8路温度采集监控系统
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前言一直以来,科学都是人类文明不断进步的源泉,从最开始的原始人折树枝弄火,磨石头做各种器件,到现在的飞机大炮因特网,无一不彰示着我们的进步,无一不说明了科技在生活中的重要性。
而自从1840年,洋枪坚船利炮惊醒还在梦中的国人,经历了近100年的屈辱和血泪,终于看到了科技的重要性,明白了什么是落后就要挨打,只有科技进步了,国家才能强大!本次专业课程设计就是锻炼理论和实际结合的能力,提高科技能力和科学思想。
随着计算机技术的飞速发展和普及,数据采集系统也迅速地得到应用。
在生产过程中,应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集,监视和记录,为提高产品质量,降低成本提供信息和手段。
在科学研究中,应用数据采集系统可获得大量的动态信息,是研究瞬间物理过程的有力工具,也是获取科学奥秘的重要手段之一。
总之,不论在哪个应用领域中,数据采集与处理越及时,工作效率就越高,取得的经济效益也越高。
科学发展的今天,选择基于单片机八路数据采集系统设计是很有意义也是很有必要的。
第一章 设计要求1.1 设计要求(1) 对8路模拟电压信号进行采集并循环显示 (2) 模拟电压变换范围为:0 –5V (3) 测量精度小于±2%(4) 测量温度用3位LED 显示器显示,1位显示循环通道1.2 系统设计思路图1.1 八路数据采集系统方框图1.3 方案选择1.3.1模拟输入方案在试验中使用滑动变阻器改变输入电压,模拟数据采集。
此方案简单易懂,可操作性强,价格也比较便宜。
1.3.2 数据显示方案利用试验使所提供的7279最小功能版来实现数据的显示和按键等试验要求。
在试验中如果使用四个数码管来实现,要使用动态显示,且实现按键功能等比较复杂。
要在P 口接多个按键,这样使程序很复杂。
使用7279最小功能板在试验中使用命令字87H~80H,收到此指令后,按以下规则进行译码0000~1001显示数字0~9,1010显示—,1111显示空白。
只需利用两个P 口就能够实现所有功能。
具有RS485通信功能的8路温度检测仪软件设计毕业设计摘要温度是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一,生产过程需要对温度进行检测和控制。
为了满足对温度采集和测量要求,实现对各个支路温度的检测,本系统就是采用了AT89S52为主控的8路温度检测的系统。
该系统可以实现多个点的温度检测和数值显示并且具有RS-485通信功能。
该系统包括的模块主要有温度的采集,单片机的控制,AD转换,温度值的显示,RS-485通信。
它主要使用的是热敏电阻Pt100温度传感器实现温度检测,并通过AD转换对采集到的数值进行转换,随后将温度显示在液晶屏上,并对温度设置上下阈值来实现温度报警功能。
论文首先简单介绍了该系统的基本原理及整体结构,接着分硬件、软件两部分对整个系统进行阐述,其中软件部分详细描述。
最后是系统的调试与分析,对系统的功能进行了验证。
关键词:AT89S52, RS-485,AD转换, PT100温度传感器ABSTRACTTemperature is one of the most common parameters in industrial production and automatic control of technological, there is the need of the detection and control in the productive process. In order to meet the requirement of temperature acquisition and measurement to detect eight-channel`s temperature, so we will design a simply temperature detection system which focus on the AT89S52.This system can detect the temperature, display the values of number with RS-485 communication function. This system includes the collection of temperature, the control of the single chip microcomputer, AD conversion, display the temperature value and RS-485 communication. It detect temperature and transfer the temperature which is mainly use a PT100 