多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文獻(xiàn)綜述

1、<p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　課題背景</b></p><p>　　21世紀(jì)的今天，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步同事也帶動(dòng)了測量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備不同于以前，他們在性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生翻天覆地的變化。我們已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的信息時(shí)代，測量技術(shù)是當(dāng)今社會(huì)的主流，廣泛地深入帶應(yīng)用工程的各個(gè)領(lǐng)域。

2、</p><p>　　溫度是工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種常見的最基礎(chǔ)的參數(shù)之一，在生產(chǎn)過程中嘗嘗那個(gè)需要對溫度進(jìn)行監(jiān)測和監(jiān)控，采用微型機(jī)進(jìn)行溫度檢測、數(shù)字顯示、信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制，對于提高生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量、結(jié)余能源等都有很重要的作用。伴隨工業(yè)科技、農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，溫度測量需求越來越多，也越來越重要。</p><p>　　測量控制的作用是從生產(chǎn)現(xiàn)場中獲取各種參數(shù)，運(yùn)用科學(xué)方法，綜合各種先進(jìn)的技術(shù)，是生產(chǎn)的

3、每個(gè)環(huán)節(jié)都能夠得到有效的控制，不但保證了生產(chǎn)的規(guī)范化、提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，還確保了生產(chǎn)安全。所以，測量控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于煉油、化工、冶金、電力、輕工和紡織等行業(yè)。</p><p>　　溫度是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一，在各個(gè)種類的企業(yè)中應(yīng)用廣泛的各種加熱設(shè)備、反應(yīng)爐設(shè)備等都需要嚴(yán)格的控制溫度。隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，各行各業(yè)對于溫度采集系統(tǒng)的要求也在不斷提高以達(dá)到設(shè)備環(huán)境、生產(chǎn)流程的安全要求，也越

4、來越成為溫度采集系統(tǒng)的幾個(gè)重要指標(biāo)。</p><p>　　隨著集成電路技術(shù)的越來越快、越來越大規(guī)?；陌l(fā)展，由于單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，基于單片機(jī)開發(fā)出來的一系列采集、控制系統(tǒng)也逐漸受到廣泛關(guān)注。采取單片機(jī)作為核心，可完成對溫度的采集要求。所以基于單片機(jī)的多路溫度采集系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于很多工業(yè)過程控制中，使產(chǎn)品既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡化了設(shè)計(jì)。采用單片機(jī)設(shè)計(jì)的多路溫度采集系統(tǒng)，可

5、進(jìn)行溫度檢測、采集及顯示，對于提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源、資源都有非常重要的作用。</p><p><b>　　研究目的與現(xiàn)狀</b></p><p><b>　　研究目的和意義</b></p><p>　　單片機(jī)的多路溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有單片機(jī)模塊、溫度采集模塊、LCD液晶顯示模塊、基本的復(fù)位電路和報(bào)警電路，各部分組合完成基

6、礎(chǔ)的電路硬件模塊。需要的軟件設(shè)計(jì)用的程序?yàn)镃語言，并通過程序合理的編寫完成要求，最后達(dá)到調(diào)試、仿真和實(shí)物。單片機(jī)在生產(chǎn)中應(yīng)用及其廣泛，涉及生活的每個(gè)角落，尤其為電子和計(jì)算機(jī)發(fā)展提供了技術(shù)實(shí)踐。近年來單線多點(diǎn)數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展使溫度檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速、可靠、低成本、數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化。本文提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、低能耗、方便實(shí)用的系統(tǒng)解決方案。此方案采用新型單線智能化溫度傳感器，能以數(shù)字形式直接輸出被測點(diǎn)溫度值，具有測溫誤差小、分辨率高、抗干擾

7、能力強(qiáng)、成本低、能遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)，是研發(fā)和開發(fā)具有高性價(jià)比的新一代溫度測控系統(tǒng)的核心器件，并使用805單片機(jī)作為微控制器，提高了系統(tǒng)運(yùn)行速度，最后完成多路溫度采集與顯示系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)。</p><p>　　二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要對各種參數(shù)進(jìn)行溫度測量。因此溫度一詞在生產(chǎn)生活之中出現(xiàn)的頻率日益增多，與之相對應(yīng)的，溫度控

8、制和測量也成為了生活生產(chǎn)中頻繁使用的詞語，同時(shí)它們在各行各業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。設(shè)計(jì)的溫度采集系統(tǒng)可以隨時(shí)的采集不同地方的溫度，又可以根據(jù)環(huán)境的要求實(shí)時(shí)設(shè)置溫度區(qū)間并進(jìn)行判斷是否超出要求的溫度范圍，并對超出溫度范圍的同時(shí)響應(yīng)報(bào)警電路，為進(jìn)一步的人為或是計(jì)算機(jī)進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)和控制做出準(zhǔn)備。</p><p>　　研究現(xiàn)狀與存在的問題</p><p>　　多路溫度控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀目前，多路溫

9、度控制的方法有基于計(jì)算機(jī)的溫度控制系統(tǒng)、基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)、基于CPLD/FPGA的溫度控制系統(tǒng)、基于DSP控制的多路溫度采集系統(tǒng)和基于PLC的溫度控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.2.1研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　PC機(jī)對多路溫度控制系統(tǒng)，具有電路簡單，可靠性好，通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)糧站中，對糧倉溫度的自動(dòng)控制。用VB語言實(shí)現(xiàn)上位

