多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計文獻綜述

1、文獻綜述11電子 (1116405030) 何永強（蘇州大學應(yīng)用技術(shù)學院）1. 課題背景21世紀的今天，科學技術(shù)的發(fā)展日新月異，科學技術(shù)的進步同事也帶動了測量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備不同于以前，他們在性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生翻天覆地的變化。我們已經(jīng)進入了高速發(fā)展的信息時代，測量技術(shù)是當今社會的主流，廣泛地深入帶應(yīng)用工程的各個領(lǐng)域。溫度是工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種常見的最基礎(chǔ)的參數(shù)之一，在生產(chǎn)過程中嘗嘗那個需要對溫度進行監(jiān)測和監(jiān)控，采用微型機進行溫度檢測、數(shù)字顯示、信息存儲及實時控制，對于提高生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量、結(jié)余能源等都有很重要的作用。伴隨工業(yè)科技、農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，溫度測量需求越來越多，也越來越重要。測量控制的作用

2、是從生產(chǎn)現(xiàn)場中獲取各種參數(shù)，運用科學方法，綜合各種先進的技術(shù)，是生產(chǎn)的每個環(huán)節(jié)都能夠得到有效的控制，不但保證了生產(chǎn)的規(guī)范化、提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，還確保了生產(chǎn)安全。所以，測量控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于煉油、化工、冶金、電力、輕工和紡織等行業(yè)。溫度是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一，在各個種類的企業(yè)中應(yīng)用廣泛的各種加熱設(shè)備、反應(yīng)爐設(shè)備等都需要嚴格的控制溫度。隨著時代的進步，科技的發(fā)展，各行各業(yè)對于溫度采集系統(tǒng)的要求也在不斷提高以達到設(shè)備環(huán)境、生產(chǎn)流程的安全要求，也越來越成為溫度采集系統(tǒng)的幾個重要指標。隨著集成電路技術(shù)的越來越快、越來越大規(guī)?；陌l(fā)展，由于單片機具有體積小、功能強、性價比高等優(yōu)點，基于

3、單片機開發(fā)出來的一系列采集、控制系統(tǒng)也逐漸受到廣泛關(guān)注。采取單片機作為核心，可完成對溫度的采集要求。所以基于單片機的多路溫度采集系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于很多工業(yè)過程控制中，使產(chǎn)品既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡化了設(shè)計。采用單片機設(shè)計的多路溫度采集系統(tǒng)，可進行溫度檢測、采集及顯示，對于提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源、資源都有非常重要的作用。2. 研究目的與現(xiàn)狀2.1. 研究目的和意義單片機的多路溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計有單片機模塊、溫度采集模塊、lcd液晶顯示模塊、基本的復(fù)位電路和報警電路，各部分組合完成基礎(chǔ)的電路硬件模塊。需要的軟件設(shè)計用的程序為c語言，并通過程序合理的編寫完成要求，最后達到調(diào)試、仿真和

4、實物。單片機在生產(chǎn)中應(yīng)用及其廣泛，涉及生活的每個角落，尤其為電子和計算機發(fā)展提供了技術(shù)實踐。近年來單線多點數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展使溫度檢測技術(shù)實現(xiàn)了快速、可靠、低成本、數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化。本文提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、低能耗、方便實用的系統(tǒng)解決方案。此方案采用新型單線智能化溫度傳感器，能以數(shù)字形式直接輸出被測點溫度值，具有測溫誤差小、分辨率高、抗干擾能力強、成本低、能遠程傳輸數(shù)據(jù)等優(yōu)點，是研發(fā)和開發(fā)具有高性價比的新一代溫度測控系統(tǒng)的核心器件，并使用805單片機作為微控制器，提高了系統(tǒng)運行速度，最后完成多路溫度采集與顯示系統(tǒng)的仿真設(shè)計。二十一世紀是科技高速發(fā)展的信息時代，電子技術(shù)、微型單片機技術(shù)的應(yīng)用更是空

5、前廣泛，伴隨著科學技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要對各種參數(shù)進行溫度測量。因此溫度一詞在生產(chǎn)生活之中出現(xiàn)的頻率日益增多，與之相對應(yīng)的，溫度控制和測量也成為了生活生產(chǎn)中頻繁使用的詞語，同時它們在各行各業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。設(shè)計的溫度采集系統(tǒng)可以隨時的采集不同地方的溫度，又可以根據(jù)環(huán)境的要求實時設(shè)置溫度區(qū)間并進行判斷是否超出要求的溫度范圍，并對超出溫度范圍的同時響應(yīng)報警電路，為進一步的人為或是計算機進行溫度的調(diào)節(jié)和控制做出準備。2.2. 研究現(xiàn)狀與存在的問題多路溫度控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀目前，多路溫度控制的方法有基于計算機的溫度控制系統(tǒng)、基于單片機的溫度控制系統(tǒng)、基于cpld/fpga的溫度控制系統(tǒng)、基于