temperature sensor. Then display the temperature on the Liquid Crystal Display. And set up the top and the bottom temperature value. If the temperature doesn`t reach the range of the top and bottom ,the system will give an alarm.This paper first introduces the basic principle and the massive structure of the system. Then it is divided into two parts to the whole system hard ware and software are described, the software part will give a detail description. Finally there is a need to debug and analyze the system to testify the system.KEY WORDS:AT89S52, RS-485 communication, AD conversion,Pt100 temperature sensor目录前言 (1)第1章绪论 (3)1.1基本原理 (3)1.1.1传感器部分 (3)1.1.2 主控制部分 (4)1.1.3 AD转换模块 (4)1.1.3.1 ADC0809简介 (4)1.1.3.2 ADC0809原理 (5)1.1.4 485通信模块 (6)1.2系统方案 (6)1.2.1系统的整体结构 (6)1.2.2 软件介绍 (7)1.3 章节安排 (8)第2章硬件设计 (9)2.1 总体设计 (9)2.2 系统主要器件的介绍 (10)2.2.1 单片机AT89S52 (10)2.2.2 A/D转换芯片 (11)2.2.3 温度传感器 (12)2.2.4 显示LCD 1602 (12)2.2.5 MAX485芯片 (12)2.3 总体电路图 (13)第3章软件设计 (15)3.1 主程序的设计 (15)3.2 AD转换子程序设计 (17)3.3 LCD温度显示程序设计 (19)3.4 报警子程序设计 (22)3.5 按键设置程序设计 (22)3.6 RS-485通信模块程序设计 (24)第4章调试与仿真 (26)4.1 软件仿真 (26)4.1.1 建立程序文件 (26)4.1.2 加载目标代码文件 (29)4.1.3 进行调试与仿真 (29)4.2 硬件调试 (31)4.3 产生的问题与分析 (33)第5章结论与展望 (34)5.1 结论 (34)5.2 展望 (34)参考文献 (35)附录系统程序 (38)前言在人类的生产生活之中,温度扮演着极其重要的角色,温度对工业的发展有着及其重要的影响,因此传感器也有着飞速的发展,来适应这种对温度的检测要求。
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。
目录(七)设备清单(建议配置,具体数量根据变电站实际情况确定)................................................2、电话支持服务 ...............................................................................................................................(一)概述电网安全运行是电力企业的首要任务,是建设和谐社会的基本保障。
随着智能电网工作全面展开,基于IEC61850的数字化变电站逐渐投入使用,在自动化领域,技术水平已经达到了国际水平。
但是对于非电气参数的监测手段仍然处于正在发展阶段。
目前,为电力系统状态检修提供数据的设备的监测项目分别进入到了电力的安全生产管理中。
以至于出现了一种监控“孤岛”现象,在电力系统主控室里摆满了各种计算机和服务器来监测:避雷器在线监测、SF6在线监测、高压接点测温监测、智能接地线管理、智能安全工器具柜管理、电缆温度在线监测、环境在线监测、图像监控、门禁系统等。
这种情况不仅浪费了空间资源和计算机资源,同时也增加了值班人员的工作量。
必须在不同的计算机之间进行大量的操作。
我公司在深刻的学习了国家电网公司SG186工程“建立一个信息平台”的理念之后,为了解决电力系统非电量监测的“孤岛”现象,研发了“智能变电站安全预警系统”。
该系统通过强大的数据库和计算机处理技术,能够将电力系统目前需要监测的各种设备参数通过一个共享的信息平台进行显示和处理,并可随时进行WEB浏览和数据共享,为电力系统状态检修提供一个可靠的数据监测信息平台。
(二)系统特点本系统中心思想,是把现有调度主站的功能与其它功能分开,让调度员专心进行调度工作。
