【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 燕 山 大 學(xué)2015年 6月本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院： 電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 11級(jí)測(cè)控技術(shù)與儀器 學(xué)生 姓名： 學(xué) 號(hào)： 1 指導(dǎo) 教師： 答辯 日期： 2015年6月26日 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：儀器科學(xué)與工程系學(xué)號(hào)1101030 學(xué)生姓名 專 業(yè)班 級(jí)精儀112題目題目名稱基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目性質(zhì)：工程設(shè)計(jì) （√）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）；理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）。（ ）；（ ）；（ ）。題目類型（ √ ） （ ）題目來源科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（√） 主要內(nèi)容1. 掌握溫度測(cè)量原理及控制方法2. 溫度采集單元設(shè)計(jì)3. 溫度控制單元設(shè)計(jì)基本要求（不少于2萬字），A0圖紙。，要求條理清晰、文筆流暢、圖形及文字符號(hào)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。3．按學(xué)院指定的地點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照進(jìn)度計(jì)劃完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。參考資料周 次1—4周5—8周9—12周13—16周17周應(yīng)完成的內(nèi)容查閱資料，學(xué)習(xí)信號(hào)采集相關(guān)知識(shí)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)溫度采集與控制單元設(shè)計(jì)撰寫論文制作PPT,準(zhǔn)備答辯指導(dǎo)教師： 王娜職稱：講師 2014年12月30日系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日摘要摘要溫度是工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的被控參數(shù)之一。溫度監(jiān)控在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的地位。隨著微電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用STM8單片機(jī)作為控制單元，采用溫度傳感器DS18B20和無線收發(fā)模塊CC1101對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程無線測(cè)量與控制。整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)系統(tǒng)，即主系統(tǒng)和從系統(tǒng)。主系統(tǒng)完成對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定溫度值、設(shè)定值顯示、實(shí)際值顯示、失控報(bào)警和接收數(shù)據(jù)功能。從系統(tǒng)完成溫度采集、溫度控制和發(fā)送數(shù)據(jù)功能。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用、功能齊全，通用性強(qiáng)，可被應(yīng)用于許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。它可使操作人員與惡劣的工作環(huán)境分離開來，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞　STM8單片機(jī)；DS18B20溫度傳感器；CC1101I 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）AbstractTemperature is one of the mon parameters in the production of industry and agriculture. Temperature monitoring plays a very important role in industrial production. With the development of micro electronics technology and munication technology, remote monitoring and remote control has been widely used. This design uses STM8 microcontroller as the control unit, the use of temperature sensor DS18B20 and wireless transceiver module CC1101 to test the field temperature data for remote wireless measurement and whole system consists of two systems, the main system and subsystem. The main system is pleted to set the temperature value of the test site, set the value of the display, the actual value of the display, the alarm and receive data function. Subsystem to plete the temperature collection, temperature control and send data system is simple, practical, plete and versatile, which can be used in many industrial fields. It can separate the operating personnel from the bad working environment, realize the production automation and improve the production efficiency.Keywords　STM8 SCM。 DS18B20 temperature sensor。 