多点温度巡回检测系统的设计_论文

多点温度检测系统设计论文前言本文将介绍一种多点温度检测系统的设计方案。

本系统旨在帮助用户监测不同位置点的温度变化，以便及早发现异常温度并采取相应措施，从而保护人员和设备的安全。

系统设计硬件本系统主要由以下硬件组成：•温度传感器：用于检测温度，在不同位置设置多个传感器，以实现对多个位置点的同时监测。

•数据采集器：用于收集传感器检测到的温度数据，并将其传输至服务器端。

•服务器：用于存储和处理多点温度数据，并向用户提供相应的查询和分析功能。

软件本系统的软件主要由以下模块组成：•数据采集模块：用于控制数据采集器从传感器采集数据，并将其传输至服务器。

•数据处理模块：用于对采集到的温度数据进行处理，并将处理结果存储至数据库。

•数据查询模块：用于从数据库中查询和分析温度数据，以提供多种展示方式和查询条件。

技术实现传感器选择在本系统中，我们需要选择多个温度传感器来同时检测多个位置点的温度变化。

因此，我们选择了一种高精度温度传感器：DS18B20。

它可以同时测量多个位置温度，并且由于采用封装式传感器，使得传感器的接线简化了许多。

数据采集和传输我们选择了Arduino板作为数据采集器，通过它来控制DS18B20温度传感器进行温度数据的采集，并将采集到的数据通过网络模块（如ESP8266）发送至服务器。

服务器端程序我们选择了Python语言来实现服务器端程序，使用Tornado框架进行Web开发。

在数据库的使用方面，选用了MySQL数据库，同时也支持多种其他类型的关系型数据库。

用户界面展示在用户界面展示方面，我们使用了Bootstrap框架进行页面布局，并集成了Echart.js库用于数据可视化，以达到更好的展示效果。

通过本系统的设计与实现，我们成功实现了对多个位置点温度数据的实时监测与分析，可以在预警出现异常温度时及时采取相应措施，防止事故的发生。

同时，本系统具备数据可视化功能，可以方便用户对数据进行分析和比较，为用户提供更好的使用体验。

1 绪论温度是一个很重要的物理参数，自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。

在工业生产过程中，温度检测和控制都直接和安全生产、产品质最、生产效率、节约能源等重大技术经济指标相联系，因此在国民经济的各个领域中都受到普遍重视。

温度检测类仪表作为温度计量工具，也因此得到广泛应用。

随着科学技术的发展，这类仪表的发展也日新月异。

特别是随着计算机技术的迅猛发展，以单片机为主的嵌入式系统已广泛应用于工业控制领域，形成了智能化的测量控制仪器，从而引起了仪器仪表结构的根本性变革。

1.1 温度检测类仪表的现状传统的机械式温度检测仪表在工矿企业中己经有上百年的历史了。

一般均具有指示温度的功能，由于测温原理的不同，不同的仪表在报警、记录、控制变送、远传等方面的性能差别很大。

例如热电阻温度计，它的测温范围是-200℃～650℃，测量准确，可用于低温或温差测量，能够指示报警、远传、控制变送，但维护工作量大并且不能记录；光学温度计测温范围是300℃～3200℃，携带使用方便，价格便宜，但是它只能目测，也就是说必须熟练才能测准，而且不能报警、远传、控制变送。

近年来由于微电子学的进步以及计算机应用的日益广泛，智能化测量控制仪表己经取得了巨大的进展。

我国的单片机开发应用始于80 年代。

在这20 年中单片机应用向纵深发展，技术日趋成熟。

智能仪表在测量过程自动化，测量结果的数据处理以及功能的多样化方面。

都取得了巨大的进展。

目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用单片机使之成为智能仪表的。

从技术背景来说，硬件集成电路的不断发展和创新也是一个重要因素。

各种集成电路芯片都在朝超大规模、全CMOS 化的方向发展，从而使用户具有了更大选择范围。

这类仪器能够解决许多传统仪器不能或不易解决的问题，同时还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，降低仪表的成本以及加快新产品的开发速度。

智能化控制仪表的整个工作过程都是在软件程序的控制下自动完成的。

多点温度检测系统设计摘要环境温度对工业、农业、商业和人们的日常生活都有很大的影响，而温度的测量也就成为人们生产生活中一项必不可少的工作。

随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度传感器DS18B20具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点，广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制。

