基于DSP的温度采集系统

配置寄存器 其中配置寄存器的格式如下：
出场设置默认R0、R1为11。也就是12位分辨 率，也就是1位代表0.0625摄氏度
（Ⅱ）数字式温度传感器DSl8B20测温原理
初态时，计数器1和温度寄存器被顶置 在与一55℃相对应的一个基值上。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，在计数器2控制的闸门时间到 达之前，如果计数器1的预置值减到0，则 温度寄存器的值将作加1运算，与此同时， 用于补偿和修正测温过程中非线性的斜率 累加器将输出一个与温度变化相对应的计 数值，作为计数器1的新预置值，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控 制的闸门时间到达，即计数到0时，停止 温度寄存器值的累加，此时温度寄存中的 数值即为所测温度。原理图如图4所示 图4.DS18B20测温原理图
DS18B20的外形和内部结构
图2.DS18B20外形
图3.DS18B20内部结构

DS18B20 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。 光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作 是该 DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（地址 ： 28H ） 是 产 品 类 型 标 号 ， 接 着 的 48 位 是 该 DS18B20 自身的序列号，并且每个 DS18B20 的序列号都不相同， 因此它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码；最后 8 位则是前 面 56 位的循环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一个 DS18B20 的 ROM 数据都各不相同，因此微控制器就可以通过单 总线对多个 DS18B20 进行寻址，从而实现一根总线上挂接多个 DS18B20 的目的。

ｕＫｉ ｉｐ＋ ＝［ ｅ
＋（ ｅ１＋ ５ Ｋｉ －］。（ Ｔｅ ｉ）ｕ ） ｄ－
一ห้องสมุดไป่ตู้
图 ３ 系统 硬 件 组 成 框 图
ＰＤ控制 中的 比例 增益 、 分 增 益 和微 分 增 益 Ｉ 积
Ｔ ２ ２＋ Ｐ０ 中图分类 号
等原因 ， 仅使用传统算法寻找一组合适的 ＰＤ参数 Ｉ
１ 引言
ＰＤ控制是发展最早 、 Ｉ 应用最广 的一种控制策 略，由于其算法 简单 、 鲁棒性较好 、 可靠性高 ， 被 制器参数直接影响着控制效果 的好坏 ， 一般用于温 控系统 的 ＰＤ算法大多在经验和实验基础上试凑 Ｉ 得到 ， 开发周期长 ， 系统响应时间慢 ， 超调量大。 本文着重研究 ＰＤ控制器参数 的整定与最优 Ｉ 化问题 ， 充分利用数字信号处理器能够快速进行数
器 为 Ｐ Ｓ ， 中参 数 Ｋ 、 ｉＫ （ ）其 ｐ Ｋ 、 ｄ待定 。
Ｊ ｍｎＩｔ ｍｎ ｔ ｔ ＝ ｉ ｄ ＝ ｉ（ｆ ０ — ）
南
３ ＰＤ算 法 Ｉ
３ １ ＰＤ算 法 ． Ｉ 由于本 系统 复杂性 ， 量 间 的关 联性 和 非线性 变
（ 约束条件 ： ｉｔ Ｉ Ｉ （） ≤１） ｕ 要 求最 优 控制是 ：ｕ（） ＝１ ｉ ，， ） Ｉｉｔ Ｉ （ ＝１２ …
核 心控 制 部 分 。Ｔ ３０ ５ Ｘ是 Ｔ 公 司 Ｔ ３０ ＭＳ２ Ｃ ４ Ｉ ＭＳ２
标准的 ＰＤ控制器数学模型为 ： Ｉ
ｕ）Ｋ（＋ｉ （ｄ Ｋ （＝ｐｔ Ｋｆ下下 ｔ ｅ） ）＋ ｅ
积 分 、 分 三项之 和给 出 。 微
（ ４ ）
对于本系统而言都是显著的提高 Ｊ 。 系统硬件结构如 图所示． 向通道 为温度 采 前 集 ， 向通道为功率控制 ， 后 键盘 和数码显示构成人 机交互 通 道 。

基于DSP TMS320F2812和DS18B20的温度测量系统设计摘要:本文介绍了一种基于TI公司DSP TMS320F2812 的高精度温度测量系统的设计。

该系统采用TMS320F2812为微处理器，配合高精度DS18B20数字温度传感器和外部扩展的模数转换器采集温度数据，并经过滤波算法处理控制输出，能够得到比较精确的温度值。

主要介绍了系统的结构、工作原理、软硬件的设计，并对系统设计的特点进行了详细的说明。

关键词: TMS320F2812；DS18B20；温度测量；模数转换1 概述温度在航空、航天领域中是个重要的物理量，由于温度变化对设备可能产生影响，包括降低系统的成像质量，影响分辨率，因此，在这些系统中对温度的实时采集测量十分重要。

