【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 且價(jià)格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成數(shù)字化，而且測(cè)量誤差大。 設(shè)計(jì)方案二本方案采用 AT89C51 單片機(jī)為核心，通過(guò)溫度傳感器 AD590 采集溫度信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器放大后，送到 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，最終經(jīng)單片機(jī)檢測(cè)處理溫度信號(hào)。 變送器溫度傳感器L E D顯示單片機(jī)多路開(kāi)關(guān)A / D轉(zhuǎn)換圖 方案二的框圖如圖 ，采用該方案技術(shù)已經(jīng)成熟，AD 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)較煩瑣，而且使用AD590 進(jìn)行溫度檢測(cè)必須對(duì)冷端進(jìn)行補(bǔ)償，以減小誤差。 設(shè)計(jì)方案三本設(shè)計(jì)運(yùn)用主從分布式思想，由一臺(tái)上位機(jī)（PC 微型計(jì)算機(jī)） ，下位機(jī)（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級(jí)分布式多點(diǎn)溫度測(cè)量的巡回檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 RS232 串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)上位機(jī)（ PC）控制下位機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度采集。溫度值既可以送回主控 PC 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由顯示器顯示。也可以由下位機(jī)單獨(dú)工作，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前各點(diǎn)的溫度值，對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行控制。 下位機(jī)采用的是單片機(jī)基于數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的系統(tǒng)。DS18B20 利用單總線(xiàn)的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量，輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的抗干擾性好、設(shè)計(jì)靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。本系統(tǒng)可以應(yīng)用在大型工業(yè)及民用常溫多點(diǎn)監(jiān)測(cè)場(chǎng)合。如糧食倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、溫控制程生產(chǎn)線(xiàn)之溫度影像檢測(cè)、醫(yī)療與健診的溫度測(cè)試、空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)、石化、機(jī)械…等。系統(tǒng)框圖如下： A T 8 9 C 5 1單片機(jī)多個(gè)D S 1 8 B 2 0數(shù)碼顯示報(bào)警系統(tǒng)鍵盤(pán)識(shí)別電路R S 2 3 2P C計(jì)算機(jī)圖 2 .2 方案三的系統(tǒng)框圖 方案的比較與選擇基于數(shù)字式溫度計(jì) DS18B20 的溫度測(cè)量?jī)x的硬軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，DS18B20 將溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了與單片機(jī)的直接接口，從而省去了信號(hào)調(diào)理電路。該儀器電路簡(jiǎn)單、功能可靠、測(cè)量效率高，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)溫度測(cè)量方法的不足。相對(duì)與方案 1，在功能、性能、可操作性等方面都有較大的提升。相對(duì)與方案 2，硬件電路簡(jiǎn)單，易于操作，具有更高的性?xún)r(jià)比，更大的市場(chǎng)。所以我采用方案 3 完成本設(shè)計(jì)。 方案的闡述與論證 方案三以DS18B20為傳感器、AT89C51單片機(jī)為控制核心組成多點(diǎn)溫度測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器電路、鍵盤(pán)與顯示電路、串口通信電路等組成部。采用美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器。它具有獨(dú)特的單總線(xiàn)接口，僅需要占用一個(gè)通用I/0端口即可完成與微處理器的通信。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。其可以分別93．75ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，℃ ， 而且從DS18B20讀出或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線(xiàn)(單線(xiàn)接口)讀寫(xiě)。它有如下的性能特點(diǎn)：1)獨(dú)特的單線(xiàn)接口，既可通過(guò)串行口線(xiàn)，也可通過(guò)其它I/O口線(xiàn)與微機(jī)接口，無(wú)需變換其它電路，直接輸出被測(cè)溫度值； 2)多點(diǎn)能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化；3)不需要外部元件；4) 既可用數(shù)據(jù)線(xiàn)供電，也可采用外部電源供電；5)不需備份電源；6) 測(cè)量范圍為55～+125℃ ， 固有測(cè)溫分辨率為0．5℃ ；7)通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式；8)用戶(hù)可定義非易失性的溫度告警設(shè)置；9)警告搜索命令能識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件(溫度警告情況)；10)應(yīng)用范圍包括恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品、溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)。以上特性使得DS18B20非常適用于構(gòu)建高精度、多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù) DS18B20 以上的特點(diǎn)我選用方案三來(lái)實(shí)現(xiàn)本課題。第三章 硬件設(shè)計(jì)本課題研究的多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)是以單片機(jī)和單總線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20為核心，充分利用單片機(jī)優(yōu)越的內(nèi)部和外部資源及數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的優(yōu)越性能構(gòu)成一個(gè)完備的測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的多點(diǎn)測(cè)量。整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)控制，能夠接收傳感器的溫度數(shù)據(jù)并顯示出來(lái)，可以從鍵盤(pán)輸入命令，系統(tǒng)根據(jù)命令，選擇對(duì)應(yīng)的溫度傳感器，并由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)溫度顯示。本課題設(shè)計(jì)了一種合理、可行的單片機(jī)監(jiān)控軟件，完成測(cè)量和顯示的任務(wù)。由于單片機(jī)具有強(qiáng)大的運(yùn)算和控制功能，使得整個(gè)系統(tǒng)具有模塊化、硬件電路簡(jiǎn)單以及操作方便等優(yōu)點(diǎn)。本課題的整個(gè)系統(tǒng)是由單片機(jī)、顯示電路、鍵盤(pán)電路、驅(qū)動(dòng)電路，串口通信等構(gòu)成。 溫度傳感器 溫度傳感器選用細(xì)則 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。1） 根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大?。槐粶y(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線(xiàn)或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。2）靈敏度的選擇通常，在傳感器的線(xiàn)性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少?gòu)耐饨缫氲拇當(dāng)_信號(hào)3）頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。4）線(xiàn)性范圍 傳感器的線(xiàn)形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線(xiàn)性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿(mǎn)足要求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線(xiàn)性，其線(xiàn)性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線(xiàn)性誤差較小的傳感器近似看作線(xiàn)性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。5） 穩(wěn)定性傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。6） 精度精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿(mǎn)足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿(mǎn)足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。如果測(cè)量目的是定性分析的，選用