三部分组成，分别是测温部分,根据所测量 的温度与给定值进行比较部分，比较后的得出的信号返至加热部分，得以让加热部分调控水温，达到对水温控制的目的，同时也反应到显示部分，让其正确的表达温度的状态。 系统工作原理：想要让系统正常稳定地工作，必须要有一个关于温度的准确信号值，为了使信号输出误差很小，可以选用桥式测压电路，这样可以得出稳定的与温度相对应的电压值。关于运放的选用可以使用LM324或者TL082。关于比较部分可以用电位器来调节上下限电压，通过电压的不同来开关三极管，以达到使绿色和红色二极管根据不同温度亮灭的目的。同时也可根据第一部分输出的电压通过运算放大器的放大来控制继电器以达到控制外电路的目的。通过对电路的通盘考虑，使用LM324比较容易实现第一部分的功能，同时根据采购的局限，正热敏电阻可以使用50Ω的滑动变阻器代替，至于继电器和外部电路，可以用二级管将其代替，用二极管的亮灭来表示其是否正常工作，这样安排可以节省电路板的使用空间，而且可以有效且方便地调试工作。 比较部分 给定值 加热部分 水温 测温部分 显示部分
实用温度监测系统 学院：电子信息工程学院专业：通信工程1303 学生姓名：张艺 学号：13211075 任课教师：刘颖 2015年06 月10 日
目录 实验题目：失真放大电路 .............. 错误！未定义书签。 1 实验题目及要求 (2) 2 实验目的与知识背景 (2) 2.1 实验目的 (2) 2.2 知识点 (2) 3 实验过程 (4) 3.1 选取的实验电路及输入输出波形 (4) 3.2 每个电路的讨论和方案比较 (16) 3.3 分析研究实验数据............. 错误！未定义书签。 4 总结与体会 (20) 4.1 通过本次实验那些能力得到提高，那些解决的问题印象深刻， 有那些创新点。 (20) 4.2 对本课程的意见与建议......... 错误！未定义书签。 5 参考文献 (21)
目录 1.电路设计及原理分析 (3) 1.1设计任务 (4) 1.2技术指标 (4) 1.3电路原理图 (5) 1.4基本原理 (5) 2.电路模拟与仿真 (6) 2.1仿真软件 (6) 2.2创建电路模拟图 (9) 2.3元件列表 (9) 2.4仿真记录与结果分析 (10) 3.实际电路的安装调试 (15) 3.1 元件参数确定 (15) 3.2 电路板布线设计 (15) 3.3 焊接 (15) 3.4调试与测量 (15) 3.5分析结果及改进 (16) 4.总结 (176) 5.心得体会 (177) 6.参考文献 (198)
1.电路设计及原理分析 1.1设计任务 通过Proteus软件仿真精密双限温度报警仪设计，在老师点拨我们自学的基础上了解了运放的作用，用了比较器，震荡电路等知识，根据找到的电路图进行仿真，调试电路，明白了温度报警的意义。 通过比较器产生“数字模拟信号”，使得在信号产生的时候，震荡电路工作产生震荡信号驱动扬声器报警。 1.2技术指标 a.当温度在设定范围内时报警电路不工作； b.当温度低于下限值或高于上限值时，声光报警； c.上下限低于报警led用不同颜色； d.上下限可调； e.控温精度度 1℃ f.监测范围0.5℃
锅炉温度控制系统上位机设计 1.设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对
温度控制系统设计 题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名: 学院: 电气工程与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 学号: 指导教师:
2015年5月31日 摘要： (3) 一、系统设计 (3) 1.1 项目概要 (3) 1.2设计任务和要求： (4) 二、硬件设计 (4) 2.1 硬件设计概要 (4) 2.2 信息处理模块 (4) 2.3 温度采集模块 (5) 2.3.1传感器DS18b20简介 (5) 2.3.2实验模拟电路图 (7) 2.3.3程序流程图 (6) 2.4控制调节模块 (9) 2.4.1升温调节系统 (9) 2.4.2温度上下限调节系统 (8) 2.43报警电路系统 (9) 2.5显示模块 (12) 三、两周实习总结 (13) 四、参考文献 (13) 五、附录 (15)
5.1原理图 (15) 摘要： 在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制，将DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。 关键字：AT89C51单片机；温控；DS18b20 一、系统设计 1.1 项目概要 温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。
计算机硬件（嵌入式）综合实践 设计报告 温度检测系统设计与制作
