设计多路温控采集系统

多路无线温度采集系统设计【摘要】本文设计了一种基于无线传输的多路温度采集系统。

无线传输模块为nRF24L01，体积小，速率高。

传感器采用单总线的高精度数字式温度传感器DS18B20，使多点温度测量电路变得简单、可靠。

该系统可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化、智能家居等诸多领域。

【关键词】多通道;无线传输;数据采集;单片机引言温度采集系统可被广泛应用于温度测量或相应的可转换为温度量或供电故障监控的工业、农业、环保、服务业、安全监控等工程中[1]。

但在众多应用领域中，数据传输容易受到传输介质的限制，因此本文设计了一种基于无线传输的多路温度采集系统，对工业控制、仪器仪表、机电一体化、智能家居等诸多领域具有很高的实用价值。

1.设计方案系统结构如图1所示。

系统主要由两个部分组成，采集机与主控机，一台主控机可搭载多台采集机。

采集机采用51单片机作为主控器，一方面通过温度传感器实时采集数据，另一方面通过无线传输模块与主控机交换数据。

主控机同样采用51单片机作为主控制器，其主要功能是向采集机发送命令，接收采集机传输的数据并重新组帧成上传到PC机。

图1 多路无线温度采集系统结构图图2 多路无线温度采集系统采集机原理图根据系统需求，选择合适的无线数据传输模块相当重要。

本系统选用的无线传输模块为nRF24L01，在目前较为流行的无线通信芯片中，无论从使用的方便性、传输速度还是输出等各个方面考虑，nRF24L01都是一种较为理想的选择[2]。

在温度传感器方面，采用单线数字温度传感器DS18B20。

它是Dallas公司生产的一线式数字温度传感器，其分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。

CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路[3]。

2.硬件电路设计多路无线温度采集系统硬件设计包括主控机和采集机两部分，两部分的重点都是如何实现基于nRF24L01模块的无线数据传输。

ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本科毕业论文基于单片机的多路温度采集系统设计Based on Single Chip Multi-channel Temperature AcquisitionSystem Design系（院）名称：电子信息与电气工程系专业班级： 0000级自动化00班学生姓名： 123指导教师姓名： 000指导教师职称：讲师000 年00月基于单片机的多路温度采集系统设计专业班级: 000级自动化00班学生姓名: 000指导教师: 000 职称: 讲师摘要：单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片机的应用。