以传统的单片机为核心的温度测量控制系统，由于受到处理器自身硬件资源和速度的限制，硬件电路设计复杂，数据实时处理能力差，温度测量时间长。

而随着计算机技术尤其是招超大规模集成电路技术的发展，具有更强处理能力的DSP芯片，以其运算速度快、实时性强、功耗低、抗干扰能力强等特点，越来越多地被应用。

采用了DS18B20数字温度传感器、外部扩展ADC模数转换器，使用内部集成外设功能的DSP TMS320F2812 微处理器作为整个系统的核心控制单元，简化了硬件电路设计；在温度采集控制软件上采用“通道滤波”温度采集控制算法，使得温度采集具有速度快、精度高的特点。

2 系统方案设计温度测量系统设计以DSP TMS320F2812为中央处理器为核心，采用DS18B20型号数字温度传感器为温度传感器，使用AD7892型号的ADC模数转换器进行A/D 转换，并将采集结果代入温度曲线方程计算出当前温度值，并且将温度值通过通信系统发送到上位机。

高精度温度测量控制系统由两大部分组成，第1部分为以DSP TMS320F2812为核心处理器的数据采集及处理部分，主要由产品温度环境、温度传感器、ADC模数转换器、DSP TMS320F2812、电源构成；第2部分由温度采集处理软件构成，完成对DSP采集到的数据进行分析、处理等任务。

现的，即各个炉温监控系统把采集到的数据统一
resistance furnace temperature monitoring experiment，it is concluded that the system can quickly detect the change
of temperature，
to ensure the real-time temperature acquisition，
统。本系统的创新点是利用模糊 PID 算法实现对
炉温的精密控制，采用无线方式实现各个炉温数
据的组网传输，克服了传统有线传输方式受环
境、距离限制的弊端［2］。
1
总体结构设计
系统利用 K 型热电偶结合辅助电路实现对
电阻炉温度数据的采集，并把采集到的炉温数据
送入 DSP 内部的 A/D 转换器进行转换，DSP 内部
time difference，the temperature control system based on DSP was designed. The high performance DSP chip was
adopted as the core controller in the system，K type thermocouple was used to collect the temperature of the furnace
的模糊 PID 控制算法就会产生相应的控制信号，
该控制信号经 D/A 转换器输出到周波控制器，进
而实现对电阻炉温度的控制［3］。具体炉温控制原
基金项目：湖南省教育厅科学研究项目（17c0256）；
衡阳市社科规划办课题（2017D108）；
衡阳市科技局课题（2017KJ217）

电子与信息工程学院综合实验课程报告课题名称基于DSP的温度采集系统专业 08电子信息工程班级电子（2）班学生姓名高深学号 08205010233 指导教师宋杨2011 年 6 月 29 日目录1 综合实验目的 (3)2 总体方案介绍 (3)2.1 设计任务 (3)2.2 设计思路 (3)3 硬件设计 (6)3.1 最小系统设计 (6)3.2 温度采集电路 (6)3.3 A/D模数转换模块 (7)3.4 LCD液晶显示模块 (7)4 软件设计 (8)4.1 软件系统分析 (8)4.2软件系统流程图 (9)5 系统调试 (9)6 课程设计总结 (10)7 参考文献 (10)8 附件 (11)8.1元件清单 (11)8.2原理图 (11)8.3源程序 (11)1 综合实验目的（1）熟悉并掌握硬件设计方面的温度采集技术（2）熟悉并掌握软件设计方面的A/D转换技术（3）熟悉并掌握软件设计方面的DSP液晶显示功能（4）熟悉TMS320F2812的硬件资源和使用方法2 总体方案介绍2.1 设计任务（1）熟悉MC1403芯片的应用（2）设计由MC1403和热门电阻组成的温度采集电路（3）将温度采集电路中热敏电阻的阻值变化转变为输入端的变化，根据电压—温度转换公式，检测温度变化（4）完成程序流程图的设计（5）完成软件设计方面的A/D转换和LCD显示程序（6）软硬件联合调试（7）最终结果在液晶显示屏上显示相应的文字及温度2.2 设计思路首先设计由MC1403和热敏电阻组成的温度采集电路，利用热敏电阻输出电压值与温度间的函数关系，检测温度的变化；然后将采集到的温度送入TMS320F2812中的A/D转换模块，将电压转换为数字信号；最后通过编写LCD显示函数来控制相应的温度及文字的变化。

