【正文】 廣，可以在 1K至 2800℃的范圍內(nèi)使用，精度高，性能穩(wěn)定，第一章 引 言 4 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)性能好，把 溫度轉(zhuǎn)換為電勢(shì)信號(hào)便于處理和遠(yuǎn)距離傳輸。在測(cè)量時(shí)，只需把溫度計(jì)光學(xué)接收系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體，而不必與物體接觸，因此，可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度且不破壞物體的溫度場(chǎng)。如光纖溫度傳感器、光纖輻射溫度計(jì)。目前常用的非接觸式測(cè)溫 儀表有： 1) 輻射式溫度計(jì)。但是，由第一章 引 言 3 于敏感元件必須與被測(cè)對(duì)象接觸，在接觸過(guò)程中就有可能破環(huán)被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)分布，從而造成測(cè)量誤差。它利用熱電效應(yīng)測(cè)量溫度。一種是利用液體和氣體的熱膨脹及物質(zhì)的蒸汽壓變化來(lái)測(cè)量溫度 ，如玻璃液體溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)；另一種是利用兩種金屬的熱膨脹差來(lái)測(cè)量溫度，如雙金屬溫度計(jì)。 溫度傳感器就是能夠感知和測(cè)量環(huán)境中某點(diǎn)溫度的一種敏感器件，它將環(huán)境中的溫度或與溫度有關(guān)的參量的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱便 可獲得 被測(cè)點(diǎn)在環(huán)境中的溫度信息 ，從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警系統(tǒng)。 以上只是簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)現(xiàn)實(shí)的例 子，在現(xiàn)實(shí)生活中，這種溫度采集系統(tǒng) 已經(jīng)被成功應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān) 測(cè)、軍事國(guó)防、機(jī)器人控制等許多重要領(lǐng)域，而且類似于這種溫度采集系統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛的應(yīng) 用到民用和軍事領(lǐng)域。而且大棚和糧倉(cāng)占地面積大，檢測(cè)目標(biāo)分散，測(cè)點(diǎn)較多，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。 在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，由于生產(chǎn)環(huán)境惡劣， 工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備是否運(yùn)行正常，就需要采集數(shù)據(jù)并傳輸數(shù)據(jù)到一個(gè)環(huán)境相對(duì)好的操控室內(nèi)，工作人員可以在這里將控制指令傳輸給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行模塊進(jìn)行各種操作。該方案主要是利用熱電偶采集外界的溫度，利用無(wú)線傳輸實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)顯示采集到的溫度，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比和處理。本文設(shè)計(jì)主要 是 針對(duì)惡劣環(huán)境下的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)以及高科技大范圍的農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，布線困難，浪費(fèi)資源，占用空間，可操作性差等問(wèn)題做出的一個(gè)解決方案。 關(guān)鍵詞 ：溫度數(shù)據(jù)采集，無(wú)線傳輸，熱電偶，單片機(jī)， PC 機(jī) Abstract II Abstract With the more and more request of industry and agriculture production in the temperature, it bee very important to survey the temperature accurately. This article is designed for harsh environments and hightech industries at the scene of largescale agriculture at the scene, wiring problems, waste of resources, space, and make operational a poor solution. This design is mainly to use the thermocouple to gather temperature, and then use the wireless transmission to reveal the gathered temperature on the position machine, and parison of data and processing the corresponding. This design mainly uses two thermocouple to gather the analog quantity of the temperature and uses the thermocouple serial ADC to achieve signal amplification, cold junction pensation and the A / D conversion, and then the digital quantity will be able to be distinguished by the microchip and then transmitted through the wireless transmission module to the PC, and to achieve the pare of data, then the temperature of the scene of industrial and agricultural can be monitored in any time, and through this design we can detect the accuracy of thermocouple at the scene of measurements. This system is of simple structure, but in extensive application range, easy being used. Moreover, it saves resources and also, the long range monitor may be carried on at the same time. Key words: temperature data acquisition, wireless transmission, thermocouple, singlechip, PC 目錄 III 目 錄 摘 要 ............................................................ I Abstract ........................................................... II 目 錄 .......................................................... III 第一章 引 言 ..................................................... 