自動檢測技術及儀表控制系統專案設計
學生姓名： 王芬學號： 0905054107
學院： 資訊與通訊工程學院
專業自動化
檢測系統名稱： 溫度檢測系統的設計
大作業運用已經學過的溫度、壓力、流量、物位、機械量等檢測原理和檢測方法，查閱有關的文獻資料，自行設計乙個檢測系統。
要求：1、測試引數的檢測原理和方法。
2、設計整個系統的結構。
3、感測器選型及引數說明。
4、檢測和轉換電路的設計方案。
5、每人獨立完成，嚴禁同學之間相互抄襲，否則平時成績記為零。
6、統一使用a4紙手寫或列印，4月30號前以班為單位送到11號樓1312室，過時不候。
一：設計目的
1.1溫度控制廣泛應用於人們的生產和生活中，人們使用溫度計來採集溫度，通過人工操作加熱、通風和降溫裝置來控制溫度，這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。即使有些使用者採用半導體二極體作溫度感測器，但由於其互換性差，效果也不理想。
在某些行業中對溫度的要求較高，由於工作環境溫度不合理而引發的事故時有發生。對工業生產可靠進行造成影響，甚至操作人員的安全。為了避免這些缺點，需要在某些特定的環境裡安裝數字溫度測量及控制裝置。
本設計由於採用了新型微控制器對溫度進行控制，以其測量精度高，操作簡單。可執行性強，**低廉等優點，特別適用於生活，醫療，工業生產等方面的溫度測量及控制。
本設計是乙個數字溫度測量及控制系統，能測櫃內的溫度，並能在超限的情況下進行控制、調整，並報警。保證環境保持在限定的溫度中。
1.2 電路的總體工作原理
溫度控制系統採用at89s51八位機作為微處理單元進行控制。採用4x4鍵盤把設定溫度的最高值和最低值存入微控制器的資料儲存器，還可以通過鍵盤完成溫度檢測功能的轉換。溫度感測器把採集的訊號與微控制器裡的資料相比較來控制溫度控制器。
系統框圖如圖1.1：
圖1.1 系統框圖
根據系統的設計要求，選擇ds18b20作為本系統的溫度感測器，選擇微控制器at89s51為測控系統的核心來完成資料採集、處理、顯示、報警等功能。選用數字溫度感測器ds18b20，省卻了取樣／保持電路、運放、數／模轉換電路以及進行長距離傳輸時的串／並轉換電路，簡化了電路，縮短了系統的工作時間，降低了系統的硬體成本。
該系統的總體設計思路如下：溫度感測器ds18b20把所測得的溫度傳送到at89s51微控制器上，經過51微控制器處理，將把溫度在顯示電路上顯示，本系統顯示器為點陣字元lcd，1602液晶模組。檢測範圍5攝氏度到60攝氏度。
本系統除了顯示溫度以外還可以設定乙個溫度值，對所測溫度進行監控，當溫度高於或低於設定溫度時，開始報警並啟動相應程式（溫度高於設定溫度時，風扇開；當溫度低於設定溫度時，加熱器開）。
**微處理器 at89s51： at89s51是乙個低功耗，高效能cmos 8位微控制器，片內含4k bytes isp(in-system programmable)的可反覆擦寫1000次的flash唯讀程式儲存器，器件採用atmel公司的高密度、非易失性儲存技術製造，相容標準mcs-51指令系統及80s51引腳結構，晶元內整合了通用8位**處理器和isp flash儲存單元，功能強大的微型計算機的at89s51可為許多嵌入式控制應用系統提供高價效比的解決方案。at89s51具有如下特點：
40個引腳，4k bytes flash片內程式儲存器，128 bytes的隨機訪問資料儲存器（ram），32個外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個中斷優先順序2層中斷巢狀中斷，2個16位可程式設計定時計數器,2個全雙工序列通訊口，看門狗（wdt）電路，片內時鐘振盪器。
此外，at89s51設計和配置了振盪頻率，並可通過軟體設定省電模式。空閒模式下，cpu暫停工作，而ram定時計數器，序列口，外中斷系統可繼續工作，掉電模式凍結振盪器而儲存ram的資料，停止晶元其它功能直至外中斷啟用或硬體復位。同時該晶元還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式。
at89s51微控制器綜合了微型處理器的基本功能。按照實際需要，同時也考慮到設計成本與整個系統的精巧性，所以在本系統中就選用**較低、工作穩定的at89s51微控制器作為整個系統的控制器。
二、 器件選擇及電路設計
本設計是乙個數字溫度控制系統，能測量溫度，並能在超限的情況下進行控制、調整，並報警。
2.1.1 具體指標
正常工作溫度範圍： 5℃~60℃
溫度誤差：<1℃
2.1.2 具體控制要求
根據設計的要求，要利用溫度感測器實時溫度。當溫度高於設定的溫度時（60℃），開啟降溫裝置進行調整使溫度在設定的範圍內。當溫度低於設定的溫度時（5℃），開啟公升溫裝置進行調整使溫度在設定的範圍內。
同時要求能設定溫度。畢業設計的主要任務是能對溫度進行自動的檢測和控制。設計中採用微控制器來控制溫度，因此要有溫度的採集電路，鍵盤顯示電路，溫控電路，報警電路等幾個部分。
要實現系統的設計要用到的知識點有微控制器的原理及其應用，溫度感測器的原理和應用，及鍵盤和顯示電路的設計等。
2.2 溫度感測器的選擇
2.2.1 採用模擬整合溫度感測器
整合感測器是採用矽半導體整合工藝而製成的，因此亦稱矽感測器或單片整合溫度感測器，它是將溫度感測器整合在乙個晶元上、可完成溫度測量及模擬訊號輸出功能的專用ic。模擬整合溫度感測器的主要特點是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、**低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單。圖2-1是ad590用於測量熱力學溫度的基本應用電路。
因為流過ad590的電流與熱力學溫度成正比，當電阻r1和電位器r2的電阻之和為1kω時，輸出電壓隨溫度的變化為1mv/k。但由於ad590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應對電路進行調整。調整的方法為：
把ad590放於冰水混合物中，調整電位器r2，使=273.2mv。或在室溫下(25℃)條件下調整電位器,使=273.