系统设计原理框图如下图：本设计是基于TMS320F2812的水温控制系统，使用TMS320F2812的片上A/D。

它功能强大,运行速度快,是专门为电动机控制应用优化的控制芯片,在本设计中，它主要完成各种模拟、数字信号的采样及转换。

基于DSP与数字温度传感器的温度控制系统作者：徐兴建, 袁自钧, 赵永礼, 高峰来源：《现代电子技术》2010年第09期摘要:传统的温度控制系统是以热敏电阻为温度传感器件,辅以风冷或水冷来达到目的的,存在体积大,噪音大且精度有限的缺点。

介绍了利用数字温度传感器(DS18B20)与DSP芯片(TMS320F2812)组成的温度测量系统,结合模糊PID算法(Fuzzy-PID),利用DSP的脉宽调制控制通过半导体制冷器的电流大小,达到温度控制的效果,体积小且精度达到0.1 ℃。

给出DSP与DS18B20的接线图,并且介绍了利用CCS(代码编辑工作室)进行软件开发。

该系统已经运用在LD温度控制方面,取得了很好的效果。

关键词:DSP; 温度传感器; 温度控制; 模糊PID; 脉宽调制中图分类号:TP23 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)09-0129-03System of Temperature Control Based on DSP and Digital Temperature SensorXU Xing-jian1, YUAN Zi-jun1, ZHAO Yong-li2, GAO Feng1(1. Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2. Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China)Abstract: Traditional temperature control system took thermal resistance as the temperature sensor, combined with air-cooled or water to achieve the purpose, size large, noisy and the accuracy is limited. The temperature measurement system composed of digital temperature sensor(DS18B20) and the DSP(TMS320F2812), the DSP pulse-width modulation is used to control the current of the TEC combined with fuzzy PID algorithm(Fuzzy-PID), to achieve the effect of temperature control, small size and 0.1 accuracy. The wiring diagram of DSP and DS18B20, the use of CCS(code editing studio)and has gained very good results.Keywords: DSP; temperature sensor; temperature control; fuzzy-PID; pulse width modulation0 引言20世纪60年代以来,数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)伴随着计算机和通信技术得到飞速发展,应用领域也越来越广泛。

基于DSP的温度采集系统4.2 TMS320LF2407ADSP芯片引脚图4.47650运算放大器引脚5.1 基于DSP 温度采集的系统软件流程图5.2基于DSP温度采集的系统程序代码/**************************************************************/#include “exp1_2407.h”/**************************************************************/unsigned int i=0;unsigned int point[256];unsigned int j[150]/**************************************************************/void sys_ini() //系统初始化程序{asm (“setc INTM”); //禁止所有中断asm (“setc SXM”); //抑制符号位扩展asm (“clrc OVM”); //累加器中结果正常溢出*WDCR=0x00E8; //禁止看门狗*SCSR1=0x0081; //配置时钟锁相为4倍频CLKOUT=4*7.3728=29.4912M,使能ADC时钟WSGR=0x0600; //io、ram、program都设为0等待读写*IFR=0xFFFF; //清除所有中断标志*IMR=0x0001; //使能中断1}void adc_ini() //ADC初始化子程序{*ADCTRL1=0x2CC0; //仿真器挂起时，完成最后一次ad,连续运行模式，//预定标最长，高优先级中断，双排序模式，禁用其他模式*ADCTRL2=0x0602; //立即中断模式，清中断标志*MAXCONV=0x0000; //启用排序器1，最大转换数为1*CHSELSEQ1=0x0000; //选择模拟输入通道为0通道asm(“clrc INTM”); //开总中断}interrupt void nothing (){Asm(“clrc INTM”); //开总中断}interrupt void ad_int(){point[i]=(*RESULT>>6); //读出ad结果j[i]=(point[i]*220)/(1024);i++;if (i==149){i=0;}*ADCTRL2|=0x0200; //清除ad中断标志*IFR=0xFFFF; //清除所有中断标志asm(“clrc INTM”) //开总中断}void main(){sys_ini();adc_ini();*ADCTRL2|=0x2000; //软件启动ad转换for (;;);}5.3 程序调试（1）在i=0双击鼠标左键，设置断点；（2）单击”Run”运行程序，程序运行到断点处停止；（3）用下拉菜单中的View、Graph的“Time/Frequency”打开一个图形观察窗口；（4）设置该图形窗口的参数，观察地址j，长度为256的存储器单元内的数据，该数据位输入信号经A/D转换后的数据；（5）单击“Animate”运行程序，在图形观察窗口A/D转化的数据波形变化；图5-3-3 温度波形图1如图所示，室内温度稳定在33度左右，符合实际情况。

