【正文】 大每一通道的電壓信號，而是每個通道都有各自的放大電路，這樣就可以大大提高溫度采集的速度。OP07同時具有輸入偏置電流低各和開環(huán)增益高的特點。設(shè)計中選用的電容為,電阻，所以可以計算出低通濾波器的截止頻率為:所以滿足截止頻率小于50HZ的要求，RC低通濾波電路原理圖設(shè)計如圖24所示。為了使采集到的電壓信號更加穩(wěn)定可靠，設(shè)計需要將高于50HZ以上的信號濾除掉，才能進行電壓信號的放大。無源濾波電路的結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計，但它的通帶放大倍數(shù)及其截止頻率都隨負載而變化，因而不適用于信號處理要求高的場合。若濾波電路元件僅由無源元件（電阻、電容、電感）組成，則稱為無源濾波電路。TC1047溫度傳感器輸出電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線如圖22所示。TC1047和TC1047A是線性電壓輸出溫度傳感器，可以精確地測量從40℃到+125℃之間的溫度。IO電路其引腳的功能具體如下：P0口為液晶LCD1602的并行數(shù)據(jù)總線，為了增加對LCD1602的驅(qū)動能力，外加了10K排阻；～；～。主控模塊由復(fù)位電路，晶振時鐘電路和IO電路3部分組成。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。上位機將接收到的數(shù)據(jù)進行處理和顯示，顯示溫度隨時間的變化曲線以及用顏色的淺深來表示溫度的高低，上位機可以設(shè)定報警溫度上限值和采集溫度的速率。其中，下位機主要是硬件電路的設(shè)計和C語言程序的編寫。設(shè)計中選用8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832，在參考電壓為5V時可以分辨最小20mV的電壓變化，滿足設(shè)計要求。而使用運算放大器電路設(shè)計復(fù)雜，精度也沒有儀用放大器的高，但儀用放大器的價格相對運算放大器來說價格非常昂貴。（2）濾波電路設(shè)計設(shè)計中溫度傳感器選擇的是電壓輸出型溫度傳感器，設(shè)計中要求將大于50Hz的信號給予濾除?！?數(shù)字溫度傳感器相對容易實現(xiàn)對溫度的高精度測量，如數(shù)字溫度傳感器DS18B20，但進行多路溫度采集時使用數(shù)字溫度傳感器成本高，在滿足溫度測量精度的條件下，選擇模擬溫度傳感器。上位機對采集的溫度數(shù)據(jù)進行受熱分析，并顯示溫度隨時間的變化趨勢，并對加工的熱變形誤差進行計算和補償。它是一種方便的人機界面軟件，其編程的方式相比于VC等比較復(fù)雜的上位機編程軟件來說更加的簡單和有針對性。目前，有兩類方法可以用來減小機床的熱誤差。數(shù)據(jù)采集是指將溫度、壓力、流量、位移等物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再由計算機進行存儲、處理、顯示或者打印的過程。 LABVIEW。將溫度傳感器輸出的電壓通過RC濾波電路以及運放OP07組成的放大電路，然后通過A/D轉(zhuǎn)換，最后將A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量通過RS232串口發(fā)送到LABVIEW編寫的上位機進行數(shù)據(jù)處理和顯示。因此,研究一種基于串行通信的多路溫度采集和實時監(jiān)控系統(tǒng)，對提高工業(yè)控制性能、提高數(shù)控機床的加工精度以及提高生產(chǎn)效率有著重要的意義。數(shù)控機床加工中，常需要對數(shù)控機床進行熱誤差計算并實現(xiàn)熱誤差補償，通過熱誤差補償技術(shù)來達到提高數(shù)控機床加工精度的目的。設(shè)計中使用STC89C52作為下位機的主控芯片，并使用LCD1602液晶屏進行溫度的顯示，采用溫度傳感器TC1047進行溫度采集。關(guān)鍵詞:串口通信；LABVIEW；數(shù)控機床；熱誤差；多通道溫度采集 Abstract Temperature is one of the most basic parameters in the machining and temperature detection and monitoring is monly found in the production. In CNC machining, thermal error of CNC machine need to be calculated, and thermal error pensation is implemented. Through the thermal error pensation techniques to achieve the purpose of the improvement of precision CNC machining. So the study of a multichannel temperature acquisition and realtime monitoring system based on serial munication has an important significance to improve the performance of industrial control and production efficiency. This article design a multichannel temperature acquisition circuit of CNC machine. It can acquire four channel temperature data at the same time, also the display of these data is realtime. The method also can set temperature alarming range and if the data exceed the range the system will warn. And using the serial port to realize the single chip microputer and puter munication, using upper puter to plete data processing and display of temperature, etc. Temperature measuring precision less than ℃. STC89C52 is the main control chip of the design, and LCD1602 is used to display the temperature value, and temperature sensor TC1047 is used for temperature acquisition. Temperature sensor output voltage will by RC filter circuit and amplifier circuit which is posed of operational amplifier OP07, and then