1 課題的背景和意義 ........................................................................................ 1 無(wú)線溫度采集原理 ........................................................................................ 2 ............................................................................. 4 ..................................................................... 6 第二章 總體方案設(shè) 計(jì) .............................................. 7 ......................................................................................................... 7 ............................................................................................. 7 ........................................................................................... 10 第三章 單元電路的設(shè)計(jì) ........................................... 12 ........................................................................... 12 熱電偶 ............................................... 12 ............................ 18 .............................. 21 無(wú)線收發(fā)模塊 .............................................................................................. 26 .................................... 26 PTR8000 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊 .............................. 28 PTR8000 的工作過(guò)程 .................................... 32 PC 機(jī)接口數(shù)據(jù)傳輸電路 ............................................................. 32 目錄 IV 單片機(jī) .......................................................................................................... 34 單片機(jī)的特點(diǎn) ......................................... 34 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè) 計(jì) ....................................... 35 單片機(jī)與各芯片的連接電路 ............................. 36 軟件設(shè)計(jì) ............................................. 38 ............................................................................................... 40 結(jié) 論 ........................................................... 42 參考文獻(xiàn) .......................................................... 43 致 謝 ........................................................... 44 附錄一 發(fā)射部分電路圖 ............................................. 45 附錄二 接收部分電路圖 ............................................. 46 第一章 引 言 1 第一章 引 言 課題的背景和意義 隨著社會(huì)的進(jìn)步和生產(chǎn)的需要，利用無(wú)線通信進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集的方式已經(jīng)滲透到社會(huì)生活生產(chǎn)的每一個(gè)角落，溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度在影響生產(chǎn)效益的同時(shí)也在逐步得到社會(huì)的重視。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，不論是溫室大棚的溫度監(jiān)測(cè)，還是糧倉(cāng)的管理，傳統(tǒng)上都是采取分區(qū)取樣的人工方法，工作量大，可靠性差。如今很多家庭都會(huì)安裝室內(nèi)溫度采集控制系統(tǒng)，其原理就是利用無(wú)線通信技術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)室內(nèi)溫度情況進(jìn)行遙控通風(fēng)等操作，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度濕度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。 簡(jiǎn)介 在 采集被測(cè)點(diǎn)溫度時(shí)會(huì)用到 溫度傳感器 。目前常用的接觸式測(cè)溫儀表有： 1) 膨脹式溫度計(jì)。 3) 熱電偶溫度計(jì)。 接觸式測(cè)溫的測(cè)量方法比較直觀、可靠，測(cè)量?jī)x表也比較簡(jiǎn)單。 非接觸測(cè)溫時(shí)，溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)輻射能量進(jìn)行熱交換，由輻射能的大小來(lái)推算被測(cè)物體的溫度。它是利用光纖的溫度特性來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量，或者僅僅是光纖作為傳光的介質(zhì)。輻射式測(cè)溫儀表就是利用物體的輻射能量隨其溫度而變化的原理制成 的。 為了采集特定點(diǎn)的溫度，并在上位機(jī)上進(jìn)行顯示和控制，要求所使用的溫度傳感器必需有一定的精度， 顯然使用非接觸式測(cè)溫儀表就不是非常合適。 表 11標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的特性 熱電偶種類 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) B 適于測(cè)量 1000℃以上的高溫；常溫下熱電動(dòng)勢(shì)極小，可不用補(bǔ)償導(dǎo)線；抗氧化、耐化學(xué)腐蝕 在中低溫領(lǐng)域熱電動(dòng)勢(shì)小，不能用于600℃以下；靈敏度低；熱電動(dòng)勢(shì)的線性不好 R,S 精度高、穩(wěn)定性好，不易劣化；抗氧化、耐化學(xué)腐蝕；可作標(biāo)準(zhǔn) 靈敏度低；不適用于還原性氣氛（尤其是 氫氣、金屬蒸汽 ） ；熱電動(dòng)勢(shì)的線性不好 ；價(jià)格高 N 熱電動(dòng)勢(shì)線性好； 1000℃以下抗氧化性能良好；短程表序結(jié)構(gòu)變化影響小 不適用于還原性氣氛；同貴重金屬熱電偶 相比，時(shí)效變化大 K 熱電動(dòng)勢(shì)線性好； 1000℃下抗氧化性能良好；在廉價(jià)金屬熱電偶中穩(wěn)定性更好 不適用于還原性氣氛