本设计所介绍的数字温度计使用单片机AT89s52单片机，测温传感器使用DS18B20，用4位共阴极LED数码管以动态方式实现温度显示,分时轮流通电，从而大大简化了硬件线路，同时，采用串口通信方式可大大简化硬件电路和软件程序的设计，节省了I/O口。

DS18B20数字温度传感器是单总线器件与51单片机组成的测温系统，具有线路简单、体积小等特点，而且在一根通信线上，可以挂接多个DS18B20，因此可以构成多点温度测控系统。

关键词：单片机；多点检测；串口通信AbstractEnvironmental temperature to industry, agriculture, commerce, and people's daily life has a lot of influence, and the measurement of the temperature will become an indispensable people production and life of the work. Along with the development of the single chip microcomputer technology, microcomputer in the daily electronic products is more and more extensive application, the temperature sensor DS18B20 have good linear, stable performance, high sensitivity, anti-interference ability strong, easy to use, widely used in the refrigerator, air conditioner, granaries, etc in daily life temperature measurement and control.The design of the digital thermometer introduced use single chip computer 89 s52 microcontroller, temperature sensor DS18B20 use, with a total of 4 cathode tube LED digital display to realize dynamic way temperature, in turn time-sharing electricity, which greatly simplified the hardware circuit, and at the same time, the serial interface communication mode can greatly simplified the hardware circuit and software program design, save the I/O port. Digital temperature sensor DS18B20 is the single bus devices and 51 SCM composition, temperature measurement system, with simple line, little volume features, but at a communications line, can be articulated multiple DS18B20, so can formmulti-point temperature measurement and control system.Key Words:Single Chip Microcomputer; Multi-point detection; Serial commun--ication目录1 绪论 01.1 前言 01.2 研究背景 01.3 研究意义 01.4 国内外研究现状 (1)1.5 研究内容 (1)2 系统方案论证 (2)2.1 传感器部分方案论证 (2)2.2 控制部分方案论证 (3)2.3 系统整体方案 (3)3 硬件电路设计 (5)3.1 控制模块设计 (5) (5) (8)3.2 测温模块电路设计 (10) (10) (12)3.3 电平转换模块设计 (13) (13) (14)3.4 报警模块电路设计 (15)3.5 电源模块电路设计 (15)4 软件设计 (18)4.1 温度转换模块程序设计 (18)4.2 串口通信模块程序设计 (19) (19) (21)4.3 报警电路模块设计 (22)4.4 温度显示及控制模块程序设计 (22)4.5 系统软件整体流程 (23)5 软件仿真 (26)5.1 系统仿真环境 (26)5.2 器件参数选取 (26)5.3 仿真结果分析 (26)6 结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录一系统源程序 (31)附录二系统仿真图 (44)附录三系统原理图 (45)附录四系统PCB图 (46)1 绪论1.1 前言环境温度对工业、农业、商业和人们的日常生活都有很大的影响，而温度的测量也就成为人们生产生活中一项必不可少的工作。

毕业论文(2007届)多点温度巡回检测系统学生姓名：__***学号：院系：机电工程系专业：__自动化指导教师：完成日期：多点温度巡回检测系统摘要本设计为多点温度巡回检测系统，系统由上位机、下位机、通讯三部分组成。

采用以计算机作为上位机，以单片机为核心的仪器作为下位机，再加上通讯来完成设计。

该系统是利用多台下位机来采集分布在不同位置的温度值，实现多点的测量，通过网络与计算机通讯，解决了温度测量中分布与多点的问题，并且由计算机来实现对温度的集中监视与管理。

多点温度巡回检测以计算机为平台设计的温度测量管理软件对整个系统进行统一管理，并对下位机可进行系统参数的设定；实现对多点温度的采集、数据处理、实时显示、报表，打印等功能。

下位机主要以单片机AT89C52为核心，用Small Rtos51作为软件开发平台，实现对多点温度进行巡回检测，包括温度转换、温度设定、显示以及报警等功能，同时实现与上位机的通信。

