【正文】 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 多路溫度巡檢系統(tǒng)是由硬件電路與軟件配合來共同完成其功能的，硬件主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、溫度檢測(cè)電路、多通道切換電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、按鍵電路、報(bào)警指示電路組成。 8 本章小結(jié) 本章首先闡述了系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方案，說明了系統(tǒng)的工作原理，詳細(xì)地對(duì)硬件的各個(gè)模塊進(jìn)行分析比較，從而確定了各個(gè)模塊的具體型號(hào)、功能。 方案的論證及確定 綜上所述，通過各個(gè)模塊功能的比較與選擇，本系統(tǒng)的方案是采用基于STC12C5A16AD 單片機(jī)為核心的溫度巡檢儀，采用 8 路 K 型熱電偶溫度傳感器和多路開關(guān) CD4051，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 8 路溫度巡回采集，并且采用 MAX6675 芯片完成對(duì)熱電偶微弱信號(hào)的放大、冷端補(bǔ)償和 A/D 轉(zhuǎn)換等功能。 方案 3：語音報(bào)警 語音報(bào)警系統(tǒng)是智能化的報(bào)警系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警提醒人們系統(tǒng)出現(xiàn)故障，因?yàn)槭侵悄?化的報(bào)警系統(tǒng)，所以設(shè)計(jì)要用到的電路、程序等都很復(fù)雜。 方案 2：蜂鳴報(bào)警 蜂鳴報(bào)警在目前的報(bào)警系統(tǒng)中運(yùn)用非常普遍，它的電路簡(jiǎn)單，人們可以通過對(duì)報(bào)警發(fā)出的聲音就可以很輕易的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障。 綜上所述，選用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示適合本次的設(shè)計(jì)要求。 方案 2：數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示 采用 LED 數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)的掃描顯示的方式，只需要一塊相應(yīng)的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)的芯片就能夠驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管開始工作，數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單 。 綜上所述，由于本系統(tǒng)所需要的按鍵不多，故采用獨(dú)立式按鍵。如果系統(tǒng)中所用的按鍵不多，就可以使用獨(dú)立式按鍵。 鍵盤的選擇 方案 1：獨(dú)立式鍵盤 獨(dú)立式的按鍵指的是采用相應(yīng)的 I/O 接口來組成相應(yīng)的單個(gè)的按鍵電路，每一個(gè)按鍵所占用的是一個(gè) I/O 口，其電路較靈活，軟件的結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單。 比如 ： A2A1A0=110 時(shí)，則 OUT6 輸出端輸出低 電平信號(hào) 。當(dāng) ABC 輸入 000～ 111，分別對(duì)應(yīng) 0～ 7 通道上的開關(guān)處于閉合狀態(tài)。只有當(dāng)“ INH” =0 時(shí)，才能選通某一通道，使開關(guān)接通。 綜上所述，本系統(tǒng)采用熱電偶傳感器設(shè)計(jì)測(cè)溫電路 ,選用 K 型熱電偶，配合其專門的信號(hào)處理器件 MAX6675 完成測(cè)溫系統(tǒng)。 采用 K 型熱電偶傳感器設(shè)計(jì)測(cè)溫電路 ,配合其專門的信號(hào)處理器件 MAX6675 完成測(cè)溫系統(tǒng)。當(dāng)工作端的被測(cè) 介質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱電勢(shì)會(huì)隨著工作端發(fā)生變化，將熱電勢(shì)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，就會(huì)得到溫度值。熱電偶的工作端（熱端）是將 A、 B 兩種導(dǎo)體焊接在一起，放在溫度為 t1 的被測(cè)介質(zhì)中。 方案二：采用 K型熱電偶測(cè)溫。 采用 Pt100 熱電阻傳感器設(shè)計(jì)測(cè)溫電路，需要設(shè)計(jì)恒流源 、線性校正電路、放大電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路，過程比較繁瑣，集 成度低，雖然熱電阻 的測(cè)量精度高，但是它的測(cè)量范圍小，靈敏度低。使用三線制接法，電橋的 電源 端接著一根導(dǎo)線，其它兩根各自接在熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線 線路 電阻帶來的測(cè)量誤差。 測(cè)量其電路通常是不平衡電橋。 PT100 熱電阻一般采用三線制的接法。除鉑絲外，工業(yè)測(cè)量還使用其它的金屬熱電阻材料，如鎳、銅、鐵 — 鎳、鐵等。熱電阻具有測(cè)量 精度 高，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。 溫度傳感器的選擇 方案一：采用 PT100 熱電阻測(cè)溫 熱電阻是中 低溫 區(qū)經(jīng)常使用的一類溫度 檢測(cè)器 。 方案二：采用 STC12C5A16AD 單片機(jī) STC12C5A16AD 器件是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí) MCU 芯片，具有 32 個(gè)數(shù)字 I/O引腳 ,是 STC 生產(chǎn)的機(jī)器周期（ 1T） /單時(shí)鐘的單片機(jī)，是具有低功耗 /高速 /抗干擾強(qiáng)的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼能夠兼容傳統(tǒng) 8051，但速度比 8051 快 812 倍。單片機(jī)通過對(duì)數(shù)字信號(hào)處理，并在數(shù)碼管上顯示溫度值。根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)以及硬件的特點(diǎn)，本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 所示。 通過調(diào)試，系統(tǒng)各部分功能正常，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)目的。 