毕业设计论文多点温度巡回检测系统.doc

1、毕业论文(2007 届)多点温度巡回检测系统学生姓名： _* 学 号： 院 系： 机电工程系 专 业： _自动化 指导教师： 完成日期： I I多点温度巡回检测系统摘 要本设计为多点温度巡回检测系统，系统由上位机、下位机、通讯三部分组成。采用以计算机作为上位机，以单片机为核心的仪器作为下位机，再加上通讯来完成设计。该系统是利用多台下位机来采集分布在不同位置的温度值，实现多点的测量，通过网络与计算机通讯，解决了温度测量中分布与多点的问题，并且由计算机来实现对温度的集中监视与管理。多点温度巡回检测以计算机为平台设计的温度测量管理软件对整个系统进行统一管理，并对下位机可进行系统参数的设定；实现对多点

2、温度的采集、数据处理、实时显示、报表，打印等功能。下位机主要以单片机 AT89C52 为核心，用 Small Rtos51 作为软件开发平台，实现对多点温度进行巡回检测，包括温度转换、温度设定、显示以及报警等功能，同时实现与上位机的通信。通讯采用串口的方式，以应用于电子控制器上的一种通用语言 Modbus 协议来实现，便于联网与网络管理。关键词 温度检测；高精度；Small RTOS51；串口；Modbus摘要用一个自然段就可以了，我帮你合并了一下，并简单修正了一下，你自己再斟酌并把语句尽量再通顺通顺。II IIThe cycling multi-point temperature detec

3、tion systemABSTRACTThe design of the cycling multi-point temperature detection system uses computers and microcontrollers as PCs and lower computers respectively, together with communications between them.This system adopts several lower computers to acquire the temperature, distributing in differen

4、t positions, and solves the problem of distribution and different points in the measurement of temperature through computer communications network, monitoring and management of the temperature can also be reached.The cycling multi-point temperature detection system consists of PCs, lower computers a

5、nd communications, and manages the entire system by software, realizing the functions just as acquisition, data processing, real-time display, report, print of multi-point temperature and so on. The core of lower computers is AT89C52 MCU. The software in the instrument adopts Small RTOS51. This part

6、 implements the cycling detection of multi-point temperature, including the functions of conversion, setting, display, alarm and communications. The communications bases on Modbus protocol, making use of serial port mode, and then puts interconnection and management of network into effect.KEYWORDS t

7、emperature detection; High precision; Small RTOS51; Serial Port; ModbusIII III目 录中文摘要 .I英文摘要 .II1 前言 .12 系统设计 .12.1 系统要求 .12.2 温度传感器及其测温原理 .12.1.1 分立式式温度传感器 .12.1.2 模拟集成温度传感器 .22.1.3 集成数字化温度传感器 .22.1.4 系统分析和测温传感器的选择 .22.2 系统方案的确定 .33 多点温度巡回检测系统的硬件设计 .43.1 系统结构与各功能模块 .43.2 AD590.6321 AD590 的性能特点与工作原理

8、 .6322 AD590 的应用 .73.3 数据采集及处理模块 .73.3.1 AT89C52 简介 .83.3.2 通道选择的实现 .83.3.3 模数转换的实现 .93.4 显示报警及操作模块 .93.4.1 液晶显示 .93.4.2 报警模块 .103.4.3 按键模块 .103.5 数据通讯模块 .104 多点温度巡回检测系统的软件设计 .114.1 下位机软件程序设计 .114.1.1 下位机程序开发方法简介 .114.1.2 Small RTOS5l 简介 .114.1.3 下位机程序设计的实现 .124.1.4 串口通讯及协议 .134.2 上位机温度控制软件设计 .145 系

9、统测试与分析 .17IV IV5.1 通道选择调试 .175.2 温度测量 .175.3 上位机与下位机通讯调试 .176 系统的抗干扰措施 .186.1 下位机的抗干扰措施 .186.2 数据通讯校验 .187 系统的进一步发展方向 .198 参考文献 .199 附录 .2010 致谢 .231 11 前言温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工农业生产和科学研究中，诸如航空抗天、电力、化工、制药、石油、食品工程等领域，温度作为最普遍、最重要的操作参数之一。例如在许多电子仪器设备中，其要在一定的温度范围内运行，否则轻则不能正常工作，重则烧坏设备；在石油冶炼