电子与信息工程学院综合实验课程报告课题名称基于DSP的温度采集系统毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见目录1 综合实验目的 (4)2 总体方案介绍 (4)2.1 设计任务 (4)2.2 设计思路 (4)3 硬件设计 (7)3.1 最小系统设计 (7)3.2 温度采集电路 (7)3.3 A/D模数转换模块 (8)3.4 LCD液晶显示模块 (8)4 软件设计 (9)4.1 软件系统分析 (9)4.2软件系统流程图 (10)5 系统调试 (10)6 课程设计总结 (11)7 参考文献 (11)8 附件 (12)8.1元件清单 (12)8.2原理图 (12)8.3源程序 (12)1 综合实验目的（1）熟悉并掌握硬件设计方面的温度采集技术（2）熟悉并掌握软件设计方面的A/D转换技术（3）熟悉并掌握软件设计方面的DSP液晶显示功能（4）熟悉TMS320F2812的硬件资源和使用方法2 总体方案介绍2.1 设计任务（1）熟悉MC1403芯片的应用（2）设计由MC1403和热门电阻组成的温度采集电路（3）将温度采集电路中热敏电阻的阻值变化转变为输入端的变化，根据电压—温度转换公式，检测温度变化（4）完成程序流程图的设计（5）完成软件设计方面的A/D转换和LCD显示程序（6）软硬件联合调试（7）最终结果在液晶显示屏上显示相应的文字及温度2.2 设计思路首先设计由MC1403和热敏电阻组成的温度采集电路，利用热敏电阻输出电压值与温度间的函数关系，检测温度的变化；然后将采集到的温度送入TMS320F2812中的A/D转换模块，将电压转换为数字信号；最后通过编写LCD显示函数来控制相应的温度及文字的变化。

ｃ ｎ ｅ ｐ ｉ ｄ ｉ ｍａ ｙ ｎｄ ｔ ｉ ｌ ｎｄ ｏ ａ ｂ ａ ｐｌｅ ｎ ｎ ｉ ｕｓ ｒａ ａ ｃ ｍｍ ｅ ｃａ ｆｅｄｓ ｒ ｉ ｌ ｉｌ ｗｈｉｈ ｃ ｎｅ ｄ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｓ ｒ ｓ ｎｄ ｓｇｎ ｌ ｅ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｍ ａ ｕ ｅ ａ ｉ ａ ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｏ ｅ ｓｎｇ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ＤＳＰ；ｄ ｔ ｃ ｉｉｉ ｎ；ｄｕａ－ ｒ ａ ａ ａ ｑｕ ｓｔｏ ｌｐｏ ｔ ＲＡＭ ；ｓ ｔ ｅ ｃ ｏ ｍｉｈ ｐｒ ｄｉｔ ｒ
关 键词 ： Ｄ Ｐ； Ｓ 数据 采 集 ； 口 ＲＡＭ ；ｍｉ 双 Ｓ ｔ ｈ预 估 器
中图分 类 号 ： ＴＰ ０ ， ３ １ ２ ２ ４ ＴＰ １
文 献标 识码 ： Ａ
文 章编号 ：０ ４０ ６ （０ ６ ０ — ０ １０ １ ０ —３ ６ ２ ０ ）３ ０ ９ —３
Ａ ｕｌｉＣｈａ Ｍ ｔ－ ｎｎｅ ｙ ｔ ｍ ｆ Ｔｅ ｐｅ ａ ｕ ｅ Ｓ ｇ ｌＡｃ ｕ ｓ ｔｏ ｎｄ ｌＳ ｓ ｅ ｏ ｍ ｒ ｔ ｒ ｉ ｎａ ｑ ｉ ｉｉ ｎ ａ Ｐｒ ｃ ｓ ｉ ￣Ｂａ ｅ ｎ Ｍ ｕ ｔ— Ｐ ｏ ｅ ｓ ｎｌ ｓｄｏ ｌｉ ＤＳ
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（ ｏｌｇ ｆ Ｅｌ ｔｉ ｌ ｎ ｎ ｏｍａ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ｇ。 ａ ｚ ｏ ｉｅｓ ｙ ｏ ｃ ｎ ｅ ｎ ｃ ｎ ｌｇ Ｌ ｎ ｈ ｕ ７ ０ ５ ， ｈ ｎ ： Ｃ ｌ ｅｏ ｅ ｒ ａ ｄ Ｉｆ ｒ ｔ ｎ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｎ Ｌ ｎ ｈ ｕ Ｕｎ ｒ ｔ ｆ Ｓ ｉ ｃ ｄ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ。 ａ ｚ ｏ ３ ０ ０ Ｃ ｉ ｅ ｃ ｃ ａ ｏ ｉ ｖ ｉ ｅ ａ ａ Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ： Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ０ ｃ ａ ｎ ｌ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｉ ｎ ｌ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｎ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｅ ｄ ｓｇ ｎ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｏ １ 一 ｈ ｎ ｅ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｓ ｇ ａ ｃ ｕｓ ｔ ｎ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ０ ｉ