10、機(jī)數(shù)據(jù)傳送，可方便地控制通信對象的選擇，具有較大的靈活性。與一般控制系統(tǒng)相同，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以是閉環(huán)的，這時(shí)計(jì)算機(jī)要不斷采集被控對象的各種狀態(tài)信息，按照一定的控制策略處理后，輸出的控制信息直接影響被控對象。它也可以是開環(huán)的，這有兩種方式：一種是計(jì)算機(jī)只按時(shí)間順序或某種給定的規(guī)則影響被控對象；另一種是計(jì)算機(jī)將來自被控對象的信息處理后，只向操作人員提供操作指導(dǎo)信息，然后由人工去影響被控對象。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由控制部分和被控對象組成，其控制部

11、分包括硬件部分和軟件部分，這不同于模擬控制器構(gòu)成的系統(tǒng)只由硬件組成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通常具有精度高、速度快、存儲(chǔ)容量大和有邏輯判斷功能等特點(diǎn)，因此可以實(shí)現(xiàn)高級復(fù)雜的控制方法，獲得快速精密的控制效果。</p><p>　　2.2.2 存在的主要問題</p><p>　　基于FPGA的高精度多路溫度采集器，無需計(jì)算機(jī)干涉，可以采集多路溫度信號，對計(jì)算機(jī)的

12、服務(wù)定時(shí)約束非常松弛。采集器內(nèi)置了串行接口，可以通過電平轉(zhuǎn)換芯片和計(jì)算機(jī)的串行口直接連接，電路結(jié)構(gòu)小型緊湊，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。但是不能更改程序的電路設(shè)計(jì)。</p><p>　　基于DSP控制的多路溫度采集系統(tǒng)是以數(shù)字式溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)多路溫度采集的系統(tǒng)。系統(tǒng)以DSP作為溫度采集和控制核心，結(jié)合DSP軟件設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)多路溫度信號的同時(shí)采集。該系統(tǒng)還帶有RS232通用串行接口，可實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的實(shí)時(shí)通信。

13、整個(gè)設(shè)計(jì)電路具有結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)傳輸方便、多路溫度采集所用時(shí)間短和實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　基于PLC的溫度控制系統(tǒng)。主要用在工業(yè)生產(chǎn)方面，適用于高效率的工作模式。PLC</p><p>　　功能的擴(kuò)充是在控制器中擴(kuò)充了PID控制功能，因此在邏輯控制與PID控制的混合應(yīng)用場所中，采用PLC控制較為合理。采用PLC控制不僅方便、簡單、靈活性好，可以提高被測溫度的技術(shù)指標(biāo)，還能夠提高

14、產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。但是在溫度測量時(shí)必須采用PLC</p><p>　　恒溫控制，同時(shí)PID算法在PLC中的實(shí)現(xiàn)和PID參數(shù)都將影響系統(tǒng)控制性能，這就對多路溫度精確地控制提高了難度。由于生產(chǎn)現(xiàn)場對溫度的影響是多方面的，使得溫度的控制比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的加熱爐電氣控制系統(tǒng)普遍采用繼電器控制技術(shù)，硬件采用固定接線來實(shí)現(xiàn)邏輯控制，使控制系統(tǒng)的體積增大，耗電多，效率不高且易出故障，不能保證正常的工業(yè)生產(chǎn)。隨著PLC生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)

15、展，傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)必然被基于PLC控制技術(shù)所取代，而PLC本身優(yōu)越的性能可以使溫度控制系統(tǒng)變得經(jīng)濟(jì)、高效、穩(wěn)定且維護(hù)方便。這將對改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)具有重要性意義。</p><p><b>　　課題途徑及步驟</b></p><p>　　基于單片機(jī)89C51的溫度控制系統(tǒng)。采用溫度傳感器DS18B20采集溫度數(shù)據(jù)，液晶顯示屏LCD1602顯示溫度數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)

16、溫度上下限設(shè)定值，按鍵設(shè)置溫度上下限，另外，單片機(jī)內(nèi)的ROM比較小，所以在設(shè)計(jì)中系統(tǒng)必須在外面配置EPROM電路和擴(kuò)展電路，所以在該項(xiàng)目中運(yùn)用該方案必須完成硬件電路的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試；應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試、固化、脫機(jī)運(yùn)行。</p><p>　　可能遇到的問題及應(yīng)變措施</p><p>　?。?）問題：對51單片機(jī)結(jié)構(gòu)功能不熟悉</p><p>　　擬采取措施：向?qū)?/p>

17、請教，查找資料學(xué)習(xí)51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)性能。</p><p>　　（2）問題：對如何然顯示器顯示自己想要的結(jié)果及增添內(nèi)容不熟悉。</p><p>　　擬采取措施：查找有光LED顯示的相關(guān)資料，學(xué)習(xí)其他人的操作方案。</p><p>　　(3) 問題：如何排除濕度，光照等對溫度測量的影響。</p><p>　　擬采取措施：查找相關(guān)學(xué)術(shù)研究，詢問自己

18、的指導(dǎo)老師，要求自己的溫度傳感系統(tǒng)可以是這些干擾降低到最小。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　蘭羽，萬可順.基于AT89C51的無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].國外電子測量技術(shù),2013,06</p><p>　　程世田,李娟,于艷,郭亭亭.基于單片機(jī)與工控軟件的多點(diǎn)測溫系統(tǒng)研發(fā)[J].共有人儀表與自動(dòng)化裝置,20

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