10、、化工生产、生物制药领域，它们是利用化学反应来生产产品，其中温度是作为重要的反应条件；如果没有一个合适的温度，粮仓内的粮食就会发霉，酒类的品质就无法保障，许多食品将无法保存。由此可见，温度的检测及其控制对生产和研究非常重要。在工农业生产和科学研究的许多场合，特别是在大规模的工农业生产中，需要对多点且分布于不同位置温度的进行检测，温度的多点巡回检测已成为一个必不可少的环节。目前，市场上有许多温度巡回检测仪，其设计精度一般都已满足现在测量的要求，然而其支持的测温点数量有限，对温度的数据也缺少必要的管理。用一个系统来管理控制大规模温度检测显得十分重要 2 系统设计 2.1系统要求1.支持 16 点

11、AD590 温度传感器(或热电阻)；2.温度能够提供 0.1 度分辨率；3.检测范围-50100；4.检测绝对精度保证 0.5 度以上；5.支持 RS485 通讯，支持 MODBUS 协议，上位机可以进行设定及读操作。2.2温度传感器及其测温原理传感器属于信息技术的前沿尖端产品，启重要作用就如同人体的五官。温度传感器在工农业生产、科学研究和生活领域获得了广泛的应用，启数量居各种传感器之首。目前国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向发展。温度传感器大致经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器；模拟集成温度传感器（亦称单片集成温度传感器） ；智能集成温度传感器（亦

12、称数字温度传感器） 。2.1.1 分立式式温度传感器传统的热电偶、热电阻、热敏电阻及半导体温度传感器，均属于分立式温度传感器，传感器本身就是一个完整的、独立的感温元件。此类传感器通常要配温度变送器，以获得标示准的模拟量(电压或电流)输出信号。使用时还需配2 2上二次仪表，才能完成温度测量及控制功能。分立式温度传感器根据敏感材料不同又可分成热电阻式和热敏电阻式，是利用一些材料的电阻随温度变化的性质，通过测量敏感材料的电阻来确定被测的温度。热电阻式一般用金属材料制成，如铂、铜、镍等。热敏电阻是以半导体材料制成的陶瓷器件，如锰、镍、钴等金属的氧化物与其它化合物按不同配比烧结而成。分立式温度传感器的主

13、要缺点是外围电路比较复杂、测量精度较低分辨力不高、需进行温度校准(例如非线性校准、温度补偿、传感器标定等)，另外它们的体积较大、使用也不够方便，因此，分立式温度传感器将逐渐被淘汰。2.1.2模拟集成温度传感器集成传地器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成传感器。模拟集成温度传感器是在 20 世纪 80 年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上，可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用 IC 它属于最简单的一种集成温度传感器，模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗适合远距离测温、控温不需要进行非线性校

14、准，外围电路简单，它是目前在国内外应用最为普遍的种集成传感器。典型产品有AD590、AD592、TMP17、LMl35 等。2.1.3集成数字化温度传感器温度检测的传统方法是使用模拟传感器，那么一个温度量要经过感温元件、测量电路、放大电路、模数转换电路之后才能得到相应的数字量。这样设计者须考虑的线路环节较多相应测温装置中元器件数量降不下来，随之影响产品的可靠性和体积微缩化。而且模拟信号在长距离传输过程中，如何抗电磁干扰是一个难以解决的问题。对于多点温度检测的场合，各被测点到测试装置之间引线距离往往不同。还有各敏感元件参数的不一致性都是造成误差的原因。把被测温度这一非模拟量转换成数字量将其处理过

15、程的多个环节集成在单片 IC器件内部，是解决传统温度检测方法弊病的理想途径。与模拟传感器相比由于采取高集成度设计，使数字式传感器在可靠性、抗干扰能力以及器件微小化方面都有明显的优点但受半导体器件本身限制。数字式传感器还存在一些不够理想的地方。比如实际应用时需加修正值，剩温范围不宽，一般为，-50+150。虽然存在一些不足，但是充分利用微处理技术发展数字化、集成化和自动化的温度传感器仍是温度传感器的发展方向之一2.1.4 系统分析和测温传感器的选择温度是许多监控系统中的一个重要参数，比如在粮食存储过程中，为了保3 3证粮食的存储品质，必须实时检测储存粮食的温度。过去粮食温度的检测是靠人工手测进行