万曼 ， 程甘霖， 等． 基于 Ｆ Ｐ ＧＡ 的 嵌 入 式 的 ［ ３ ］ 张京 晶 ，
ｌ －。 ’ ｌ ｌ ¨ ． ．。 ” …¨ － ‘ ｜ ¨
・ 。 ¨。 ＂‘ 。 。 ｌ ｌ ¨ ｜ １－ ” ¨
（ 上接 第 ７ ７页 ）
［ ３ ］ 丁溯 泉 ， 张波 ， 刘世勇 ， 等．Ｓ ＴＫ在 航天任 务仿真分 析 中的应用 ［ Ｍ］ ．北京 ： 国防工业 出版社 ， ２ ０ １ １ ： １ － ８ ． Ｅ ４ ］ 丁哲 峰， 张 传 玉． 基于 Ｓ Ｔ ＫＸ 组 件 的 空 间 仿 真模 式［ Ｊ ］ ． 四川兵工学报 ， ２ ０ ０ ９ ， ３ ０ （ １ ０ ） ： １ ４ １ — １ ４ ３ ．
［ ５ ］ 褚涵 月 ， 张 涛． 基于 Ｓ ＴＫ Ｘ 的微 小卫 星实 时视 景仿 真
学 出 版社 ， ２ ０ １ ０ ．
［ ９ ］ 闫锋 欣 ， 张 学敏 ， 张君 施．ｃ＋ ＋ Ｑｔ 设计 模式 ［ Ｍ］ ．
北 京 ：电子工业 出版社 ， ２ ０ １ ２ ：１ ９ ５ － ２ ０ ２ ．
闫海霞． 基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 的多通道 ＨＤＬ Ｃ通信 系 ［ １ ］ 刘岩俊 ， 统设计与 实现［ Ｊ ］ ． 电子技术应用 ， ２ ０ １ ０ ， ３ ６ （ ５ ） ： ９ ７ — ９ ９ ．
李 晓琼 ， 韩杰 ． 一种 基 于图像 实 时反 馈 的红外 ［ ２ ］ 程俊 ，
可靠 ， 具 有 一定 的应 用 价 值 。系统 可 广 泛 应 用 于小 型 、 高
精度 的 温度测 量场 合 。
参 考 文 献
统 的研 制 ［ Ｊ ］ ． 电子 测 量 与 仪 器 学 报 ， ２ ０ １ ２ ， ２ ６ （ １ ） ：

收稿日期:2008-05 作者简介:朱群峰(1974—),女,讲师,实验室主任,研究方向为嵌入式系统应用和P LC 技术应用。

图2　单总线处理次序基于DS18B20的单总线多路温度采集系统朱群峰,黄　磊,唐　杰,王跃球(湖南邵阳学院电气工程系,湖南邵阳422004) 摘要:提出基于单总线的采用DS18B20和AT89C51单片机组成的多路温度检测系统,详细给出了硬件和软件系统的设计过程。

该系统设计可靠性高、性价比高,在智能化自动检测和控制系统中具有广阔的前景。

关键词:数字式温度传感器;DS18B20;AT89C51;单总线中图分类号:TH811 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2008)12-0029-02The M ulti 2channels Te m pera ture Collecti on System of 12w i re Ba sed on D S18B20ZHU Qun 2feng,HUAG N Lei,T ANG J ie,WANG Yue 2qiu(Depart m ent of Electr onic Engineering,Shaoyang University,Shaoyang 422004,China )Abstract:The multi 2channels te mperature collecti on syste m is p r oposed,which is composed of AT89C51and DS18B20based on 12wire .The design p r ocess of the hard ware and s oft w are syste m is described in detail .This syste m is very reliable and has a high quality -p rice rati o .It would app lied widely in vari ous intellectual aut omatic testing andcontr olling syste m s .Key words:digital te mperature sens or;DS18B20;AT89C51;12wire1　D S18B20简介DS18B20传感器内部内置A /D,直接输出9～12位(含符号位)的被测温度值,测温范围为-55℃～+125℃,测量分辨率最高可达0.0625℃;每片DS18B20内含64bit 经过激光修正的只读存储器ROM ,支持单总线技术,既可通过串行口线,也可通过其他I/O 口线与微机接口,适配各种单片机或计算机组建测量网络;用户还可以设定非易失性温度报警上下限阈值;一旦测量温度超过此设定值,即可给出一报警标志。