CC1101I 目 錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 引言 1 研究背景與意義 1 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 2 社會(huì)影響 3 研究內(nèi)容 4第2章 設(shè)計(jì)方案的選擇與論證 5 溫度采集模塊方案與論證 5 無線模塊的選擇方案與論證 5 顯示模塊的方案與論證 6 工程造價(jià) 7 本章小結(jié) 7第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8 系統(tǒng)硬件概述 8 主要單元模塊設(shè)計(jì) 9 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì) 9 溫度傳感器設(shè)計(jì) 10 無線傳輸單元設(shè)計(jì) 13 顯示模塊設(shè)計(jì) 15 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 17 溫度調(diào)節(jié)控制模塊設(shè)計(jì) 18 本章小結(jié) 20第4章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 21 系統(tǒng)總程序設(shè)計(jì) 21 液晶屏顯示程序設(shè)計(jì) 23 鍵盤掃描程序設(shè)計(jì) 27 無線收發(fā)系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 30 本章小結(jié) 32結(jié)論 33參考文獻(xiàn) 34致謝 35附錄1 實(shí)物圖附錄2 程序I第1章 緒論 第1章 緒論 引言溫度與我們的生活息息相關(guān)，它涉及到我們生活的各種領(lǐng)域。隨著時(shí)代的進(jìn)步，科研、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電力控制等部門都越來越依賴的對(duì)溫度的監(jiān)控。溫度傳感器在和其他的儀器設(shè)備配合使用中，可以有效提高的產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境，改善生活環(huán)境，因此，必須采取有效的措施去監(jiān)控溫度變化。但是現(xiàn)在溫度監(jiān)控方面存在諸多問題，比較突出的問題是采用人工定時(shí)采樣溫度的方法，極大的限制的效率的最優(yōu)化。人工采樣效率低，成本高，也不能隨時(shí)監(jiān)控溫度變化，因而，采用基于單片機(jī)的無線溫度監(jiān)控設(shè)計(jì)。本文所設(shè)計(jì)的無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)，采用CC1101無線收發(fā)模塊作為數(shù)據(jù)傳輸單元，采用DS18B20型數(shù)字式溫度傳感器作為溫度采集單元，并且具有顯示、報(bào)警、溫度控制等功能，較好的解決了存在的問題。 研究背景和意義溫度是工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的被控參數(shù)之一。現(xiàn)實(shí)生活中無處不存在溫度控制。比如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫室大棚、酒窖發(fā)酵、無土栽培；工業(yè)生產(chǎn)中的食品加工、化工制藥等，無處不存在到對(duì)溫度的監(jiān)督控制，可見，溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)發(fā)展中占據(jù)著非常重要的地位。并且隨著科技的不斷發(fā)展，工農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化，對(duì)溫度控制的效率和精度的要求也越來越高。近年來，溫度監(jiān)控領(lǐng)域正在發(fā)生著巨大變化，溫度的監(jiān)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不再僅僅局限于近距離或者人工直接的監(jiān)控，而是逐漸改進(jìn)發(fā)展成為遠(yuǎn)距離的控制，這就產(chǎn)生了遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控。 遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控的通信方式多種多樣，如通過有線網(wǎng)絡(luò)、無線電等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。每一種通信方式都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。利用無線電通信，方便、靈活，而且經(jīng)濟(jì)。它不需要像有線網(wǎng)絡(luò)控制耗費(fèi)巨大的通信資源，也不受網(wǎng)絡(luò)速度的影響。 在溫度控制的方法上，傳統(tǒng)的控制方法(包括經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制)在處理具有非線形或不精確特性的被控對(duì)象時(shí)十分困難。而溫度系統(tǒng)為大滯后系統(tǒng)，較大的純滯后可引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。 在溫度采集方法上，通常是利用熱電偶把熱化為電信號(hào)，再通過A/D轉(zhuǎn)換得到溫度值。這種方法速度慢，而且精度不是很高。綜合上面的考慮，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了基于無線電通信的遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)。 現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及日常生活中常常需要用到溫度控制，早期溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度，不同等級(jí)的鋼鐵要通過不同溫度的鐵水來實(shí)現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來掌握所需要的產(chǎn)品了。在現(xiàn)代社會(huì)中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個(gè)方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會(huì)見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務(wù)于社會(huì)。 