基于51单片机的__温度数据采集传输系统的设计

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1、摘要本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度数据采集监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。数据采集系统正由传统的顺序控制采集系统进入到过程控制数据采集系统，这种采集系统由硬件和软件两部分构成，它的采集数据存放在存储器中，根据各种不同的数据采集任务，通过编程改变系统的路数、采样率和信号帧格式等性能，以满足各种采集任务的需要。在过程控制数据采集系统中，通常可以改变的系统参数有：采集点；采样率；数据字长

2、；增益；帧格式。该系统可以具有多个远程控制采集单元，采用分散远置的方法，将各个远控采集单元放置在各个被采集部位。本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度数据检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。关键词：数据采集单片机温度44目录摘要I目录II第1章前言11.1背景和意义11.2目的和内容11.3发展前景21.4设计思想2第2章设计要求4

3、2.1控制要求42.2受控对象的数学模型4第3章系统的硬件配置53.1单片机和系统总线53.2硬件介绍53.2.1温度传感器53.2.2核心处理单元MicroChipPIC16F877A单片机63.2.3RS-232-C接口电路83.2.4继电器93.2.5半导体降温片及电阻加热丝103.3温度控制系统的组成框图113.4温度控制系统结构图及总述12第4章温度控制系统软件设计144.1软件设计144.2MicrochipPIC16F877A单片机温度控制系统软件结构图144.3单片机控制流程图154

4、.4温度变换程序模块164.5温度非线性转换程序模块16444.6通信协议的设计174.6.1通信协议概述184.7通信协议说明194.7.1信号帧分类194.7.2信号帧格式194.7.3通信协议处理流程214.8PC上位机的软件设计234.8.1PC软件设计方法的选择234.8.2PC软件通信方式的选择234.8.3具体实现方法264.9单片机软件设计294.9.1波特率294.10通信协议设计结论394.10.1通信可靠性分析394.10.2通信速度分析39第5章结论41致谢43参考文献444

5、4第1章前言1.1背景和意义为了确知某一测试对象的各项特性，我们常常要借助各种仪表和各种手段（直接测量或遥测）来获得各种各样的测量结果（数据）。但这些数据中包含有变换误差、设备误差以及在传输过程中（当采用遥测方式时）引入的各种干扰所造成的误差等。而且这些数据量通常都很大，有意义的部分和无意义的部分混杂在一起，如果不加取舍的直接应用，必然会造成极大不便。传统靠人工控制的温度、湿度、液位等信号的测压﹑力控系统，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(非线性校准、温度补偿、传感器标定等

6、)；且它们的体积较大、使用不够方便，更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与，外界设备多，成本高，因而越来越适应不了社会的要求。在对多类型、多通道信号同时进行检测和控制中，传统的测控系统能力有限。如何将计算机与各种设施、设备结合，简化人工操作并实现自动控制，满足社会的需求，成为一个很迫切的问题.温度控制是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。随着科学技术的发展，由单片集成电路构成的温度传感器的种类越来越多，测量的精度越来越高，响应时间越来越短，因其使用方

7、便、无需变换电路等特点已经得到了广泛的应用，例如：以前常用的AD590和LM35等，以及现在得到广泛应用的DSl820、DS1821和DS1620等。本次毕业设计正是为了完成温度数据的采集和控制而设计。1.2目的和内容44新型数字化、网络化传感器在工程中的应用具有极其重要的意义。这类传感器是各种参量送入计算机系统，进行智能监测、控制的最前端。随着科技的发展，数字化、网络化传感器应用日益广泛，以其传统方式不可比拟的优势渐渐成为技术的趋势和主流。由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号

8、，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各