自从 ２ 世 纪７ 年代 能 源危 机爆 发 以来 ，人 们 ０ ０
便 逐渐 意识 到世 界上 的能 源并 不是 取之 不尽 ，用
之 不竭 的 。因此 ，如何 应 用科 学 的方法 ，结 合 生
产 实 践 ，设 计 出低 耗 能 、高 产 出 、高效 率 的 产 品 ．已成 为从业 人员 研究 的重 点 。本 文针 对具 体
时钟 和通信 部分 。
收 稿 日期 ：０１ — ３ １ ２ ０ ０ —１
第 三 ．本检 测仪 具有 良好 的人 机接 口 。本 系
统 的人 机接 口采 用 了键盘 和液 晶显 示 ，可 完成 按
键 的输 入 ．各手 动功 能 的检测 ，各 项检 测 数据 的 显 示 以及 与Ｐ 机 的通信 等 。 Ｃ 最 后就是 与上位 Ｐ 机 的通信 功能 。本 检测 仪 Ｃ 通 过 Ｒ ４５ Ｓ ８ 通信 方 式 与 上位 机 进 行 必 要 的 通 信 。
图 １ 温 度 监 测 仪 功 能 结 构 框 图
１ ． 主 要 功 能 ２
情 况 ，给 出了对 冶金 加热 炉炉 温控 制 系统进 行 温 度 检测 和记 录 的系统设 计 方法 ，以便 为改 善设 备 的性能 提供数 据依 据 ，提 高能 源 的利用 率 ，减 少
产 品的生 产成本 。
第１卷 ２
第７ 期
电子元 器 件 焘 用
Ｅｌｃｒ ｎｉ ｍｐｏ ｅ ｔ＆ Ｄｅ ｉ ｅＡｐ ｉａ ｉｎ ｅ ｔｏ ｃ Ｃｏ ｎｎ ｖ ｃ ｐｌ ｔｏ ｓ ｃ
Ｖｏ ．２ １１ Ｎｏ７ ．
２ １ 年７ ０ ０ 月
Ｊ ｌ．２ ０ ｕｙ ０１
ｄ ｉ Ｏ３ ６ ／ｉ ｎ１ ６ － ７ ５ ０ ００ ． ３ ｏ： ．９ ９ ．ｓ ．５ ３ ４ ９ ． １ ． ０ ｌ ｊｓ ２ ７０

装 的需要 。微通 道换 热 能力强 ，是将 电子元 器件 或 芯片
制器 按控 制规 律输 出特定 的控 制信 息 ，控 制有 源 功率 驱 动 器 执行 输 出热 流 。实 时 地 调 节 被 控 对 象 的 温 度 或 热 流 ，以满 足控 制 目标 的要 求 。系 统 控 制 框 图如 图 １所 示 。整 个 系统 分 为控 制 模 块和 微 通道 结 构 的 换 热模 块 。 系统 控 制器根 据 温度 传感 器实 时采 集 的电子 芯 片 、外 界 环境 以及 热 电模块 冷端 、热 端 温度 。对微 泵 电压 和热 电
３ 软 件 流 程
系统初 始 化后 即进 行数 据 采集 。根 据采 集 的温度 数
据 判 断是否 符 合预 期 的温度 要 求 ，若 符 合则 继续 采集 数 据 ，循 环判 断 ，直 到 不符 合要求 时 ，计算 达 到控 制 目标
最 优 的控 制规 律 ，控制 执行 机 构实施 ；执 行 过程 中采 集 的数 据依 然送 人 Ｄ Ｐ，实 时对 控制 规 律进 行修 正 ，根 据 Ｓ 微 通道 结构 的 速度 场 和压力 分 布 ，计 算 系统 管道 、微 通 道 等部 件 的沿程 阻 力和 局部 阻力 ，求 出换 热 系统 的最 佳 工 况点 ， 定 了系 统必 需 的微泵 工作 性 能参 数囹 确 。对于 热 电模 块 都制 冷过 程 ，在 给定 的可 获得 较大 制冷 系 数 的条 件 下 ，热 电器 件 冷却 采用 最小 电流控 制技 术 可获 得较 高 的制冷 效 率 、 算热 电模块 参 数【 解 ４ Ｊ 程序 的 流程 如 图 ５ 。主
２ 硬 件 设 计
为 了精 确 控制 温 度 的范 围 ，达 到 对制 冷 、加 热模 块 以及热 电换 热泵 的精 确控 制 ，本 文 以 ＤＳ Ｐ作 为控 制 电路 的核心 ，采 用 数字 温度 传 感器 采集 温 度信 号 并送 入 Ｄ Ｐ Ｓ 中运算 ，得 到 微泵 和热 电模 块 控制 信 号 的变 化规 律 ，确