通讯采用串口的方式，以应用于电子控制器上的一种通用语言Modbus协议来实现，便于联网与网络管理。

关键词温度检测；高精度；Small RTOS51；串口；ModbusThe cycling multi-point temperaturedetection systemABSTRACTThe design of the cycling multi-point temperature detection system uses computers and microcontrollers as PCs and lower computers respectively, together with communications between them.This system adopts several lower computers to acquire the temperature, distributing in different positions, and solves the problem of distribution and different points in the measurement of temperature through computer communications network, monitoring and management of the temperature can also be reached.The cycling multi-point temperature detection system consists of PCs, lower computers and communications, and manages the entire system by software, realizing the functions just as acquisition, data processing, real-time display, report, print of multi-point temperature and so on. The core of lower computers is AT89C52 MCU. The software in the instrument adopts Small RTOS51. This part implements the cycling detection of multi-point temperature, including the functions of conversion, setting, display, alarm and communications. The communications bases on Modbus protocol, making use of serial port mode, and then puts interconnection and management of network into effect.KEYWORDS temperature detection; High precision; Small RTOS51; Serial Port; Modbus目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1前言 (1)2系统设计 (1)2.1系统要求 (1)2.2温度传感器及其测温原理 (1)2.1.1分立式式温度传感器 (1)2.1.2模拟集成温度传感器 (2)2.1.3集成数字化温度传感器 (2)2.1.4系统分析和测温传感器的选择 (2)2.2系统方案的确定 (3)3多点温度巡回检测系统的硬件设计 (4)3.1系统结构与各功能模块 (4)3.2 AD590 (6)3．2．1 AD590的性能特点与工作原理 (6)3．2．2 AD590的应用 (7)3.3 数据采集及处理模块 (7)3.3.1 AT89C52简介 (8)3.3.2 通道选择的实现 (8)3.3.3 模数转换的实现 (9)3.4 显示报警及操作模块 (9)3.4.1 液晶显示 (9)3.4.2 报警模块 (10)3.4.3 按键模块 (10)3.5 数据通讯模块 (10)4多点温度巡回检测系统的软件设计 (11)4.1下位机软件程序设计 (11)4.1.1下位机程序开发方法简介 (11)4.1.2 Small RTOS5l简介 (11)4.1.3 下位机程序设计的实现 (12)4.1.4 串口通讯及协议 (13)4.2 上位机温度控制软件设计 (14)5系统测试与分析 (17)5.1通道选择调试 (17)5.2温度测量 (17)5.3上位机与下位机通讯调试 (17)6系统的抗干扰措施 (18)6.1 下位机的抗干扰措施 (18)6.2 数据通讯校验 (18)7系统的进一步发展方向 (19)8参考文献 (19)9 附录 (21)10 致谢 (23)1前言温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。

多点温度检测系统设计论文一、引言多点温度检测是一种常见的传感器应用技术，在工业控制、环境监测以及医疗领域都有重要的应用。

传统的温度检测系统通常只能测量一个点的温度，无法满足实际需求。

因此，设计一种多点温度检测系统，能够同时测量多个点的温度，对于提高温度检测的精度和效率具有重要的意义。

二、系统设计思想多点温度检测系统的设计思想是通过多个温度传感器进行温度测量，并将测量结果传输给中央控制单元进行数据分析和处理。

系统的设计需要考虑以下几个方面：传感器的选择和布置、通信方式的选择、数据处理算法以及系统的集成与控制。

1.传感器的选择和布置传感器的选择关系到整个系统的性能，常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻、半导体温度传感器等。

在选择传感器时需要考虑温度范围、精度要求、响应时间等因素。

传感器的布置也需要考虑被测对象的特点，合理布置传感器可以提高温度测量的准确性。

2.通信方式的选择多点温度检测系统需要将多个传感器的测量结果传输到中央控制单元进行处理和分析。

通信方式的选择需要考虑传输距离、数据传输速率、抗干扰能力等因素。

常见的通信方式包括有线通信和无线通信，根据具体的应用场景选择合适的通信方式。

3.数据处理算法4.系统集成与控制三、系统实施方案在系统实施方案中，需要具体考虑系统的硬件设计和软件开发。

1.硬件设计硬件设计包括传感器的选择和布置、通信模块的选择和接口设计，以及中央控制单元的选取和接口设计。

根据实际需求进行硬件设计，确保系统的稳定性和可靠性。

2.软件开发软件开发包括系统的数据处理算法、通信协议的设计和编程，以及系统的控制逻辑和用户界面的设计。

根据具体的应用需求进行软件开发，确保系统的易用性和性能优化。

四、系统实验和测试在系统实验和测试中，需要对系统的性能进行评估和验证。

可以通过与已有的温度检测系统进行对比实验，评估多点温度检测系统的优劣势。

同时，还需要对系统的稳定性和可靠性进行测试，以确保系统在实际应用中的可用性。

多点温度测量控制毕业论文目录第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 (29)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。