将除综自以外的所有监测信息通过智能变电站安全预警终端进行整合并上传至YJ3000预警监控平台。
ULINX综合监控系统简介ULINX综合监控系统是南京图南科技开发有限公司开发的新一代环境监控系统.该系统采用了嵌入式TCP/IP、基于Web的管理与控制等先进技术,具有良好的扩展性、稳定性和易用性。
其主要功能:ULINX综合监控系统适用于各种现场自动化监测及控制。
监控器的标准配置提供8路模拟量、16路开关量采集口和8路控制输出,根据采集量的多少可以在同一房间配置多台监控器或多个房间共用一台监控器。
每台监控器提供8路继电器控制输出,通过定制的控制器可以远程控制空调、除湿机、排风扇等设备.它可以适用于各种工作环境,具有很高的可靠性。
根据需要使用不同的电源,并向外接传感器提供电源。
1 环境监控结构:ULINX系列环境监控系统由系统软件、JKQ-2001型环境监控器、红外传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、门磁传感器、进水传感器等各种传感器组成。
结构图如图一所示。
1.1 硬件部分ULINX综合监控系统的采集由红外传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、浸水传感器等完成。
采集到的信息送入JKQ-2001型环境监控器处理后,传输到监控中心,监控中心完成对环境监控的远程控制和警情的处理。
(1)红外传感器(2)温湿度传感器(3)烟雾传感器:(4)浸水传感器(5)门磁传感器1.2 系统软件1.2.1 系统简介1.2.1.1 软件平台系统采用Microsoft的Windows2000 或Windows XP等作为操作系统,采用ODBC接口,可连接SQL Server、Oracle等商业数据库系统。
可方便的实现与通信系统和通信系统的信息共享及领导网络分控。
1.2.1.2系统功能模块组成系统由系统简介模块、修改密码模块、历史告警模块及历史派障模块等。
1、系统简介模块包括以下功能:2、修改密码模块包括以下功能3、历史告警模块包括以下功能4、历史派障模块包括以下功能1.2.2功能特点:1.2.2.1状态监视:●监控器的标准配置提供8路模拟量、16路开关量采集口和8路控制输出,根据采集量的多少可以在同一房间配置多台监控器或多个房间共用一台监控器。
KD AA: 全隔离信号(0.1秒采样)C: 通用隔离输入E: 4-20mA专用输入G: 单热电偶全隔离输入H: 单热电偶非隔离输入J: 隔离输入支持 10A电流输入K: 隔离输入(独立馈电接线)M: 标准信号(独立馈电接线)U: 单热电偶全隔离输入(热电偶专用插头)7-24V 6通道工作电源最大输入7-24V 12通道7-24V7-24V16通道16通道7-24V7-24V16通道6通道7-24V7-24V7-24V8通道8通道8通道RS485输出接口RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485产品尺寸: 187(W)X34(H)mmX112(D)mm 导轨安装或桌面放置KD BA: 全隔离信号(0.1秒采样) B: 标准信号 (0.3秒采样)C: 通用隔离输入D: 经济型标准输入E: 4-20mA专用输入G: 单热电偶全隔离输入H: 单热电偶非隔离输入J: 隔离输入支持 10A电流输入7-24V7-24V6通道6通道工作电源最大输入7-24V7-24V6通道6通道7-24V7-24V6通道8通道7-24V7-24V8通道6通道RS485RS485输出接口RS485RS485RS485RS485RS485RS485产品尺寸: 93(W)X35(H)mmX121(D)mm 导轨安装或桌面放置KD CE: 4-20mA专用输入H: 单热电偶非隔离输入7-24V7-24V1通道1通道工作电源最大输入RS485RS485输出接口产品尺寸: 54(W)X32(H)mmX82(D)mm 导轨安装或桌面放置输入信号选型附表U: 单热电偶全隔离输入(热电偶专用插头)U注 C系列信号板与A系列信号功能接近,C系列信号板不支持NTC输入,不支持0-50V输入C系列热电偶冷端精度为正负0.1度,而A系列冷端精度则为正负0.5度(影响热电偶绝对误差)C系列信号板侧重于热电偶精度,而A系列侧重于兼容性,抗干扰能力区别不大,均为隔离差分186mm前视图后视图186mm34m mR S 485转U S B 通讯接口上图为了看清接线,USB 被放大了,非实物比例在电脑上按装U 盘里的驱动复制电脑在线监控系统到电脑上如果是无线模块,已接好线,分别插在仪表上与电脑上如果是布线的将仪表的485+接转换器直接将热电偶插头插入每个通道B A 24V (不分正负极)-485+模块供电CH01 CH02CH03 CH04CH05 CH06CH07 CH08热电偶插头热电偶插头0008050301ST E J K -200.0~1300.0-200.0~800.0-200.0~1000.0-200.0~400.0-50.0~1650.0输入代码SN 与信号类型接上电源,通过485通讯连接到电脑或PLC 或人机界面 连电脑时我们有配套的监控软件 一台电脑或人机界面可以接64个模块 每个模块可以设置不同的地址或波特率RS48安装软件在电脑上按装盘里的驱动341复制电脑在线监控系统到电脑上如果是无线模块,已接好线,分别插在仪表上与电脑上315转USB 通讯接口24RS 485转US B 通讯接口接仪表RS 485+接仪表RS 485-1台电脑可监控20台无纸记录仪,最大多可达255测试点仪表连接电脑后,扫描电脑二维码,可通过手机远程监控电脑监控软件免费,一台电脑需要一个可根据实际定制电脑上位机软件接仪表RS 485+接仪表RS 485-自定义通道名称及单位名称 上下限电脑报警查询数据只需0.1秒 高速而稳定同时显示所有通道曲线 曲线放大 坐标位移功能视频教程 高效而稳定的上位机软件研发费用至少在数百万元之上无疑给成长中仪器仪表厂商带来困惑;为此科顺仪器愿将上位机软件共享给仪器仪表厂商使用;软件可永久授权软件并提共源代码;具有完全自主知识产权;自绘数据显示控件, 自主研发实时数据库,极小体积;可导出EXCEL软件仅供我司仪器仪表用户免费使用,不支持第三方硬件商业授权主要面向仪器仪表厂商即仪器仪表厂商生产的仪表或采集模块使用我们的软件来监控商业授权提供三年以上技术支持,并提供驱动开发;商业授权提供10种硬件驱动开发,并提供软件所有源码;为我司模块提供量程上下限配置设置模块输入类型如 4-20mA 0-5V Pt100等模块误差修正功能等视频教程 读测量值功能码寄存器地址寄存器说明0400-151~16通道温度值数据类型INT16功能码寄存器地址寄存器说明数据类型读内部寄存器0300-15返回通道1-16mV 值INT160316-311~16通道温度值INT1603254仪表类型INT1603255环境温度INT160332-471~16通道传感器输入类型表INT160348-631-16通道传感器误差修正值INT160364-791~16通道K 型热电偶温度值INT160380-951~16通道E 型热电偶温度值INT160396-1111~16通道N 型热电偶温度值INT1603112-1281~16通道J 型热电偶温度值INT1603128-1431~16通道Wre 3-25热电偶温度值INT1603144-1591~16通道T 型热电偶温度值INT1603160-1751~16通道B 型热电偶温度值INT1603175-1911~16通道R 型热电偶温度值INT1603192-2071~16通道S 型热电偶温度值INT1603208-2231~16通道Wre 5-26热电偶温度值INT1603224-2401~16通道F2型热电偶温度值INT1603253通讯地址INT1603252波特率INT16通讯协议模块适用于标准Modbus RTU 通讯协议,仪表支持下文中所描述的功能码。
智能多路温度检测系统中国科学院感光化学研究所陶培德摘要本文详细地介绍了八路温度巡回检测/定点检测系统的硬件配置、误差分析和软件设计方法。
该系统特点有三:①采用铂热电阻测温,布线为三线制,不加补偿电阻,从电路模型中消除了连接导线电阻引进的测量误差。
②八路测温用用一套温度?电压变换电路,测温点间的切换采用廉价的CD4051八选一模拟开关,其开关的导通电阻及导通电阻路差均布引进测量误差。
③铂热电阻温度/电压变换电路的非线性由硬件电路校正,校正后的非线性误差在0~199.9℃范围内小于0.0045%。
整个系统采用89S51单片机控制键盘操作,实现检测温度的实时显示、打印、越线报警功能。
引言温度的精密测量是工业生产领域中的一个经典课题。
在温度检测系统中,测量变换电路起着至关重要的作用,而温度传感器又是该电路中的一个关键元件。
众所周知,在设计测量变换电路时,我们是从分析传感器性能(电阻型、电流型、电压型等)入手,通过适当的补偿、非线性校正及信号放大环节,最后综合处一个满足期望指标的测量变换电路来。
目前,使用比较广泛的温度传感器有四类:热电阻(如铂热电阻)、热电偶、热敏电阻及集成电路温度传感器(如AD590)。
本文介绍的检测系统,采用铂热电阻(以下简称铂电阻)元件测温。
铂电阻温度传感器具有精度高、性能稳定、互换性好(有分度表)、耐腐蚀及使用方便等一系列有点,移植是工业测控系统中广泛使用的一种比较理想的测温元件。
在温度大于0℃的条件下,铂电阻的电阻值R(t)与被测温度t之间呈如下关系:R(t)R(0)?(1+At+Bt2) (1)式中(对BA2分度号而言)R(0)100Ω(0℃时的电阻值)A3.96847×10-3/℃(一次温度系统数)B?5.847×10-7/℃2(二次温度系统数)由式(1)可见,铂电阻的不足之处是:温度比较率小(α≈0.391Ω/℃),存在Bt2二次飞线性项。
大家知道,铂电阻作为温度传感器使用时,必须把它放在测温现场。