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温度监控系统车辆11063110401204顾丹青1设计要求（1）生物繁殖培养液的温度要保证在适于细胞繁殖的温度内，这主要在控制程序设计中考虑。温度控制范围为15～25，升温、降温阶段的温度控制精度要求为0.5度，保温阶段温度控制精度为0.5度。（2）微机自动调节正常情况下，系统投入自动。（3）模拟手动操作当系统发生异常，投入手动操作。（4）微机监控功能显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出。2系统的硬件配置2.1单片机和系统总线单片机：PIC16F877A（美国MICORCHIP公司生产的带A/D转换的8位单片机）。系统总线：RS-232-C接口。该接口有25条线，，分为5个功能组，包括4条数据线，11条控制线，3条定时线，7条备用线和未定义线。2.2硬件介绍（1）温度传感器①补偿型NTC热敏电阻B值误差范围小，对于阻值误差范围在5％的产品，其一致性、互换性良好。适合于一般精度的温度测量和计量设备③主要技术参数：时间常数≤30S测量功率≤0.1mW使用温度范围-55～+125℃耗散系数≥6mW/℃额定功率0.5W④降功耗曲线：图2.2.2温度传感器功耗曲线图（2）核心处理单元MicroChipPIC16F877A单片机（3）RS-232-C接口电路计算机与计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。①接口的信号内容。②接口的电气特性在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。③接口的物理结构RS-232-C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯插头座,通常插头在DCE端,插座在DTE端.④传输电缆长度由RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50英尺，其实这个4%的码元畸变是很保守的。图2.3.1Max232结构图（4）继电器继电器是具有隔离功能的自动开关，广泛用于遥控，遥测，通信，自动控制，机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。（5）半导体降温片及电阻加热丝①半导体制冷器是根据热电效应技术的特点，采用特殊半导体材料热电堆来制冷，能够将电能直接转换为热能，效率较高。其工作原理如图2.5.1：图2.5.1半导体降温片工作原理图半导体制冷片由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而NP之间以一般的导体相连接而成一完整线路它的外观如图2.5.2所示。2）本控制系统是对生物培养液进行温度监控，故太快的温度变化对生物繁殖显图2.5.2半导体降温片外观图②本控制系统是对生物培养液进行温度监控，过快的温度变化对生物繁殖显然是不利的，因此在本系统中采用的是高阻抗小功率加热电阻丝进行温度的小范围调节。3温度控制系统软件3.1温度变换程序模块温度传感器在12℃到60℃输出2.52V—1.02V，温度起点为12℃，满量程为48℃。MicroChipPIC16F877A单片机内嵌的10位A/D转换器对应输出的数字量为0000000000B~1111111111B（0~5V），应用以下变换公式进行变换：AX=A0+(AM-A0)(NX-N0)/(NM-N0)式中，A0为一次测量仪表的下限AM为一次测量仪表的上限AX实际测量值N0仪表下限对应的数字量NM仪表上限对应的数字量NX测量值对应的数字量3.2温度非线性转换程序模块采用折线拟合法进行线性化处理，分为以下几段：正视图侧视图当1.73V≤Ax2.52V时，T℃=0.06*WN+12当1.40V≤WN1.73V时，T℃=0.03*WN+25当1.24V≤WN1.40V时，T℃=0.016*WN+40当1.06V≤WN1.24V时，T℃=0.018WN+50图5-1图5.4.1温度分段线限等效图4通信协议的设计由于温度采集和实施控制是通过单片机控制系统实现，而微机完成温度监控，所以需要采用单片机和微机之间的通信协议。本设计应用条件为传输距离不超过15米的短距离数据传输，且传输数据量较小，所以采用在控制领域里应用较广泛RS232C串行通信方式。下图即为通信时的硬件连接图，其中器件MAX232完成逻辑电平转换的任务。5设计总结通过做本课题，我了解并掌握了传感器的基本理论知识，更深入的掌握单片机的开发应用和PC编程控制。为以后从事单片机软硬件产品的设计开发、PC软件开发打下了良好的基础，树立独立从事产品研发的信心，并在这种能力上得到了比较充分的锻炼。