6、dsp控制的多路溫度采集系統(tǒng)和基于plc的溫度控制系統(tǒng)。2.2.1研究現(xiàn)狀pc機對多路溫度控制系統(tǒng)，具有電路簡單，可靠性好，通用性強的特點，廣泛應(yīng)用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)糧站中，對糧倉溫度的自動控制。用vb語言實現(xiàn)上位機數(shù)據(jù)傳送，可方便地控制通信對象的選擇，具有較大的靈活性。與一般控制系統(tǒng)相同，計算機控制系統(tǒng)可以是閉環(huán)的，這時計算機要不斷采集被控對象的各種狀態(tài)信息，按照一定的控制策略處理后，輸出的控制信息直接影響被控對象。它也可以是開環(huán)的，這有兩種方式：一種是計算機只按時間順序或某種給定的規(guī)則影響被控對象；另一種是計算機將來自被控對象的信息處理后，只向操作人員提供操作指導信息，然后由人工去影響被控對象。計算機

7、控制系統(tǒng)由控制部分和被控對象組成，其控制部分包括硬件部分和軟件部分，這不同于模擬控制器構(gòu)成的系統(tǒng)只由硬件組成。計算機控制系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計算機控制系統(tǒng)通常具有精度高、速度快、存儲容量大和有邏輯判斷功能等特點，因此可以實現(xiàn)高級復(fù)雜的控制方法，獲得快速精密的控制效果。2.2.2 存在的主要問題基于fpga的高精度多路溫度采集器，無需計算機干涉，可以采集多路溫度信號，對計算機的服務(wù)定時約束非常松弛。采集器內(nèi)置了串行接口，可以通過電平轉(zhuǎn)換芯片和計算機的串行口直接連接，電路結(jié)構(gòu)小型緊湊，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。但是不能更改程序的電路設(shè)計?；赿sp控制的多路溫度采集系統(tǒng)是以數(shù)字式溫度傳感器ds

8、18b20實現(xiàn)多路溫度采集的系統(tǒng)。系統(tǒng)以dsp作為溫度采集和控制核心，結(jié)合dsp軟件設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)多路溫度信號的同時采集。該系統(tǒng)還帶有rs232通用串行接口，可實現(xiàn)與pc機的實時通信。整個設(shè)計電路具有結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)傳輸方便、多路溫度采集所用時間短和實時性好等優(yōu)點。基于plc的溫度控制系統(tǒng)。主要用在工業(yè)生產(chǎn)方面，適用于高效率的工作模式。plc功能的擴充是在控制器中擴充了pid控制功能，因此在邏輯控制與pid控制的混合應(yīng)用場所中，采用plc控制較為合理。采用plc控制不僅方便、簡單、靈活性好，可以提高被測溫度的技術(shù)指標，還能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。但是在溫度測量時必須采用plc恒溫控制，同時pid

9、算法在plc中的實現(xiàn)和pid參數(shù)都將影響系統(tǒng)控制性能，這就對多路溫度精確地控制提高了難度。由于生產(chǎn)現(xiàn)場對溫度的影響是多方面的，使得溫度的控制比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的加熱爐電氣控制系統(tǒng)普遍采用繼電器控制技術(shù)，硬件采用固定接線來實現(xiàn)邏輯控制，使控制系統(tǒng)的體積增大，耗電多，效率不高且易出故障，不能保證正常的工業(yè)生產(chǎn)。隨著plc生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)必然被基于plc控制技術(shù)所取代，而plc本身優(yōu)越的性能可以使溫度控制系統(tǒng)變得經(jīng)濟、高效、穩(wěn)定且維護方便。這將對改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)具有重要性意義。3. 課題途徑及步驟基于單片機89c51的溫度控制系統(tǒng)。采用溫度傳感器ds18b20采集溫度數(shù)據(jù)，液晶顯

10、示屏lcd1602顯示溫度數(shù)據(jù)，存儲器存儲溫度上下限設(shè)定值，按鍵設(shè)置溫度上下限，另外，單片機內(nèi)的rom比較小，所以在設(shè)計中系統(tǒng)必須在外面配置eprom電路和擴展電路，所以在該項目中運用該方案必須完成硬件電路的設(shè)計、組裝、調(diào)試；應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試、固化、脫機運行。4. 可能遇到的問題及應(yīng)變措施（1）問題：對51單片機結(jié)構(gòu)功能不熟悉擬采取措施：向?qū)熣埥蹋檎屹Y料學習51單片機的結(jié)構(gòu)性能。（2）問題：對如何然顯示器顯示自己想要的結(jié)果及增添內(nèi)容不熟悉。擬采取措施：查找有光led顯示的相關(guān)資料，學習其他人的操作方案。(3) 問題：如何排除濕度，光照等對溫度測量的影響。擬采取措施：查找相關(guān)學術(shù)研究，詢問自己的指導老師，要求自己的溫度傳感系統(tǒng)可以是這些干擾降低到最小。參考文獻1 蘭羽，萬可順.基于at89c51的無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計j.國外電子測量技術(shù),2013,062 程世田,李娟,于艷,郭亭亭.基于單片機與工控軟件的多點測溫系統(tǒng)研發(fā)j.共有人儀表與自動化裝置,2014,013 周甦旸.基于單片機的溫度采集系統(tǒng)的研究分析j.信息通信，2014,044 胡同花，周維龍.溫室大棚多點溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)j.電子設(shè)計工程,2014,135 胡軍.基于無線傳輸多點溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計探討j.通信電源技術(shù),2014,046 張克.一種基于單片機的高精度無線溫度采集系統(tǒng)j.工業(yè)加熱，201,03