第３０卷第１０期２　０　１　２年１　０月水　电　能　源　科　学Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２　０　１　２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）１０－０１８６－０３基于ＤＳＰ的风力发电机多点温度监测系统设计与实现方院生１，２，王　琦１，吕跃刚２（１．广东电网公司电力科学研究院，广东广州５１０６００；２．华北电力大学控制与计算机工程学院，北京１０２２０６）摘要：针对风力发电机组运行环境恶劣，需要对风机的塔底控制柜和机舱控制柜等关键部位进行多点温度采集，根据单总线多点温度监测系统的设计方案，采用ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２数字处理器为核心，设计开发了基于ＣＡＮ总线的在线温度监测系统。

将该套系统应用于东北某风力发电厂后发现系统的稳定性、实时和可靠性较好。

关键词：风力发电机组；多点温度监测；ＤＳＰ；ＣＡＮ总线中图分类号：ＴＶ１２４文献标志码：Ａ收稿日期：２０１２－０１－２０，修回日期：２０１２－０３－２０作者简介：方院生（１９８４－），男，工程师，研究方向为风电变频系统，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｙｓ＿ｄｋｙ＠１２６．ｃｏｍ 远程多点温度监测系统在风力发电机组中具有重要的实用价值，如控制系统的塔底控制柜和机舱控制柜，液压系统如液压缸、高速轴承等部位，均需要实现实时温度监测［１］。

若温度过高则须将风力发电机组退出运行，在温度降至允许值时再自动起动风力发电机组运行。

本文基于ＤＳ１８Ｂ２０数字式温度传感器、ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２数字信号处理器、ＣＡＮ总线、以太网、上位机、继电器和风扇等构建了实时在线监测系统，实现了风电机组多点温度监测、数据远程传输、在线报警与控制的功能。

１　系统架构针对风力发电机组多点温度监测，采用ＤＳＰ核心板＋ＣＡＮ转以太网的方式实现智能化从站设计。

系统总体架构见图１。

采用ＴＩ公司生产的数字信号处理器（ＤＳＰ）ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２（简称Ｆ２８１２），通过ＤＳ１８Ｂ２０数字式温度传感器检测获取各点温度的数字信号，以ＤＳＰ为核心的微处理图１　基于ＤＳＰ的远程温度监控系统架构Ｆｉｇ．１　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｒｅｍｏｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ器实现现场温度信号的采集、分析，给出相应的控制策略，通过继电器、风扇或电机等方式实现调温控制或关停机。

文章编号：１００１－９９４４（２００５）０６・００５２—０３基于ＤＳＰ温度采集系统的设计与实现杨会成，吴攀（安徽工程科技学院电气工程系，安徽芜湖２４１０００）摘要：给出了一个基于ＤＳＰ技术实现高速度、宽范围、高精度的温度采集系统方案。

系统以ＤＳＰ为控制核心，通过测温电路采集温度数据，经ＡＤ转换后给ＤＳＰ控制器。

重点给出叠代法计算方法，ＤＳＰ与ＡＤ转换接口电路以及系统控制软件的设计。

关键词：温度采集；ＤＳＰ；叠代法；ＰＴｌ００；ＡＤ中围分类号：ＴＰ２７４文献标志码：Ｂ１引言温度是一些生产、生活、仓储等场所的重要参数和控制目标。

当前市场上的通用温度采集与显示系统已经做的相当成熟，但是这些系统基本上都是基于常温的，温度范围不大。

原因在于普遍采用查表法来确定温度，要想很精确，就必须制出庞大的数据表，占用存储空间较大，运行速度较慢，常使ＭＣＵ不堪重负，精度和速度形成矛盾。

因此，市场呼唤高精度、宽范围、高速度的温度检测产品。

针对这种情况而设计的本系统，充分利用ＤＳＰ高速数据运算的优势，以计算的方法获得温度值。

首先由ＡＤ值算出Ｐｒｒｌ００的阻值，然后根据Ｐｒｌ００的温度一电阻公式算出温度值，因而速度快，精度高。

２原理系统结构框图如图ｌ示。

２．１运放电路仪表放大器的选型很多，在此介绍一种用途非常广泛的仪表放大器，即典型的差动放大器。

它只需３个廉价的普通运算放大器和几只电阻器即可构成性能优越的仪表用放大器，广泛应用于工业自图１系统结构框图动控制、仪器仪表、电气测量、医疗器械及其他数字采集的系统中。

电路图参见图２。

要使电路平衡，应满足Ｒ。

胡：，Ｒ，＝Ｒ。

，Ｒ，＝Ｒｓ。

假设Ａ，，Ａ：的失配、失调电压和电流均为零的情况下，其差模电压增益为Ａ＝彘叫１２＂Ａ３－－－－＇－－百Ｒ５（１＋器）整个电路采用正负２组电源供电，这样可对正或负输入电压进行放大。