单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。

单片机由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。

温度控制系统是利用下位机设置温度上下限和实时温度的采集，并将结果传输到上位机。

以达到对温度的比较、控制。

本设计用MCS-51单片机为主要硬件，设计了包括温度采集，温度显示，系统控制，串口通信等外围电路。

而且对所设计电路给出了相应的软件设计，包括定时器初始化，串行口初始化和数据传输等程序。

在温度测量部分采用具有“一线总线”接口的数字传感器DS18B20，实现单线多点数据的采集。

多点温度检测与控制系统是典型的集散式控制系统。

由下位机、上位机、和通讯网络三部分组成。

下位机是基于单片机AT89C52和DS18B20的高精度温度采集系统，功能是对温度的检测与输出控制。

上、下位机之间通过RS-232总线构成网络系统。

关键词：MCS-51；DS18B20；温度采集；RS-232Based on Single Chip Multi-channel Temperature AcquisitionSystem DesignAbstract：The development and application of MCU (Micro Control Unit) have made a great change in many fields of modern industrial detect and control. Adopt Single-Chip Microcomputer is it control convenient, simple, flexibility advantage such as being heavy to have not merely to control to go on to temperature to come, and can raise by technical indicator not to accuse of temperature by a large margin, thus can big improvement quality and the quantity of products. Because of the small scale, low price and high efficiency of MCU, it is widely used in home appliances and industrial control.The temperature control system is uses in the lower position machine establishment temperature the lower limit, with real-time temperature gathering, transmits to on position machine. By achieves to the temperature comparison, the control，This design uses MCS-51 The monolithic integrated circuit is the main hardware, In order to realize design goal this design including temperature gathering, the temperature demonstrated that, the systems control, strung together periphery electric circuit and so on mouth correspondence. Moreover to design the electric circuit to produce the corresponding software design, including timer initialization, serial procedure and so on mouth initialization and data transmission. The 1-Wire bus digital thermometer DS18B20 is used to measure temperature. It can realize the 1-Wire multi-point collection.Several points of temperature examination and control system is typically concentrate-disperse system. It consists of up a machine, bottom a machine, and communication network. Bottom a machine is a high accuracy data collection system that bases on the microcontroller AT89C52 and the DS18B20 system. Its function is to temperature and output the control. The up machine and bottom machines constitute of network system, via RS-232 bus.Key words: MCS-51；Temperature gathering；DS18B20；RS-232目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)引言 (1)第一章多路温度采集显示系统的设计要求与设计方案 (2)1.1系统设计任务和要求 (2)1.2课题分析 (2)1.3方案比较与方案论证 (3)1.4方案论证和选定 (5)第二章多路温度采集系统硬件的设计 (7)2.1总体分析 (7)2.2AT89C52单片机的性能及应用 (7)2.3DS18B20芯片简介 (10)2.4DS18B20与单片机的典型接口设计 (14)2.5DS18B20使用中注意事项 (16)2.6温度检测系统设计 (16)2.7硬件电路设计 (18)第三章多路温度采集系统的软件设计 (20)3.1程序流程图设计 (20)3.2程序设计 (20)3.3单通道显示 (23)3.4串行通信 (24)第四章系统的抗干扰技术 (25)4.1硬件抗干扰技术 (25)4.2软件抗干扰技术 (25)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录1：DS18B20温度测量程序 (30)引言近些年计算机领域的变化令人目不暇接，而单片微型计算机（简称单片机），作为微型计算机家族中的一员、发展中的一个分支，以其体积小、单一电源、功能强、价格低廉、低功耗、运算速度快、可靠性高、面向控制等独特优点，越来越深受各个应用领域的关注和重视，应用十分广泛，发展极快。

●应用与设计1引言温度是生产过程和科学试验中普遍且重要的物理参数。

在工业生产中,为了高效生产,必须对生产过程中的主要参数,如温度、压力、流量、速度等进行有效控制。

其中温度控制在生产过程中占有相当大的比例。

准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的主要条件。

2系统概述整个温度控制系统主要由计算机控制系统(上位机、单片机测控系统(下位机、温度传感器组、功率加热系统等部分组成。

系统采用了模块化的设计思想,组建方式灵活,并可利用多块单片机测控系统组合的方法增加测量点,具有良好的扩展性。

系统结构框图如图1所示。

温度测量采用高精度的温度传感器PT100获得物体当前温度,经过低功耗、低输入失调电压、线性好的OP07A 进行信号放大,送至8051F350内部高速率24位A/D 转换器,根据系统设定的目标温度(由上位机发送和控制范围,通过6路PWM 控制加热器的工作状况,使物体达到目标温度并且保持恒温状态。

同时可以利用单片机内部的Flash 存多路温度采集及监控系统的设计与实现郝迎吉,张明,王洪波(西安科技大学机械工程学院,陕西西安710054摘要:介绍一种基于单片机的多路温度采集及监控系统,能够测量6路温度信号,具有计算机联网功能,各测量点可以单独监控和设置,可根据用户的需求自动控制。

测量温度范围为-10℃~200℃,控制方式采用模拟量调压模式。

该系统具有控制精度高、冲击小等特点。

关键词:温度采集;8051F350;CAN 总线;A/D 转换中图分类号:TP273文献标识码:A 文章编号:1006-6977(200706-0021-02Design and realization of multiplex temperature collecting and controlling systemHAO Ying-ji,ZHANG Ming ,WANG Hong-bo(School of Mechanical Engineering,Xi ’an University of Science and Technlogy,Xi ’an 710054,ChinaAbstract :A temperature collecting and surveillance-controlling system based on sing-chip microcom-puter is introduced.It can measure 6channel signal of the temperature,and it has a function of networkconnection.The temperature measure points can be monitored and located,it can be controlled automat-ic according to user ’s demand.The temperature range is -10℃to 200℃.The model of control is ad-justable voltage with simulation.It features high precision and little impact.Key words :temperature collecting;8051F350;CAN bus;A/D convertion图1温度控制系统结构框图多路温度采集及监控系统的设计与实现-21-储器把各通道设定的温度、系统参数存储起来。