一．系统概述 1. 设计内容 本设计主要从硬件和软件部分介绍了单片机温度控制系统的设计思路，简单说明如何实现对温度的控制，并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。还介绍了在单片机控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节，该系统主要以AT89S52单片机为核心, 同时利用DS18B20温度传感器采集温度，采用4位LED 显示管实施信息显示。 AT89S52单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统对温度进行实时采集与检测。本设计介绍的单片机自动控制系统的主要内容包括：系统概述、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、部分软件设计及主要技术性能参数。 2. 元器件选择 单片机AT89S52：1个 22uF电容：2个 电阻：1个 万能板：1个 杜邦线：若干 单排排针：若干
DS18B20温度传感器：2个 4位LED显示管：1个 二．软件功能设计及程序代码 1.总体系统设计思想框图如下： 单片机应用 软件调试 软件编程 系统测试和调试 系统集成 硬件调试 选择单片机芯片 定义系统性能指标 硬件设计 2.主程序流程图 3.DS18B20数据采集流程图
4.程序代码 ①、温度记录仪 #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> bit rec_flag=0;.",1); display(l2," ",1); eeprom_format(); display(l1,"Format Successed",1); longdelay(3); break; } if(ser_rec=='N') break; if(autobac_tim>10) break; } autobac_tim=0; break; case 'D':",1); display(l2," ",1); RDTP=512;",1); display(l2," ",1);
锅炉内胆温度控制系统设计 一．引言 过程控制是自动化的重要分支，其应用范围覆盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、建材、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有极其重要的地位。无论是在现代复杂工业生产过程中还是在传统生产过程的技术改造中，过程控制技术对于提高劳动生产率、保证产品质量、改善劳动条件以及保护生态环境、优化技术经济指标等方面都起着非常重要的作用。 过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数(温度、压力、流量、物位、成分、湿度、PH值和物性等)进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的前提下，是连续型生产过程自动的进行下去。实际的生产过程千变万化，要解决生产过程的各种控制问题必须采用有针对性的特殊方法与途径。这就是过程控制要研究和解决的问题。二．任务和要求 任务：设计锅炉内胆温度控制系统，选择合适的传感器、控制器和执行器，使其满足一定的控制要求。 要求：本系统的控制对象为锅炉内胆的水温，要求锅炉内胆的温度的稳定值等于给定值，误差保持在 5%的误差带以内。 三．总体方案 系统组成：本实验装置由被控对象和控制仪表两部分组成。系统动力支路分两路:一路由三相(380V交流)磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成;另一路由日本三菱变频器、三相磁力驱动泵(220V变频)、涡轮流量计及手动调节阀组成。1．原理框图 图1
2．简要原理 单闭环锅炉水温定值控制系统的结构示意如课程设计指导书所示，图1为其结构框图。其中锅炉内胆为动态循环水，磁力泵、电动调节阀、锅炉内胆组成循环供水系统。而控制参数为锅炉内胆的水温，即要求锅炉内胆的水温等于设定值。先通过变频器-磁力泵动力支路给锅炉内胆打满水，然后关闭锅炉内胆的进水阀。待系统投入运行后，再打开锅炉内胆的进水阀，允许变频器-磁力泵以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。在锅炉内胆水温的控制过程中，由于锅炉内胆由循环水，因此锅炉内胆循环水水温控制相比于内胆静态水温控制时更充分，因而控制速度有较大的改善。 在结构原理框图中可以清楚的看出，我们给定温度的设定值，将温度传感器的值与设定值相比较，把偏差值送入PID调节器，PID调节器的输出信号送入可控硅调压装置，经调压装置输出的电压信号来控制加热装置的阻值，从而控制锅炉内胆的水温。此控制系统为单闭环反馈系统，只要PID参数设置的合理，就能够使系统达到稳定。 3．优缺点分析 优点：单闭环系统结构简单，稳定性好、可靠性高，在工业控制中得到广泛的应用。 缺点：对动态特性复杂、存在多种扰动或扰动幅度很大，控制质量要求高的生产过程，简单控制系统难以满足要求 四．元器件的选择与参数整定 1．元器件的选择： (1)被控对象 由不诱钢储水箱、4.5千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒构成)、冷热水交换盘管和敷朔不锈钢管道组成。 模拟锅炉：本装置采用模拟锅炉进行温度实验，此锅炉采用不锈钢精制而成，设计巧妙。 管道：整个系统管道采用不诱钢管组成，所有的水阀采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底有一个出水阀，当水箱需要更换水时，将球阀步打开直接将水排出。 (2)检测装置 变送器：采用工业用的扩散硅压力变送器，含不诱钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。 温度传感器：本装置采用六个Pt100传感器，分别用来检测上水箱出口、锅炉内胆、锅炉夹套以及盘管的水温。经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成4~20mA DC电流信
郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目温度控制器 学生姓名 专业班级 学号 院（系）信息工程学院 指导教师 完成时间 2015年12月31日
郑州科技学院 模拟电子技术课程设计任务书 专业 14级通信工程班级 2班学号姓名 一、设计题目温度控制器 二、设计任务与要求 1、当温度低于设定温度时，两个加热丝同时通电加热，指示灯发光； 2、当水温高于设定温度时，两根加热丝都不通电，指示灯熄灭； 3、根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，并写出详细的设计过程； 4、利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单； 5、安装调试并按规定格式写出课程设计报告书. 三、参考文献 [1]吴友宇.模拟电子技术基础[M]. 清华大学出版社,2009.52~55. [2]孙梅生.电子技术基础课程设计[M]. 高等教育出版社,2005.25~28. [3]徐国华.电子技能实训教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2006.13 ~15. [4]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2008.22~25. [5]翟玉文等.电子设计与实践[M].北京:北京中国电力出版社,2005.11~13. [6]万嘉若,林康运.电子线路基础[M]. 高等教育出版社,2006.27 ~29. 四、设计时间 2015 年12月21 日至2015 年12 月31 日 指导教师签名： 年月日
本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、使用寿命长、具有一定的实用性等优点的温度控制电路。本文设计了一种温度控制器电路，该系统采用模拟技术进行温度的采集与控制。主要由电源模块，温度采集模块，继电器模块组成。 现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进，很多传统的东西都被成本更低、功能更多、使用更方便的电子产品所替代，本课程设计是一个以温度传感器采用LM35的环境温度简易测控系统，用于替代传统的低精度、不易读数的温度计。但系统预留了足够的扩展空间，并提供了简单的扩展方式供参考，实际使用中可根据需要改成多路转换，既可以增加湿度等测控对象，也能减少外界因素对系统的干扰。 首先温度传感器把温度信号转换为电流信号，通过放大器变成电压信号，然后送入两个反向输入的运算放大器组成的比较器电路，让电位器来改变温度范围的取值，最后信号送入比较器电路，通过比较来判断控制电路是否需要工作。此方案是采用传统的模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定是否加热。 关键词：温度传感器比较器继电器
目录 一、设计任务与设计要求 (1) 二、设计原理 (1) 2.1 主要硬件介绍 (1) 2.1.1 DS18B20数字温度传感器 (1) 2.1.2 AT89C51单片机芯片 (3) 2.2 系统原理结构 (3) 三、设计方案 (4) 3.1 硬件部分 (4) 3.1.1 温度测量模块 (4) 3.1.2 LED数码管显示模块 (4) 3.1.3 按键模块 (5) 3.1.4 系统整体结构仿真图 (5) 3.2 软件部分 (5) 3.2.1DS18B20传感器程序 (5) 3.2.2键盘读取及确认程序 (7) 3.2.3DS18B20操作流程图 (8) 四、调试与性能分析 (9) 4.1 proteus仿真结果 (9) 4.2实物测试 (9) 4.2.1正常情况 (9) 4.2.2报警状态 (10) 五、心得体会 (10) 六、成品展示 (11) 七、附录部分 (12) 附件一、电路设计原理图 (12) 附件二、系统设计原始代码程序 (13)