湖南人文科技学院毕业设计多点温度采样系统设计毕业论文目录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景及其意义 (1)1.2 研究动态 (2)1.3 主要研究内容 (3)1.4 主要结构安排 (3)第二章方案论证 (5)2.1 传感器部分 (5)2.2 控制部分 (6)2.3 系统方案 (7)第三章硬件的选择 (9)3.1 单片机的选择 (9)3.1.1 AT89C51单片机的功能特点 (13)3.1.2 AT89C51单片机的引脚说明 (13)3.2 温度传感器的选择 (16)3.2.1 DS18B20简介 (17)3.2.2 DS18B20工作原理 (18)3.2.3 DS18B20内部结构 (19)第四章硬件电路设计 (23)4.1 电源以及看门狗电路 (23)4.1.1 电源电路 (23)4.1.2 看门狗电路 (23)4.2 键盘以及显示电路 (25)湖南人文科技学院毕业设计4.2.1 键盘电路 (25)4.2.2 温度显示电路 (27)4.3 温度检测电路 (28)4.4 串口通讯电路 (29)4.4.1 通讯电路 (29)4.4.2 PC接口电路 (30)4.5 整体电路 (30)第五章软件设计 (31)5.1 概述 (31)5.2 主程序方案 (31)5.3 各模块子程序设计 (33)第六章系统调试 (41)第七章总结 (42)致谢................................................................................................ 错误!未定义书签。

参考文献. (43)附录A：温度测试子程序流程图 (44)附录B：电路原理图 (45)附录C：参考程序 (46)2湖南人文科技学院毕业设计第一章绪论1.1研究的背景及其意义温度（K）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。

摘要随着时代的发展、社会的进步、科学技术的不断提高，对温度测量的范围要求不断增大，同时对温度测量的精度要求也不断提高。

因此，对如何方便、精确、实时的测量温度的研究也成为一个重要的研究课题。

本课题设计了一种基于单片机的具有多路采集通道的高精度的数字温度检测系统。

通过对各种温度传感器的研究与比较，对不同实现方案的深入论证，设计了包括温度信号处理，液晶显示，报警设置等在内的完整系统。

本设计的CPU采用以AT89C51为主控芯片的单片机系统，主要由18B20温度传感器作为信号采集装置，对8路温度信号进行采集后在LCD1602上显示。

本文主要使用C语言进行程序编写，通过程序与硬件仿真的配合，最终可以实现具有正常监测，指定通道检测，循环通道检测，报警上下限设置、报警和时钟显示等功能的多路温度检测系统设计。

关键字：AT89C51，18B20，LCD1602液晶显示，报警，时钟Multi point temperature detection system designAbstractThe continuous improvement of science and technology, the temperature measuring range requirements continue to increase, while the temperature measurement accuracy requirements are also rising.Therefore, on how convenient, precise, real-time measurement and control of temperature of the study also become an important research subject.This topic design based on single chip with multiplex acquisition channel of high precision, wide range of intelligent temperature control system.Through a variety of temperature sensor research and comparison of different scheme, argumentation, design including temperature signal processing, liquid crystal display, alarm settings including a complete system.The design of CPU using AT89C51as main control chip microcontroller system, mainly by the 18B20temperature sensor as a signal collecting device, the8 way temperature signal acquisition in a LCD1602 display.This paper will mainly use the C language program, through the program and hardware simulation match, ultimately having normal monitoring, designated channel monitoring, circulation channel monitoring, alarm limit settings, alarm and clock display function of multi channel temperature control system design. Keywords：AT89C51 18B20 LCD1602 Alarm Clock目录1 绪论 (1)1.1 系统背景 (1)1.2 系统概述 (1)1.3 本设计内容及性能指标 (2)2 方案的论证 (2)2.1 传感器的选择 (2)2.2 主控制部分的选择 (3)2.3 液晶显示方案简介 (3)的基本参数及引脚功能 (4)的指令说明及时序 (6)的RAM地址映射及标准字库表 (8)2.4 系统总体设计方案 (9)3 系统的硬件电路设计 (11)3.1 DS18B20温度传感器电路 (11)传感器原理 (11)温度传感器连接 (12)3.2 单片机电路 (13)系列单片机内部结构与外部引脚说明 (13)复位电路 (15)时钟电路的设计 (15)3.3 报警电路 (16)3.4 显示电路 (17)3.5 键盘电路 (18)3.6 电源电路 (19)4 系统软件实现和整体调试 (22)4.1 软件环境介绍 (22)4.2 软硬件结合调试 (22)结论 (28)致谢 (27)参考文献 (28)附页一 protues仿真图 (29)附页二程序 (30)1 绪论1.1 系统背景对物理量的测量是人类认识自然界的一种科学方法。