第 四章詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)軟件部分是怎么設(shè)計(jì)的，軟件系統(tǒng)主要包括：系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)、顯示子程序的設(shè)計(jì)、按鍵子程序的設(shè)計(jì)、 A/D 采集子程序的設(shè)計(jì)、報(bào)警子程序的設(shè)計(jì)。 第三章介紹了系統(tǒng)硬件部分的方案設(shè)計(jì)及原理，詳細(xì)地分析系統(tǒng)硬件電路，整個(gè)硬件系統(tǒng)是由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、溫度檢測(cè)電路、多通道切換電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、報(bào)警電路、按鍵電路組成。具體內(nèi)容研究如下： 第一章介紹了論文研究的背景與意義，綜述了傳統(tǒng)的機(jī)械式檢測(cè)儀表已經(jīng)被時(shí)代所淘汰，以及目前智能化檢測(cè)儀表的研究現(xiàn)狀，展望了熱電偶溫度傳感 器的發(fā)展趨勢(shì)，談到了它在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中的廣泛使用，概述了本文的主要內(nèi)容及系統(tǒng)的切入點(diǎn)。 本文的研究的主要內(nèi)容 本文以工廠里的多路溫度巡檢系統(tǒng)為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠室內(nèi)溫度進(jìn)行定時(shí)、實(shí)時(shí)的檢測(cè)與監(jiān)視。 目前，廣泛使用的溫度傳感器有 2 類：熱電偶，熱電阻，本文介紹的 檢測(cè)系統(tǒng)，采用的是熱電偶元件測(cè)溫。 系統(tǒng)概述 對(duì)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域來說，溫度的精確測(cè)量是一個(gè)經(jīng)典課題，在溫度檢測(cè)的系統(tǒng)中，尤其是智能儀表中，測(cè)量變換電路起著至關(guān)重要的作用。我國的規(guī)模相對(duì)較小，開發(fā)費(fèi)用相對(duì)較高。目前社會(huì)正致力于把單片機(jī)同傳感器集 成在一起，得到一種超小型、便宜的測(cè)量?jī)x器。目前 3 隨著微電子技術(shù)的影響，傳感器也在不停地改進(jìn)變化。這就為設(shè)計(jì)者改變或擴(kuò)展儀表集體功能提供了方便。每個(gè)模塊能 夠?qū)崿F(xiàn)其指定的功能，如實(shí)現(xiàn)算法、獲取和處理鍵盤輸入指令等。 通過軟件的控制，智能化控制儀表能夠自動(dòng)完成它的所有工作過程。拿技術(shù)背景來說，硬件集成電路的不斷創(chuàng)新與發(fā)展也是一個(gè)特重要的因素。智能儀表在測(cè)量自動(dòng)化、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理功能的多樣化方面取得了很 大的進(jìn)步。我國的單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用最早是在 80年代，在這 30 多年中單片機(jī)應(yīng)用發(fā)展迅速，技術(shù)也越來越成熟。如光學(xué)溫度計(jì)的測(cè)量范圍是 300℃ ～ 3200℃，價(jià)格便宜，使用方便，但是它只能目測(cè)；另外熱電阻溫度計(jì)能夠測(cè)量到 － 200℃ ～ 700℃ ,精度高，可用于溫差或低溫測(cè)量，能夠指示遠(yuǎn)傳、報(bào)警、控制變送，但維護(hù)工作量大并且還不能記錄，也就是說你必須運(yùn)用熟練才能測(cè)準(zhǔn)，而且不能控制變送、遠(yuǎn)傳等。通常它們都有表示溫度的能力。尤其是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以單片機(jī)為主的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)普遍運(yùn)用于工業(yè)控制領(lǐng)域方面，也就形成了智能化的測(cè)量控制儀器，從而使溫度檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了徹底的變革。溫度檢測(cè)儀器作為溫度計(jì)量的工具，所以也得到普遍的應(yīng) 用。 2 系統(tǒng)來源及現(xiàn)狀 系統(tǒng)的來源 溫度是一個(gè)特別重要的物理參數(shù)，生活中任何物理、化學(xué)過程都與溫度緊密地聯(lián)系。本溫度傳感器在設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了滿足多路巡檢這個(gè)要求，采用了 8 路熱電偶傳感器輪流進(jìn)行檢測(cè)， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多路溫度巡檢的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。 綜上所述，由于溫度的測(cè)量存在上面所提到的問題，就需要由一種使用便利的測(cè)量?jī)x表，能進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，能進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的記錄，不需要人為干預(yù)其長期自動(dòng)運(yùn)行。但它也存在和供暖效果檢驗(yàn)的一樣困難。這樣對(duì)供暖網(wǎng)不通點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量點(diǎn)就相當(dāng)分散。 （ 2）測(cè)量點(diǎn)分散，作用半徑較大。要對(duì)管網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行分析與研究，管網(wǎng)的分時(shí)運(yùn)行參數(shù)的測(cè)量和記錄特別重要。 在建筑測(cè)量的熱工特性；暖通空調(diào)領(lǐng)域中，空調(diào)、供暖、制冷效果的檢驗(yàn)；對(duì)建筑節(jié)能的研究；對(duì)新型建筑材料特性的檢驗(yàn)；空暖與熱網(wǎng)，空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)、排水網(wǎng)與燃?xì)馀涔芫W(wǎng)等系統(tǒng)的特性與運(yùn)行研究中，都需要對(duì)壓力 、溫度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量水平的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是密切相關(guān)的。