一、设计任务与设计要求 本设计主要利用单片机AT89C51 芯片和以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20相结合来实现装置周围温度的采集，其中以单片机AT89C51 芯片为核心，辅以温度传感器DS18B20和LED数码管及必要的外围电路，构成一个结构简单、测温准确、具有一定控制功能的温度监视警报装系统。 功能要求： 添加温度报警功能，通过4个按键来设置温度的上下限值，当用DS18B20 测得的温度不在所设置的温度范围内，蜂鸣器开始鸣报。 二、设计原理 2.1 主要硬件介绍 2.1.1 DS18B20数字温度传感器 DS18B20 数字温度传感器提供9~12 位摄氏温度的测量，拥有非易失性用户可编程最高与最低触发点告警功能。DS18B20 通过单总线实现通信，单总线通常是DS18B20连接到中央微控制器的一条数据线（和地）。它能够感应温度的范围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃的测量的精度是±0.5℃，而且DS18B20 可以直接从数据线上获取供电（寄生电源）而不需要一个额外的外部电源。 DS18B20 使用DALLAS 独有的单总线（1—wire）协议使得总线通信只需要一根控制线，控制线需要一个较小的上拉电阻，因为所有的期间都是通过三态或开路端口连接在总线上的（DS18B20 是这种情况）。在这种总线系统中，微控制器（主器件）识别和寻址挂接在总线上具有独特64 位序列号的器件。因为每个器件拥有独特的序列号，因此挂接到总线上的器件在理论上是不受限制的，单总线（1-wire）协议包括指令的详细解释和“时隙”。这个数据表包含在单总线系统（1-WIRE BUS SYSTEM）部分。DS18B20 的另外一个特征是能够在没有外部供电的情况下工作。当总线为高的时候，电源有上拉电阻通过DQ 引脚提供，高总线信号给内部电容（Cpp）充电，这就使得总线为的时候给器件提供电源，这种从单总线上移除电源的方法跟寄生电源有关，作为一种选择，DS8B20 也可以采用引脚VDD 通过外部电源给器件供电。 DS18B20 引脚定义： (1) GND为电源地； (2) DQ为数字信号输入/输出端； (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2.1.1 DS18B20 引脚排列图
温度监控系统设计
引言：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。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。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也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。 本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括温度采集模块，单片机最小系统，显示模块，按键控制模块，报警模块和指示模块六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 方案设计：总体设计方案采用AT89C52单片机作控制器，温度传感器选用DS18B20来设计数字温度计，系统由6个模块组成：主控制器、测温电路、显示电路、报警电路、控制电路及指示电路。主控制器由单片机AT89C52实现，测温电路由温度传感器DS18B20实现，显示电路由4位LED数码管直读显示,，报警系统由蜂鸣器和发光二级管构成，控制电路由按键构成，指示电路由发光二极管组成。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，并且加有报警装置，超过温度可发出警示，还可以调整报警温度。该设计控制器使用单片机AT89C52，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以I/O传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 实验目的和要求： 1.学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 3.掌握矩阵式键盘的原理及使用方法。
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。
综述 锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的。 本文设计了一种数字式锅炉温度控制系统，并给出了硬件原理图。该控制系统是用MCS-51系列单片机及其相关硬件来实现，利用传感器测量温度数据、CPU循环检测传感器输出状态，并用光柱和LED指示温度的高度。当锅炉温度低于用户设定的值时，系统自动打开燃料通道，当温度到达设定值时，系统自动关闭燃料通道。通过定量的计算表明该控制系统设计合理、可行。 一.系统总体设计 1．1 系统总体设计方案 设计框图如下所示： 图1-1系统框图 1．2 单元电路方案的论证与选择
硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。 1．2．1 温度信号采集电路的论证与选择 采用温度传感器DS18B20 美国DALLAS 公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU 连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM 存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18820,便于多点测量且易于扩展。 DS 18 B2 0的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故没有选用此方案。 1.2.1输入输出通道及其接口设计 1）温度检测模拟输入通道设计 图1-2 输入通道原理图 设V ／F 变换器的额定输出频率为F ，计数器对输出脉冲的计数时间为Ts ，A ／D 转换结果的分辨率为i ，则有： s i s F T 2 取Ts ＝1s ，则在V ／F 的输出频率范围0～10kHz 内，可以得到13位的A ／D 转换结果。
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
智能仪器仪表综合实训 题目基于单片机的温度控制系统设计 学院 专业电子信息工程 班级 (仪器仪表) 学生姓名 学号 指导教师 完成时间:
目录 一、系统设计---------------------------------------------------------第 1 页 （一）系统总体设计方案----------------------------------------------第1 页（二）温度信号采集电路选择和数据处理--------------------------------第3 页（三）软件设计------------------------------------------------------第3 页二、单元电路设计-----------------------------------------------------第 5 页 （一）温度信号采集电路----------------------------------------------第5 页（二）步进电机电路------------------------------------------------- 第5 页（三）液晶显示模块---------------------------------------------------------- 第6 页（四）晶振复位电路--------------------------------------------------第7 页三、总结体会--------------------------------------------------------------------------------------第7 页 四、参考文献-------------------------------------------第8 页附录：程序清单------------------------------------------第8 页
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/fc13400297.html, 多点无线温湿度监控 作者：钟佳霖 来源：《科技创新导报》2017年第33期 摘要：在现实生活中，很多产业对环境的温湿度都有着非常高的要求。目前的大部分的 温湿度监控工作仍然依赖于人工，不仅占用大量人力资源而且缺乏科学，甚至造成重大事故。本文分析了自动温湿度监控系统的国内外发展现状，后设计了一款多点无线温湿度监控系统。该系统使温湿度监控更科学高效，节约了大量人力资源。使对温湿度要求较高的产业质量得到保证。 关键词：温湿度监控自动多点无线 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（c）-0011-02 随着科技的飞速发展和普及，各行各业对温湿度的要求越来越高。比如在食品产业中，不适宜的温湿度会带来食品变质，从而引发安全问题；温室种植和养殖对于温湿度要求极为严格，不当的温湿度会导致动植物减产甚至死亡；药品生产和运输过程必须按照相应的温湿度保存，不适当的环境会使药物失效，甚至变得有毒。除此之外，电子产品生产线、冷库、图书馆、博物馆、医院等领域也对温湿度有着严格的要求。 传统的温湿度监测工作是以人工为基础，依靠轮流值班等方式测量和记录。这样不仅效率低下，而且易出错，甚至许多重大事故都是人为造成的。目前我国的许多单位和个体仍采用人工方法监控记录温湿度，只有少部分单位引进了自动温湿度监控系统。 自动温湿度监控系统的应用范围非常广泛。它能摆脱人工监测温湿度的模式，从而避免很多人为因素导致的事故。因此有必要设计一套完整的温湿度监控系统，这对科学的生产有着重大的意义。完整的温湿度监控系统在国外已经非常广泛得到应用，在以下行业上的应用也比较成熟。比如高级酒店、宾馆、运动场所等地都已安装了自动温湿度监控系统，可以使室内温湿度保持在适宜的范围内；温湿度监控系统应用在医药行业，对药品的储存环境进行实时监控，确保药品质量；在种植作物的温室大棚内引进温湿度监控系统，时刻的监控使作物科学生长。不难看出，国外的温湿度监控系统的研发现状已经到达实际应用的阶段，并在此基础上不断优化，推进了各个行业的发展速度。 1 总体方案 多点无线温湿度监控系统的设计基于电气控制原理、传感器技术、数据库技术、模拟电子技术、数字电子技术知识。温湿度监控系统能够检测监控地点的温湿度，并且能够将数据通过远程无线射频模块实时传送到本地。本系统最核心的地方就是温湿度检测、数据远程传送以及数据的处理和记录，数据库的建立。