51单片机的多路温度采集控制系统设计基于51单片机的多路温度采集控制系统设计言：随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。

本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。

本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。

单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。

本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。

我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。

通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。

关键词：温度多路温度采集驱动电路正文：1、温度控制器电路设计本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。

由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。

89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。

输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED 为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。

小型多路温控采集系统设计一．系统说明本系统采用51单片机作为控制器，控制温度采集及显示。

温度传感器选用DS18B20，其单总线的通信方式可以减少系统的线路连接。

DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。

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。

内温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。

同时本系统选用LCD1602作为显示器件，能够同时显示16x02即32个字符（16列2行）。

其显示清晰，并可以显示阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，满足了系统要求。

二．系统电路图三、程序流程图四、程序解读注：程序分两部分。

可以先用程序二读出各个器件的序列号，再将序列号填入程序一的SN[4][8]数组中，若要加入更多的器件可以扩大数组，并在程序中增加读显的循环次数。

1.程序一：已知各个器件序列号读取温度#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar TMP[4]; //读取后的4个温度值uchar SN[4][8]={{0x28,0x44,0x30,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x12},{0x28,0x15,0x30,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x0b},{0x28,0x30,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0x8e},{0x28,0x05,0x30,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x50}};//4个器件的序列号，先读出单个序列号后填上才可以读取温度uint f[4]; //结果是否为负温，“0”为正温，“1”为负温。

基于单片机的多路温度采集控制系统的设计一、系统设计思路1、系统架构：本系统的所有模块分为两个主要的部分：单片机部分和PC部分。

单片机部分是整个温度控制系统的中心模组，它负责多路温度传感器的信号采集、温度计算和显示，还有一些辅助操作，如温度上下限报警等；PC部分主要实现数据采集、分析、处理、显示等功能，与单片机的交互可通过RS485、USB等接口进行。

2、硬件设计：本系统设计确定采用AT89C52单片机作为系统的处理核心，在系统中应用TLC1543数据采集芯片，采用ADC转换器将多个温度传感器的数据采集，使系统实现多路温度检测同时显示.另外，为了实现数据采集记录，系统可以选用32K字节外部存储封装。

二、系统总控程序设计系统总计程序采用C语言进行编写，根据实际情况，主要分为以下几个主要的模块：（1）初始化模块：初始化包括外设初始化、中断处理程序初始化、定时器初始化、变量初始化等功能。

（2）温度采集模块：主要对多路温度传感器的采集、计算并存储等操作，还可以实现温度的报警功能。

（3）录波模块：提供数据的实时采集、数据的存取、数据的滤波处理等功能。

（4）通信模块：主要是用于实现数据透传，采用RS485接口与PC端的上位机联网，可实现远程调试、远程控制等功能。

（5）用户界面模块：实现数据显示功能，可以根据用户的要求显示多路温度传感器检测到的数据。

三、实验检验（1）检查系统硬件的安装是否良好；（2）采用实测温度值与系统运行的实测温度值进行比对；（3）做出多路温度信号的对比，以确定系统读取的数据是否准确；（4）检查温度报警功能是否可以正常使用，也可以调整报警范围，试验报警功能是否可靠；（5）进行通信数据采集的联网检测，确保上位机和系统可以进行实时、准确的通信。

中南大学微机应用系统设计与综合实验设计报告设计题目多路温度采集系统编程设计指导老师设计者学号专业班级设计日期目录第一章微机应用系统课程设计的目的意义1.1 设计目的1.2 课程在教学计划中的地位和作用第二章温度采集系统软硬件设计任务2.1 设计内容及要求2.2 实验设备2.3 课程设计的内容及要求第三章总体设计方案3.1 设计思想3.2 总体设计流程图第四章硬件设计4.1 硬件设计概要4.2硬件设计接线图4.3 所用到的芯片及其各自功能说明4.3.1 芯片列表4.3.2 8086的功能简介4.3.3 8254的功能简介4.3.4 AD0809的功能简介第五章实验结果5.1 汇编程序结果5.2 C语言程序结果第六章源程序代码6.1 汇编程序代码6.2 C语言程序代码第七章系统的调试与使用第八章收获、体会参考文献第一章微机应用系统课程设计的目的意义1.1设计目的《微机原理与接口技术》是一门实践性和实用性都很强的课程，学习的目的在于应用。