歷史事實(shí)也已經(jīng)證明：科學(xué)的進(jìn)步，生產(chǎn)的進(jìn)步與發(fā)展是相互促進(jìn)與依賴的。測(cè)量的目的是盡量準(zhǔn)確的及時(shí)收集到被測(cè)量的狀態(tài)信息，以便于對(duì)生產(chǎn)的過程進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。 經(jīng)過仿真測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)測(cè)量速度快、測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣，達(dá)到了系統(tǒng)的指標(biāo)要求，工作可靠，操作簡(jiǎn)單，用戶界面 友好 。單片機(jī)通過對(duì)數(shù)字信號(hào)處理，并在數(shù)碼管上顯示。該系統(tǒng)主要完成以單片機(jī) STC 12C5A16AD 系統(tǒng)為核心 ,采用 8 路 K 型熱電偶傳感器和多路開關(guān) CD4051，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 8路溫度巡回采集，并且采用 MAX6675 芯片完成對(duì)熱電偶微弱信號(hào)的放大、冷端補(bǔ)償和A/D 轉(zhuǎn) 換等功能。 I 摘 要 溫度檢測(cè)儀是一種非常重要的測(cè)溫設(shè)備，廣泛應(yīng)用于建筑工業(yè)場(chǎng)所，溫度檢測(cè)系統(tǒng)中的信息對(duì)城市供暖、新型建筑材料的特性檢驗(yàn)、建筑節(jié)能、空暖與熱網(wǎng)、空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)、排水網(wǎng)與燃?xì)馀涔芫W(wǎng)等系統(tǒng)的特性與運(yùn)行研究起著至關(guān)重要的作用，這也是本文研究溫度檢測(cè)系統(tǒng)的意義所在。 本文主要設(shè)計(jì)了一種多路溫度巡檢系統(tǒng)的方案。將轉(zhuǎn)換后的采樣值送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理來確定其溫度值。本文從硬件和軟件兩個(gè)方面介紹了設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法，其中硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、溫度檢測(cè)電路、多通道切換電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、按鍵電路、報(bào)警電路，軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是系統(tǒng)總體流程設(shè)計(jì)、顯示模塊、按鍵模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、報(bào)警指示模塊。 關(guān)鍵詞： 溫度檢測(cè)儀 ，單片機(jī)， 熱電偶，多通道切換 II Abstract Temperature detector is a kind of very important temperature measuring equipment, which is widely used in the construction industry place, temperature detection system in the information of urban heating, new building material property test, the construction of energyefficient, empty warm and heat supply work, airconditioning system, ventilation, drainage work and gas piping work system characteristics and operation of research plays a vital role and the significance of which is the study of the temperature detection system. This paper designed a multichannel temperature measuring system scheme. This system mainly pletes STC12C5A16AD microcontroller system as the core, the 8 K type thermocouple sensor and multichannel switch CD4051, so as to realize the temperature circuit acquisition, and by using MAX6675 chip to plete the thermocouple weak signal amplification, cold junction pensation and A/D conversion function. The sampling values into the SCM data processing to determine the temperature value. The MCU through the digital signal processing and digital tube paper describes the hardware and software aspects of the design implementation, focusing on where the hardware design is the smallest singlechip system, the power supply circuit, the temperature detection circuit, a multichannel switching circuit, A/D converter circuit, display circuit, key circuit alarm circuit, focusing on the overall system software design process design, displa y module, button module, A/D converter module, alarm indication module. According to the simulation test results show that the system fast measurement speed, high measurement precision, measurement range wide, can satisfy the requirements of system of indicators, reliable work, simple operation, the user interface friendly. Keywords:Temp