锅炉温度控制系统上位机设计 1. 设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对温度进行控制，使得温度在要求范围内。这样，就实现了锅炉温度的控制。在该界面加入菜单项，可以查看历史系统报警。加入实时曲线、历史曲线和帮助界面按钮，可以使操作者更加快捷、准确的实现对系统的控制。如图1所示：
基于单片机的温度控制系统设计报告
智能仪器仪表综合实训 题目基于单片机的温度控制系统设计 学院 专业电子信息工程 班级 (仪器仪表) 学生姓名 学号 指导教师 完成时间:
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嵌入式系统课程设计 ： 班级： 学号：
目录： 一．系统要求 二．设计方案 三．程序流程图 四．软件设计 五．课程总结与个人体会
一、系统要求 使用STM32F103作为主控CPU设计一个温度综合测控系统，具体要求： 1、使用热敏电阻或者部集成的温度传感器检测环境温度，每0.1秒检测一次温度，对检测到的温度进行数字滤波（可以使用平均法）。记录当前的温度值和时间。 2、使用计算机，通过串行通信获取STM32F103检测到的温度和所对应的时间。 3、使用计算机进行时间的设定。 4、使用计算机进行温度上限值和下限值的设定。 5、若超过上限值或者低于下限值，则STM32进行报警提示。
二、设计方案 本次课程设计的要使用STM32F103设计一个温度测控系统，这款单片机集成了很多的片上资源，功能十分强大，我使用了以下部分来完成课程设计的要求： 1、STM32F103置了3个12位A/D转换模块，最快转换时间为1us。本次课程设计要求进行温度测定，于是使用了其中一个ADC对片上温度传感器的部信号源进行转换。当有多个通道需要采集信号时，可以把ADC配置为按一定的顺序来对各个通道进行扫描转换，本设计只采集一个通道的信号，所以不使用扫描转换模式。本设计需要循环采集电压值，所以使用连续转换模式。 2、本次课程设计还使用到了DMA。DMA是一种高速的数据传输操作，允许在外部设备和储存器之间利用系统总线直接读写数据，不需要微处理器干预。使能ADC的DMA接口后，DMA控制器把转换值从ADC 数据寄存器(ADC_DR)中转移到变量ADC_ConvertedValue中，当DMA 传输完成后，在main函数中使用的ADC_ConvertedValue的容就是ADC转换值了。 3、STM32部的温度传感器和ADCx_IN16输入通道相连接，此通道把传感器输出的电压值转换成数字值。STM部的温度传感器支持的温度围：-40到125摄氏度。利用下列公式得出温度 温度(°C) = {(V25 - VSENSE) / Avg_Slope} + 25 式中V25是 VSENSE在25摄氏度时的数值（典型值为1.42V） Avg_Slope是温度与VSENSE曲线的平均斜率（典型值为4.3mV/C） 利用均值法对转换后的温度进行滤波，将得到的温度通过串口输出。
#include
unsigned char adre[2]; }adresult; extern unsigned int delay; unsigned int temp; unsigned int y; unsigned char receive; unsigned char a; extern unsigned char rxbuf[]; unsigned char temph; unsigned char templ; extern unsigned char i; //****************************** void PROCDIANPIN() { ADCON0=0X89; ADCON1=0X84; ADIF=0; ADGO=1; for(delay=0x8ff;delay>0;delay--) asm("nop"); while(ADIF==0) { asm("clrwdt"); } asm("clrwdt"); ADIF=0; adresult.adre[0]=ADRESL; adresult.adre[1]=ADRESH; if((adresult.y1<=0x204)&&(adresult.y1>=0xD9)) { temp=0x10; for( y=0x204;adresult.y1<=y;adresult.y1=adresult.y1+0x07) { temp++; if(temp==0x1a) temp=0x20; if(temp==0x2a) temp=0x30; if(temp==0x3a) temp=0x40; if(temp==0x4a) temp=0x50; if(temp==0x5a) temp=0x60; if(temp==0x6a) temp=0x70; if(temp==0x7a) temp=0x80; if(temp==0x8a) temp=0x90; if(temp==0x9a) temp=0x100;