本课程设计是配合课堂教学的一个重要的实践教学环节，它能起到巩固课堂和书本上的知识，加强综合能力，提高系统设计水平，启发创新思想的效果。

通过本课程设计希望达到以下目地：培养资料搜集和汇总的能力。

培养总体设计和方案论证的意识。

提高硬件，软件设计与开发的综合能力。

提高软件和硬件联合调试的能力。

熟练掌握相关测量仪器的使用方法。

掌握相关开发软件，仿真软件的使用方法。

1.2课程在教学计划中的地位和作用现在计算机科学在应用上得到飞速发展，因此，学习这方面的知识必须紧跟实际连接。

掌握这方面的知识更重要强调解决实际问题的能力。

该课程设计给我们提供了一个很好的机会，它要求我们结合课堂上和书本中学到的知识去独立设计一个硬件系统，它是我们迈向实践和应用的桥梁，我们学习书本上的知识是一个不断积累的过程，而该课程设计却使得我们能够尽情发挥他们，让我们更了解计算机的结构，工作原理以及软硬件的结合使用，虽然课程设计的时间比较短，但它却在整个教学计划中占据了及其重要的位置。

目录1综述 (1)2数字式多路温度采集系统硬件电路设计 (2)2.1温度采集电路设计 (2)2.1.1 DS18B20简介 (2)2.1.2温度采集电路结构 (5)2.2单片机控制电路设计 (6)2.2.1单片机芯片选择 (6)2.2.2 AT89C51单片机工作基本电路设计 (6)2.3输入控制电路设计 (7)2.4显示电路设计 (8)2.4.1 LED数码显示管静态显示工作原理 (8)2.4.2显示电路结构 (9)2.4.3显示电路工作过程 (9)2.5报警控制电路设计 (9)2.5.1报警控制电路结构 (10)2.5.2报警控制电路工作过程 (10)2.6电源电路设计 (10)2.7数字式多路温度采集系统元件清单 (11)2.8数字式多路温度采集系统电路图 (11)3数字式多路温度采集系统程序设计 (12)3.1主程序设计 (12)3.2子程序设计 (12)3.2.1 DS18B20的通信协议 (12)3.2.2子程序 (13)3.3数字式多路温度采集系统控制源程序 (16)4系统调试及性能分析 (17)4.1系统调试 (17)4.2系统性能分析 (17)5结束语 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)附录（1）数字式多路温度采集系统元件清单 (21)附录（2）数字式多路温度采集系统原理图 (22)附录（3）数字式多路温度采集系统印刷电路板图 (23)附录（4）数字式多路温度采集系统控制源程序 (24)摘要数字式多路温度采集系统由主控制器、温度采集电路、温度显示电路、报警控制电路及键盘输入控制电路组成。

它利用单片机AT89C51做控制及数据处理器、智能温度传感器DS18B20做温度检测器、LED数码显示管做温度显示输出设备。

硬件电路比较简单，成本较低，测温范围大，测量精度高，读数显示直观，使用方便。

关键词：数字；温度；传感器；单片机；控制Abstractthe digital multi-channel temperature gathering system by the master control regulator, the temperature gathering electric circuit, the temperature display circuit, reports to the police the control circuit and the keyboard entry control circuit is composed .It makes the control and the data processor, intelligent temperature sensor DS18B20 using monolithic integrated circuitAT89C51 makes the temperature detector, the LED numerical code display tube makes the temperature demonstration output unit. The hardware electric circuit quite is simple, the cost is low, the temperature measurement scope is big, and the measuring accuracy is high, reading demonstration is direct-viewing, easy to operate.Key words: numeral; temperature; sensor; monolithic integrated circuit; control1综述温度是一种最基本的环境参数，人们的生活与环境温度息息相关，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。