近年來，單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防，科研以及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度采集的方法不僅費(fèi)時(shí)，而且精度差滿足不了各行業(yè)對(duì)于溫度數(shù)據(jù)提高精度，設(shè)備高可靠性的需求。單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度數(shù)據(jù)的采集和處理得到了很好的解決。選擇適當(dāng)?shù)膯纹瑱C(jī)和溫度傳感器以及前端處理電路，可以獲得較高的測(cè)量精度，不但方便快捷，成本低廉，省事省力，而且大幅度提高了測(cè)量精度。 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)，它與人類生活環(huán)境有著密切關(guān)系。早在 2000 多 年前，人類就開始為檢測(cè)溫度進(jìn)行了各種努力，并開始使用溫度傳感器檢測(cè)溫度。在人類 社會(huì)中， 無論工業(yè)、 農(nóng)業(yè)、 商業(yè)、 科研、 國防、 醫(yī)學(xué)及環(huán)保等部門都與溫度有著密切的關(guān)系[1]。 隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度監(jiān)控技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步。溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是傳感器，它將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。另一部分是電子裝置，它主要完成對(duì)信號(hào)的接收、處理、對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行控制、溫度顯示等功能。對(duì)應(yīng)于不同的溫度段及測(cè)量精度要求，測(cè)溫裝置也不盡相同，從傳感器方面看，己出現(xiàn)有各種金屬材料、非金屬材料、半導(dǎo)體材料制成的傳感器，也有紅外傳感器。儀器本身也趨向小型化，多采用集成度較高的芯片或元件組成電路。對(duì)于測(cè)點(diǎn)較多，并具有報(bào)警、巡測(cè)、控制等多功能測(cè)溫裝置，一般采用單片機(jī)電路。目前的溫度檢測(cè)技術(shù)原理很多，大致包括以下幾種:(1)物體熱脹冷縮原理(2)熱電效應(yīng)(3)熱阻效應(yīng)(4)利熱輻射原理。 傳統(tǒng)的溫度傳感器(如,熱電偶、鉑電阻、雙金屬開關(guān)等)雖然有著各自不可替代的優(yōu)點(diǎn),但由于自身因自熱效應(yīng)影響了測(cè)量精度,從而制約了它們?cè)谖⑿突叨穗娮赢a(chǎn)品中的應(yīng)用[1]。與之相比較,半導(dǎo)體溫度傳感器具有靈敏度高、體積小、功耗低、時(shí)間常數(shù)小、自熱溫升小、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn),無論是電壓、電流還是頻率輸出,在相當(dāng)大的溫度范圍內(nèi)( 55～150 ℃)都與溫度成線性關(guān)系,適合在集成電路系統(tǒng)中應(yīng)用。目前,半導(dǎo)體溫度傳感器工作的溫度范圍還限于 50～150 ℃。未來主要的研究方向?qū)⑹侨绾螖U(kuò)大它的溫度適用范圍,以及智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面。 目前國內(nèi)外的溫度控制方式越來越趨向于智能化，溫度測(cè)量首先是由溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)的。測(cè)溫儀器由溫度傳感器和信號(hào)處理兩部分組成。溫度測(cè)量的過程就是通過溫度傳感器將被測(cè)對(duì)象的溫度值轉(zhuǎn)換成電的或其它形式的信號(hào),傳遞給信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來。溫度傳感器隨著溫度變化而引起變化的物理參數(shù)有: 膨脹、電阻、電容、熱電動(dòng)勢(shì),磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,新型溫度傳感器還會(huì)不斷出現(xiàn),目前,國內(nèi)外通用的溫度傳感器及測(cè)溫儀大致有以下幾種: 熱膨脹式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱電偶、輻射式測(cè)溫儀表、石英溫度傳感器測(cè)溫儀。 社會(huì)影響隨著時(shí)代的進(jìn)步，科研、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電力控制等部門都越來越依賴的對(duì)溫度的監(jiān)控。溫度與我們的生活息息相關(guān)，它涉及到我們生活的各種領(lǐng)域。 工業(yè)上，常到液體加熱，比如電鍍廠的電鍍液有溫度要求，需要加熱或者冷卻；再比如注塑機(jī)的模具溫控機(jī)也有循環(huán)水溫度加熱的要求；這些加熱都要求溫度控制精準(zhǔn)，波動(dòng)范圍小，靠人工是一定不行的，只能用自動(dòng)溫度控制。一般用測(cè)溫探頭（比如鉑電阻、熱電偶等）對(duì)液體進(jìn)行測(cè)溫，變換成其它信號(hào)接入溫控儀表，再通過溫控儀表來顯示溫度，并控制加熱或者冷卻設(shè)備或者儀器的起停，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)作為21 世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)安全、平穩(wěn)、優(yōu)質(zhì)、高效的基本條件和重要保證，是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)的有效手段，對(duì)鋼鐵、石化、冶金、電力、紡織等支柱性產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步具有重要作用，其技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和現(xiàn)代化程度的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約在1:4 至1:6之間[2]?，F(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)追求安全生產(chǎn)，將測(cè)量人員與數(shù)據(jù)的采集現(xiàn)場(chǎng)分離能有效的降低工程作業(yè)的危險(xiǎn)指數(shù)。遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控符合現(xiàn)代社會(huì)安全生產(chǎn)的原則。遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控室對(duì)操作人員的一個(gè)保護(hù)傘，從根本上隔離了采集現(xiàn)場(chǎng)