2+25=298.2（mv）。但這樣調整只可保證在0℃或25℃附近有較高精度。
ad590把被測溫度轉換為電流再通過放大器和a/d轉換器，輸出數字量送給微控制器進行溫度控制。
圖2.1 基於ad590測溫基本應用電路
2.2.2 採用數字單片智慧型溫度感測器
智慧型溫度感測器(亦稱數字溫度感測器)是微電子技術、計算機技術和自動測試技術(ate)的結晶。目前，已開發出多種智慧型溫度感測器系列產品。智慧型溫度感測器內部都包含溫度感測器、a/d轉換器、訊號處理器、儲存器(或暫存器)和介面電路。
有的產品還帶多路選擇器、**控制器(cpu)、隨機訪問儲存器(ram)和唯讀儲存器(rom)。智慧型溫度感測器的特點是能輸出溫度資料及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(mcu). 智慧型溫度感測器的匯流排技術也實現了標準化、規範化，所採用的匯流排主要有單線(1-wire)匯流排、i2c匯流排、smbus匯流排和spi匯流排。
溫度感測器作為從機可通過專用匯流排介面與主機進行通訊。智慧型溫度控制器是在智慧型溫度感測器的基礎上發展而成的。典型產品有ds18b20,智慧型溫度控制器適配各種微控制器,構成智慧型化溫控系統;它們還可以脫離微控制器單獨工作,自行構成乙個溫控儀。
ds18b20是dallas公司生產的一線式數字溫度感測器,具有3引腳to－92小體積封裝形式;溫度測量範圍為－55℃～＋125℃,可程式設計為9位～12位a/d轉換精度,測溫解析度可達0.0625℃,被測溫度用符號擴充套件的16位數字量方式序列輸出，其工作電源既可在遠端引入，也可採用寄生電源方式產生;多個ds18b20可以併聯到3根或2根線上，cpu只需一根埠線就能與諸多ds18b20通訊,占用微處理器的埠較少,可節省大量的引線和邏輯電路。同ds1820一樣，ds18b20也支援「一線匯流排」介面，測量溫度範圍為 -55℃~+125℃，在-10℃~+85℃範圍內,精度為0.
5℃。ds18b20的精度較差為±0.2℃ 。
現場溫度直接以「一線匯流排」的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。適合於惡劣環境的現場溫度測量。如：
環境控制、裝置或過程控制、測溫類消費電子產品等。與前一代產品不同，新的產品支援3v~5.5v的電壓範圍，使系統設計更靈活、方便。
而且新一代產品更便宜，體積更小。
溫度自動控制系統
難度係數 1.05 一 任務 設計並製作乙個溫度自動控制系統，控制一封閉木盒內的溫度 其內空間為100mm 100mm 100mm 在木盒左側面的中間開乙個安裝半導體致冷器件的視窗 尺寸與致冷器件一致 致冷器件的外側面塗敷導熱矽脂並加散熱片,致冷器件的內側面也允許加散熱片,但厚度不能超過20mm 在...
溫度PID控制系統設計
華南師範大學增城學院 課程 課程名稱 微型機控制技術 考查學期 2013 2014 學年第 2學期 考查方式課程 姓名學號 專業應用電子 成績指導教師 摘要我們常見的電阻爐是通過電流流過電阻體產生熱量來加熱或熔化物料的一種電爐。電阻爐廣泛地應用在化學工業 工業冶金等行業。它對溫度控制的要求非常高，溫...
自動檢測技術及儀表控制系統總結
靜態特性 檢測系統在被測量處於時的。靈敏度 測量系統在穩態下輸出量的增量與輸入量的增量之比。檢測系統的結構 補償結構和差分結構。溫度 表徵物體或系統的冷熱程度的物理量，給冷熱程度以數值的表示稱為溫度。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量。溫標 溫度的一種數值表示方法，並給出了溫度數值化的一...