电源电压一般可取±（５～１５）Ｖ，但对其稳定度有一定的要求。

图２中电容Ｃ用于除抖动和抗干扰，其取值应以实际的用途，根据放大的信号特性决定。

心 。Ｔ ３０ ３ 有 处 理 速 度快 ， ＭＳ ２ＶＣ ３具 最小 指令 周 期 只 有 １ ｓ 内部具 有 ３ ３ｎ ； ４Ｋ×３ 位 字节 的 Ｒ Ｍ， ２ Ａ 元需外 扩
的限制 ， 硬件 电路设 计复 杂 ， 据实 时处理 能力 差 。随 数 着计 算 机技术 尤其 是 超大 规 模 集 成 电路 技 术 的 发展 ， 具有更 强处 理 能 力 的 Ｄ Ｐ芯 片 ， Ｓ 以其 运 算 速 度 快 、 实 时性强 、 功耗低 、 干扰 能力强 等特 点愈来 愈多 地被应 抗
第 一 作 者 简 介 ： 利 品 ， ，９ ７年 生 ， 士 ， 师 ， 在 “ 电油 气 测 井 与 检测 ” 育 部 重 点 实 验 室 （ 安 石 油 大 学 ） 事科 研 项 目， 李 女 １７ 硕 讲 现 光 教 西 从 主要 研 究 方 向 为
检测技术 、 测控仪 器、 智能传感器等。邮编 ：１０ ５ ７ ０ ６
（． ２ 西北工业大学 陕西 西安 ） （ ． ３ 中国兵器工业第 ２ ３ ０ 研究所
摘
要 ： 计 了一 种 以 Ｄ Ｐ为控 制核 心 的 温 度 监 测 和 显 示 系统 。该 系统 采 用 数 字 温 度 传 感 器 Ｄ １Ｂ ０进 行 温 度 采 设 Ｓ Ｓ８ ２
集 ， Ｔ ２ ２ ０ Ｆ Ｗ 型 液 晶显 示 模 块 进 行 实时 显 示 ， Ｒ ２ ２通 用 串行接 口与 Ｐ 以 Ｍ３０ ４ Ｅ Ｇ 以 Ｓ３ Ｃ机 进 行 通 信 。 该 系统 具 有 电路 结 构 简 单 、 耗 低 、 时性 强 、 据 传 输 方便 等优 点 。 功 实 数
石
油
仪
器
２１ ０ ０年 ０ 月 ８
Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｉ Ｒ Ｍ Ｎ Ｓ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｎ ｒ Ｕ Ｅ Ｔ Ｓ ｒ

传统炉温数据采集控制系统之改进温度是工农业生产中的重要参数之一，各类工农业生产现场都需要对温度进行精准的控制，例如。

工业环境中的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控制在一定的温度条件下才能进行，炼油厂的原油必须在一定的温度和压力条件下才能按照设定的程序分离出汽油、柴油，没有合适的温度环境，许多对温度敏感的电子仪器仪表无法正常启动运行，农业生产中的粮仓需要精确的温度控制才能保证储存的粮食不腐烂变质，酒类生产和储存需要严格的温控装置才能保证酒的品质不受到影响。

由此可见，研究温度的精确采集和自动控制是工农业生产和生活中非常重要的一个环节。

1 传统炉温数据采集控制系统简介温度控制技术按照控制目标的不同可以分为两大类，即动态时候的温度跟踪和恒温温度控制。

所谓的动态温度跟踪指的是温度在不同环节是不相同的，有一定规律的变化过程，例如在工业环境中常见的酒和醋发酵过程中的温度跟踪、冶炼炉中的燃烧物的实时温度控制跟踪等。

恒温温度控制指的是被控对象的温度在一定范围内处于一个稳定不变的状态，即恒温状态，并且要求其温度只能在一个很小的范围内波动。

科学技术不断进步，自动化控制系统随之逐渐更新换代，温度检测控制元件也在不断发展变化，新型的温度传感器种类繁多、应用更加广泛，逐渐由模拟式向数字式转化以适应自动控制系统的发展需求。

炉温数据检测控制系统最主要的组成部件就是测温元件、温度传感器，各类传感器因为自身工艺特性都会对系统的测量精度等参数产生影响，例如各类传感器自身的优劣性以及整个温度采集控制系统的环境因素，还有最为重要的一点就是系统对于精度的要求。

因此，不同的温度控制系统中采用的温度传感器也不尽相同。

2 改进方法1—基于PCI总线的炉温数据采集控制系统传统的单片机温度采集控制系统采用的是有限通信的信号传送方式，但这种控制系统在空间布局上有很大的局限性，也就是说温度控制系统和工业生产现场之间的距离受限制，同时，温度传感器大多采用的是热电偶、热电阻等模拟信号传感器，必须要加上适当的信号补偿电路和模数（Analog-to-Digital，AD）轉换电路才能和上位机相连，且这种电路往往结构复杂，性价比不高。