through the A/D conversion .finally, through the RS232 serial port sent the digital quantity to upper puter for data processing and display, and the upper puter is wrote by LABVIEW. Can set the temperature data acquisition rate, and can set temperature limit through upper puter, and the collected data can be stored your puter in TXT or XLS format.The design of hardware circuit is based on stable, viable, lowcost design ideas. And the design of software uses modular method. And finally by finishing and debugging of the circuit, we verify the feasibility of the design and also we achieve to the expected results of the design.Keywords: serial munication。 multichannel temperature acquisition目 錄引言 11 系統(tǒng)綜述 2 方案論證與選擇 2 系統(tǒng)整體框圖 32 硬件電路設(shè)計 4 51單片機主控電路 4 單片機主控電路設(shè)計 4 C51程序語言 5 TC1047溫度采集電路 5 RC低通濾波電路 6 OP07放大電路 7 A/D轉(zhuǎn)換電路 8 LCD1602顯示電路 9 串口通信電路 10 電源穩(wěn)壓電路 113 下位機軟件設(shè)計 12 主程序框架 12 ADC0832驅(qū)動程序 13 LCD1602顯示驅(qū)動程序 15 串口通信程序 174 上位機軟件設(shè)計 18 上位機人機交互界面設(shè)計 18 上位機程序框圖設(shè)計 19 主程序框圖設(shè)計 19 LABVIEW串口程序設(shè)計 20 串口數(shù)據(jù)幀解碼 21 數(shù)據(jù)處理和顯示 22 數(shù)據(jù)的存儲和讀取 23 采集速率和溫度報警 245 原理圖電路仿真 256 實物的組裝調(diào)試及軟件驗證 27 實物的制作流程 27 硬件調(diào)試及軟件驗證 28 電源電路測試 28 LCD1602顯示測試 28 放大電路測試 29 A/D轉(zhuǎn)換測試 29 下位機串口通信測試 29 上位機串口通信測試 29 下位機與上位機整體功能測試 30 數(shù)據(jù)測量及誤差分析 30 溫度傳感器標定 30 數(shù)據(jù)的測量 34 誤差計算及分析 36 軟硬件調(diào)試綜述 377 結(jié)論 38 系統(tǒng)功能 38 功能擴展 38 前景展望 39謝 辭 40參考文獻 41附錄一 電路設(shè)計原理圖 42附錄二 電路設(shè)計PCB圖 43附錄三 電路設(shè)計實物圖 43附錄四 上位機實時數(shù)據(jù)采集界面圖 44附錄五 上位機歷史數(shù)據(jù)讀取界面圖 45 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 47 頁 共 45 頁引言隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，對現(xiàn)代設(shè)備精確度的要求不斷增長，信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計算機技術(shù))為信息技術(shù)的前沿尖端技術(shù)，其應(yīng)用非常廣泛，已經(jīng)滲透到社會的每一個領(lǐng)域[13]。據(jù)統(tǒng)計，在精密加工和超精密加工中，由于熱變形引起的加工誤差占總加工誤差的50%～70%[45]。LABVIEW軟件是NI公司開發(fā)用于測控領(lǐng)域的圖形化開發(fā)環(huán)境，它在數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析和數(shù)據(jù)顯示方面有著明顯的優(yōu)勢而得到廣泛的應(yīng)用[14]。設(shè)計的主要目的和任務(wù)是，在生產(chǎn)車間中對數(shù)控機床的主要部件進行實時多點溫度采集，采集硬件電路主要包括：溫度傳感器，放大濾波，A/D轉(zhuǎn)換，下位機控制，串口通信等功能；采集通道數(shù)=4，采集溫度精度：，溫度范圍：0～40度。（1）溫度傳感器選擇 設(shè)計中溫度傳感器可以選擇數(shù)字溫度傳感和模擬溫度傳感器。設(shè)計中選用電壓輸出型溫度傳感器TC1047溫度傳感，TC1047輸出電壓每變化10mV,表示溫度變化1℃，正確設(shè)計放大電路和選擇A/℃的要求。選用儀用放大器可以大大減小電路設(shè)計的復(fù)雜度，如儀用放大器AD620和AD623只需要外接一個滑動變阻器就可以實現(xiàn)放大倍數(shù)的精確調(diào)節(jié)。設(shè)計放大電路的放大數(shù)5，只要A/D能分辨放大電路25mV輸出電壓的變化，℃的要求。 系統(tǒng)整體框圖 設(shè)計主要任務(wù)分為上位機的設(shè)計和下位機設(shè)計兩個大模塊。主控芯片STC89C52將A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量經(jīng)過基于MAX232芯片的串行通信方式，發(fā)送到用LABVIEW軟件編寫的上位機，同時將數(shù)字量經(jīng)數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為溫度值在液晶LCD1602上顯示。PC機STC89C52　　　　串口串口電路LABVIEW．．．溫度傳感器放大電路Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換溫度傳感器放大電路濾波電路濾波電路．．．．．．穩(wěn)壓電源 . . .LCD液晶顯示圖11 數(shù)控機床測溫系統(tǒng)整體框圖2 硬件電路設(shè)計 51單片機主控電路設(shè)計所選用的單片機型號為STC89C52,其與市場大部分51系列單片機完全兼容，并且在性能方面和速度上更具有優(yōu)勢。 單片機主控電路設(shè)計圖21 單片機主控電路設(shè)計單片機最小系統(tǒng)原理圖如圖21所示。單片機引腳為訪問外部存儲器控制信號，將其接高電平，訪問內(nèi)部ROM。 TC1047溫度采集電路設(shè)計采用4個溫度傳感器TC1047A來采集4路溫度，將溫度的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化。TC1047溫度傳感器輸出電壓與溫度變化成線性關(guān)系，關(guān)系表達式為