多点一线式数字温度测量系统的设计

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1、西安工业学院毕业生学位论文1绪论1.1传感器技术的发展及智能传感器的含义现代信息技术的三大基础是信息的采集、传输和处理技术，即传感器技术、通讯技术和计算机技术，它们分别构成了信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”。作为获取信息工具的传感器，它位于信息系统的最前端，其特性的好坏、输出信号的可靠性对整个系统至关重要。其应用遍及军事、科研、工业、农业、商业、交通等各个部门与领域。它是生产自动化、科学测试、计量核算、检测诊断等系统中不可缺少的基础环节。以广阔技术领域为基础所形成的传感技术，实际上由传感器元

2、件及其应用技术构成。传感器元件以前也称为“信号转换器”或“换能器”，它把外界的温度、压力、流量等信号转换为电信号的功能器件。它所利用的是在物理意义上称为“效应”的各种物理现象。但是传感器得到信号大部分不能直接利用，这就需要用到计算机为基础的信号处理，即将得到的信号根据使用要求进行加工。智能传感器技术是一门正在蓬勃发展的现代传感器技术，它涉及微电子技术、计算积技术、信号处理技术、电路和系统、传感器技术等诸多学科的综合技术。传统传感器一般是指能感知某一物理量或化学量、生物量等信息，并能将该信息转化为有用的

3、信息装置，通常由敏感元件、转换元件和其他辅助元件组成。随着人工智能技术特别是微型计算机技术的迅速发展，在许多智能高新技术应用领域提出了智能传感器。其主要特点是具有从信号测取到信号处理、分析、进入控制、调节及显示的在线性、过程系统与装置，可编程性、可记忆性，进行许多复杂计算、数据处理及自校正、自诊断、自学习、多种控制功能。1.2智能传感器的优点（一）测量精度高由于智能传感器的中心控制系统是微机，微机的主频率在1MHz以上，即主时钟周期在1us以下，一条指令若平均4个字节，也只需执行十几个微秒。（二）能够

4、进行间接测量一台智能传感器可以利用CPU通过测量几种容易测量的参数，间接地求出某种难以测量的参数。（三）能够自动校准一般的传感器在使用前都要进行刻度校准，而智能传感器不仅可以自动校准，而且还可以在测量过程中定期进行校准，测量的一致性条件较好，减少了误差。（四）具有自动修正误差的能力第61页西安工业学院毕业生学位论文实时地修正测量误差是较为复杂的功能，智能传感器只要编入相应的程序就可以解决。（二）有自诊断能力智能传感器若发生故障，可以自检出来，传感器本身还可以协助诊断发生故障的根源。（三）够实现复杂的控

5、制功能传感器实现智能化以后，一些常规传感器不宜实现的功能，在智能传感器中很容易实现。如带有显示功能的传感器。（四）允许灵活地改变仪表功能智能传感器是由硬件模块和软件模块组成，硬件模块可以作成插式的，当更新一块模块时，传感器的功能可以改变。（五）便于通过标准总线组成一个多仪器的复杂控制系统1.3课题的背景DS18B20数字式温度传感器是美国DALLAS公司最新推出的只有一根数据线，系统中的数据交换、控制都由这根线完成可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20构成的多点一线式数字

6、温度单片机测温系统，以数字传感器、1-Wire总线技术等优势获得广泛应用。单总线（1-WireBus）技术，它采用单根信号线，只有一根数据线，系统中的数据交换、控制都由这根线完成,可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的，因而这种单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护等优点。单总线适用于单主机系统，能够控制一个或多个从机设备。为此，我们以多点一线式数字温度测量系统为研究课题，用单片机89C51进行温度测量、校正及测量结果的显示。使其是一个精确、标准的模拟量输出装置，具有

7、完善的通讯功能，可与RS-485总线和其他智能设备一起使用，完成远程控制等功能。1.4本次设计的主要任务和要求多点一线式数字温度测量系统的功能必须由硬件、软件结合才能实现。所以，本次设计的智能传感器包括硬件设计和软件设计两部分内容。本文着重介绍了数字温度传感器的硬件设计，从方案论证到最后的制版、调试都有详细说明。本文内容主要分为方案论证、硬件电路设计、接口模块设计、显示模块设计。作为毕业设计，拟完成以下工作：1.熟练掌握专业电工、电子技术。第61页西安工业学院毕业生学位论文2.熟练掌握MCS-51系列

8、单片机工作原理及应用技术。3.自主设计一个典型单片机系统，包含以下几部分：a)数字温度测量前置部分（测量范围：-50—125℃，精度：±0.5℃）b)典型MCS-51系列单片机（推荐采用ATML公司AT89C2051）c)三键输入（模式、递增、递减）d)四位LED驱动、显示e)输出动作及声、光警示f)I2C或SPI串行总线的EEPROM系统参数存储（推荐采用2401或X4045）g)常规可靠性、接地设计（软、硬狗不限）3.借助PROTEL技术，绘出系统S