远程串口温度采集系统设计.doc

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1、远程串口温度测量系统设计摘要　　远程温度测量系统是利用下位机实时温度的采集，并将结果传输到上位机。以达到对温度的比较、控制。本设计用52单片机为主要硬件，设计了包括温度采集，温度显示，串口通信等外围电路。而且对所设计电路给出了相应的软件设计，包括串行口初始化,数据采集和数据传输等程序。在温度测量部分采用具有“一线总线”接口的数字传感器DS18B20，实现单线远程数据的采集。　　远程温度测量系统是典型的集散式控制系统。由下位机、上位机、和通讯网络三部分组成。下位机是基于单片机AT89S52和DS18B20的高精度温度采集系统，功能是对温

2、度的检测与输出控制。上、下位机之间通过RS-485协议构成网络系统。　　关键词：AT89S52，DS18B20，温度采集，串口通信　　目录第一章绪论1第二章远程温度测量系统设计要求与设计方案22.1系统设计任务和要求22.2课题分析22.3方案比较与论证22.3.1温度传感器的选择22.3.2显示部分32.3.3主控芯片的选择32.3.4远程传输模块的选择32.4方案选定4第三章远程温度测量系统的硬件设计53.1总体设计53.2主板部分电路设计53.2.1AT89S52单片机的性能及应用53.2.2显示模块设计63.2.3串行通信63

3、.2.4电源模块63.3分板电路设计73.3.1AT89S52单片机的性能及应用73.3.2DS18B20芯片简介及接口设计7第四章远程温度采集系统的软件设计84.1软件设计总论84.1.1软件设计的一般方法84.1.2程序流程图设计84.2C语言的产生及特点84.3总体及各分模块程序设计94.3.1主板主程序设计94.3.2分板主程序设计104.3.3串行通信程序设计104.3.4温度采集程序设计124.3.5LCD显示设计184.4软件抗干扰技术20结论21致谢22附录24第一章绪论温度的监视和控制可以说是现代化工、农业最常用的技

4、术，常用于农用系统、音频设备、汽车、气象控制、GPS设备、医疗装置、电信等方面。例如进行田间温度测量，将温度传感器放置在所需测量的农田的各个位置，在土壤表面，深入到作物根系附近，放置到植物的顶端，测量同一时间内不同位置的温度，经过一段时间的采样从而分析温度对作物生长产生的影响；还可以在粮库存储的粮食中均匀分布温度探头，监测不同位置的粮食的温度变化，防止或尽早处理霉变现象。对于这类的温度测量需求，传统的人工测量已经远远的不能满足，而现有的大多数温度测量装置采用热电偶进行温度测量，热电偶发出模拟信号且信号比较微弱，需要先经过增益放大，再进

5、行A/D转换，最后送交给MCU处理。这样的系统控制多个温度探头需要考虑很多因素，而且多个探头的连接也会使整个系统的构成变得非常复杂，不利于实际应用。18B20数字测温传感器，其不仅适用与高温或低温的环境，也适用于自然环境或接近自然温度的检测，如：对冷冻室或冷藏室温度的监测，粮食储备的温度监测，蔬菜大棚、花房的温度监测，程控交换机室的温度监测，孵化室温度监测等等对环境温度要求较严格的场合。DS18B20在解决各种误差、可靠性和实现系统优化等方面与传统各种温度传感器相比，有无可比拟的优越性，因而广泛应用于过程控制、环境控制、建筑物、机器设

6、备中的温度检测。而对于远程传输这一课题在本系统中也是不得不考虑的一个因素。连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。采用何种传输协议有效地扩展测量半径是我们要解决的一个问题。第二章远程温度测量系统设计要求与设计方案2.1系统设计任务和要求用单片机、18B20数字测温传感器、LCD或LED等设计一温度测量电路，该电路还能进行远距数据传输。测量温度范围：-55℃～+125℃；传输距离：大于100米。2.2课题分析首先，对于远程温度测量，温度探头的低功耗是十分重要的，

7、同时还要满足易于控制的条件，测温范围也必须达到或超过题目要求。因此选择合适的温度传感器成为本次设计的重中之重。再次，对于传输距离大于100米的要求，如若直接将温度传感器用大于100米的普通连接线连接到单片机上，不可避免的会产生信号的衰减，甚至会由于外界的干扰造成传输误码率升高。要解决这个问题，只能通过专用的单片机串口通信设备芯片MAX32解决2.3方案比较与论证2.3.1温度传感器的选择根据题目要求，设计一温度测量电路，能够通过温度传感器测量并显示被测量点的温度，常用的温度传感器可分为3大类：方案一：热电偶式热电偶具有构造简单,适用温

8、度范围广,使用方便,承受热机械冲击能力强以及响应速度快等特点,常用于高温区域,振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合;但其信号输出灵敏度比较低,容易受到环境干扰和前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度