16、，不但测试速度慢、测试精度低，而且人员劳动强度非常大。由于粮库大部分是由数个容积较大的平仓、筒仓等组成这些粮仓都高约二十米、直径达十米以上，对它的温度检测除了要求解决被测参数技术问题外(如精度，可靠性等)，从系统结构而言，就是解决多点和分布的问题。多点和分布也同样是其它测控系统所面临的问题。像无人职守的机站会分布在很大的范围内，各机站与监控中心的距离很远，数据必须通过远程传输进行交换。多点温度巡回检测系统正是针对上述问题而研制的。系统分析：1温度测量范围在粮仓、楼宇、机站等场合测量温度范围一般为周围环境温度的变化范围。温传感器的测温范围在 50+150之间，就可以满足测量需要。2多点温度数据采

17、集多点测温过程中主要有两个问题：一个是各个测温点的编码问题另一个是各个测温点温度数据的采集、处理问题。测温点的选择通常是通过各路开关的导通和关断来实现的。测温点温度数据的采集，处理过程会随着测温传感器的不同而不同。选用分立元件作为传感器，如热电阻,热电偶,其电路相对复杂，再则是对多路温度进行检测，其电路就会更加复杂；而选用模拟的温度传感器 AD590，就会精简大量的硬件设计,且达到了精度 0.5 度的要求,用此方案结构清晰,选择测温范围是 55+125，完全符合系统的要求。3测温点分布针对测温点分布范围较广这个特点，系统由下位机和上位机构成一个分布式的测量系统。每一台下位机采集和处理多点的温度

18、信息，然后通过远程通信模块把温度信息传到上位机。根据测温点的分布情况，可以灵活的决定下位机数量的多少。由于信息传输的距离较远在传输过程中可能会遇到各种各样的干扰，远程传输的可靠性就是一个必须要解决的问题。在这个系统中是可通过频移键控的调制解调器，把数字信号调制成不同频率的模拟信号来进行传输。而且通过调制解调器也有利于系统进行扩展和无线通信。4集中监视和管理计算机测最控制系统的优势之一就是集中监控和管理。系统中由上位机的测温管理软件统一管理卜位机对测温点参数进行设置、巡回检测各测温点温度、显示当前温度、对超限温度报警显示、可以查询温度报表和历史曲线。其运行环境为 Microsoft Window

19、s 2000/XP。有良好的人机界面、通用性好、操4 4作方便。2.2 系统方案的确定根据对系统需求的分析，系统主要分为四个部分：分别是测温点、数据采集处理模块、远程通信模块和测温管理软件，见图 2.1 所示。图 2.1 系统框架其中测温点有 AD590 作为传感器，它把温度信号转换为模拟信号；温度采集处理模块主要由单片机 AT89C52 构成，完成对数据的读取、处理及传输，此温度采集处理模块最多可处理 16 路温度值。通讯模块是通信模块分下位机通信接口和上位机通信接口两部分。下位机利用 AT89C52 单片机的串行口传输和接收数据数据从单片机的串行口出来以后经过电平转换接口（485 转换为

20、232接口）到达上位机的 RS-232 串行口。测温管理软件运行在上位机上，对整个的测温过程进行管理，包括系统参数设置、巡回检测各个测温点温度并实时显示温度信息和报警信息，以及温度报表的管理等等。3 多点温度巡回检测系统的硬件设计3.1系统结构与各功能模块多点温度巡回检测系统硬件结构，如图 3-1 所示。系统是由一台中央计算机（上位机）和数台由单片机构成的测温模块（下位机）组成二级主从分布式微机测量系统。把图的排号格式规范一下，都改为：图 2.1格式，不要使用 2-1 格式。5 5上位机是系统的核心，在它的统一管理和协调指挥下，系统合理有序的工作。它的主要功能为：1、实时显示模块：对下位机的数

21、据及运行状态实时监控。2、数据管理模块：数据管理包括数据保存和对数据操作，可以实现查询，插入，删除等功能。图 3-1 多点温度巡回检测系统的硬件结构框图3、打印输出模块：可以输出报表等数据。4、通讯模块：与下位机通讯，搜集数据及命令操作。下位机主要由 AT89C52 单片机构成，完成温度的采集、处理和传输。下位机的数量和一个下位机测量多少个温度点，都可以进行灵活的设定。系统最大可挂 247 个下位机，下位机最多可巡检 16 个温度值。下位机的硬件框图如图3-2 所示下位机要实现的功能为：1、温度采集：温度采集是系统的第一个步骤，把温度信号转化为电信号，以便对温度进行测量，计算。2、通道选择：通道选择是系统的重要环节，可以完成巡回检测及定点检测。