目录1 引言 (1)1.1本设计的意义 (1)1.2国内外现状分析 (1)1.3论文的主要内容 (7)2 系统总体方案设计 (7)3 硬件部分设计 (8)3.1AT89C51介绍 (8)3.1.1 主要性能 (8)3.1.2 引脚功能说明 (9)3.2传感器模块部分设计 (10)3.2.1 AD590主要特性 (10)3.2.2 与ADC0809接口 (11)3.3数模转换部分硬件设计 (12)3.3.1 ADC0809介绍 (12)3.3.2 ADC0809各管脚功能 (12)3.3.3 硬件连接电路 (13)3.4LED显示电路的设计 (14)3.4.1 LED数码管 (15)3.4.2 LED数码管编码方式 (15)3.4.3 LED数码管显示方式和典型应用电路 (16)3.5报警电路的设计 (17)3.6整体电路图 (18)4 软件部分设计 (19)4.1A/D转换程序流程图 (19)4.2显示程序流程图 (19)4.3报警程序流程图 (20)4.4主程序流程图 (20)结束语 (23)参考文献 (24)附录 (25)1 引言1.1 本设计的意义随着电子技术、计算机技术、通信技术的迅速发展，工业测控领域采用先进的技术对现场的工业生产参数进行检测，监测是实现工业自动化的重要标志。

据不完全统计，在工业生产中被监测最多的参数应该是压力、流量、温度三大参数。

无论在石油、化工、煤炭、水利等行业，还是电力、机械、航空、国防等部门，都离不开对这些参数的监测。

当然除此之外，还有诸如液位、扭矩、密度、浓度、速度、位移、距离、电参数等众多物理参数的监测，但用的最多的恐怕还是温度的监测，可以说温度的测量是一个“永恒”的话题。

温度测量的领域十分广泛，其实，不仅在工业领域，而且在民用领域、军用领域，温度的测量随处可见。

在工业领域，电力系统的安全运行关系到整个工业的发展和人民生活的稳定，其中一个重要的方面是电气设备自身的安全运行，由于绝大多数的电气设备采用封闭式结构，散热效果差，热积累大，并长期处于高电压、大电流和满负荷运行，其结果造成热量集结加剧，温升直接危害电器设备的绝缘，这就要求对电气设备的温度状况进行测量控制。

0引言在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好地解决引线误差补偿、多点测量切换误差和放大电路零点漂移误差等技术问题，才能够达到较高的测量精度。

测量装置抗干扰能力较差，多采用单片的温度传感器，例如LM35、AD590，这些芯片不仅体积大，而且输出的信号都是模拟信号，必须经过A/D 转换后才可以被处理器识别，而且没有数字通信和网络功能。

同时,模拟信号的远距离测量易遭受引线误差的影响，且外部附加电路较多，硬件结构复杂，增加了成本。

系统选用DS18B20数字式单总线温度传感器，DS18B20是一个单线式温度采集数据传输，并且能直接转换数字量的温度传感器。

多个DS18B20挂接到一条单总线上，配合单片机Atmega16微处理器，组成了高精度经济型多点温度采集系统，很好地解决了上述问题[1]。

1测温原理DS18B20是DALLAS 半导体公司生产的单总线数字温度传感器。

全部传感元件及转换电路集成在一块极小的芯片上，外形如同普通小功率塑封三极管，体积很小，在温度巡检系统中使用十分方便[1]。

DS18B20的测温原理框图如图1所示。

图中低温度系数晶振的振荡频率受温度形响很小，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频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。

计数器1、计数器2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，温度计数器的值将加1，计数器1的预置值将被重新装入，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，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。

图1中的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]。

在正常测温情况下，DS18B20的测温分辨率为0.50℃，以9位数据格式表示，其中最低有效位(LSB)由比较器进行0.25℃比较，当计数器1中的余值转化成温度后低于0.25℃时，清除温度寄存器的最低位(LSB)；当计数器1中的余值转化成温度后高于0.25℃时，置位温度寄存器的最低位（LSB ）。