测温系统以数据采集系统006

 

随着科学技术的迅猛发展，电子学的发展也越来越快，带动了大批相关产业的发展，其应用的范围也越来越广泛。如今，计算机的使用领域已经扩展到了各行各业，甚至介入个人家庭。在这种形式下，对于计算机的认识是势在必得的，而且使用微机已经成为了当代人的一种基本技能。所以对于我们来说，仅仅会使用微机是远远不够的，要想适应当今社会的需要，我们就必须能够设计出基于PC技术的新的电子仪器，以满足社会更高层次的需求。

近年来，单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机已经渗透到工业，农业，国防，科研及日常生活等各个领域。传统的温度采集的方法不仅费时，而且精度差，满足不了各行业对于温度数据高精度，设备高可靠性的需求。单片机的出现使得温度数据的采集和处理得到了很好的解决。选择适当的单片机和温度传感器及前端处理电路，可以获得较高精度的测量。不但方便快捷，成本低廉，省事省力，而且大幅度提高了测量精度。

本文介绍了一种利用单片机实现温度数据的采集和处理的一种设计方法。其中涉及了传感器，数据采集，单片机数据处理，单片机和PC机通讯等一系列相关理论。本文就如何将温度这一连续的物理量转换成模拟的电压信号，再将电压信号通过单片机编码转换成数字信号这一过程，进行了阐述和分析。并且增加了报警电路。同时在通过软件进行温度补偿和数据处理方面，也作为了具体介绍。在硬件电路设计方面，从电路的简单，可靠数字化，低成本等角度出发，设计者采用了硬件滤波软件补偿两方面入手，使得设计达到所需精度要求，具有较高的性能价格比。

 

 

 

 

 

 

 

 

温度是一种被广泛应用于生产和生活的重要的物理量。针对与不同的应用领域，生产和研制适当的测温系统是十分必要的。本文设计的是近距离温度检测系统。

该系统涵盖了传感器技术，信息处理技术，计算机通信技术等几个方面的技术。此技术主要包括：传感器，模数转换，单片机与PC机接口，串行通讯等部分。

整个测温系统以数据采集原理为主要理论依据，将不同通道的温度转换成为电信号，再由单片机对其进行量化编码，并将其转化成为ASCⅡ码，为单片机与微机进行通讯打下了基础。

根据串行通讯原理，设计了单片机与PC机的接口电路，建立了单片机与PC机之间的串行通讯协议，并利用VB对测温系统实现了对象化操作——将采集到的温度信号编码进行接受和描述，将其直接显示在可视的界面当中。该测温系统具有实时存储功能，便于对信号进行分析和处理。在本设计中，我们为了能实现人机的对话及及时知道系统的运行状况，我们给本系统增加了报警功能。

在对实测信号进行分析的过程中发现，实测信号编码与理论上的信号编码基本呈线形关系，这说明了系统具有很高的精确度和稳定性。完成了对每个通道的实测信号编码值与温度的回归曲线的绘制，如果再实现对各个通道建立独立的数据库，即可达到对每个通道的温度标定的目的。

 

关键词：温度；编码；单片机；回归曲线

 

 

Temperature is a very important physical quantity which used in production and life .For the different applications, it is necessary to produce the proper system of measuring temperature. In this article I will discuss the system of measuring close quarters temperature.

This system involves sensor technic, information processing technic, communication technic and so on .The design mainly includes the sensor part , analog-digital conversion ,the interface between the microcontroller and PC ,serial communication and so on .

The main theoretical base is theory of data collection .Temperature signals transform to the voltage signals .The single chip transforms the voltage code to ASCⅡcode which is the basic of communication .

I design the interface circuit between the single chip and PC .The temperature signals are received and described by VB and then displayed on the screen .All the signals can be Real-time memory in order to analyze them .

Form the result the metrical signals and the theoretical signals have the linearity relation .the result indicates that the has high precision and stability .We can draw the curve of temperature value and the code and establish the database ,form which we can get the real temperature of the different objects.

Keywords: temperature ; coding ; microcontroller ;regress curve

 

 

           

               1.1  设计方案论证

 

为了得到有效的温度采集数据，提高温度采集数据的精度，建立友好的人机交互界面，提供简便易行的操作，是完成本次设计的主要目的。在测量控制电路中，采用了单片机进行多路数据采集的控制，通过单片机和微机系统的有效通讯手段，实现了温度信号的数字化，可视化。

数据采集电路的硬件电路主要组成部分有：多路开关，集成放大器，A/D转换器。多路开关根据所需性能选择了易于控制的双向单八选一模拟开关CD4051。针对与放大器而言，为了获得准确的放大倍数，以及在测量范围中得到合适的分辨率，在考虑实用性的情况下，没有选用程控放大器而是选用了LM124这一性能相对稳定，价格适中的集成放大器。A/D采集是设计电路中比较关键的部分，A/D574的控制时序简单，应用89C52可以很好的对其进行控制，性能相对较好，比较适合于实习使用。在单片机与微机系统通讯的部分采用了处理信号强，不易于受到外界干扰的接受与传送芯片75174和75175。它们具有将TTL电平转换成RS-232电平的功能，可以采用最简通讯措施将所需数字信号传入微机中。这套设计方案是最终的设计方案。具体设计电路图和调试过程参见后面内容。

 

 

 

⑴多路开关CD4051可以有8路输入信号，通过计算机控制其所选通的通道，在此只选通了三个通道。

⑵经过多路开关的信号经由放大电路放大路波后，再由A/D采集电路经过量化。

     ⑶经量化后的数据经过单片机调整与编码请求送入微机中进行可视化处理。