温度监控系统设计报告

0江阴职业技术学院项目设计报告项目：温度监控系统的设计专业应用电子技术专业学生姓名赵文斌班级09应用电子(2)班学号09030618指导教师包军卫完成日期2011年6月27日1目录第1节引言........................................................................................................................1第2节系统的硬件配置....................................................................................................32.1硬件介绍.........................................................................................................................3第3节温度控制系统的组成框图....................................................................................6第4节温度控制系统软件设计........................................................................................74.1MICROCHIPPIC16F877A单片机温度控制系统软件结构图如图5.1.1所示。............74.2单片机控制流程图.........................................................................................................84.3温度变换程序模块.........................................................................................................94.4温度非线性转换程序模块.............................................................................................9第5节通信协议的设计..................................................................................................105.1软件设计.......................................................................................................................105.1.1通信协议概述.......................................................................................................105.2.1通信协议处理流程...............................................................................................115.3单片机软件设计...........................................................................................................145.3.1波特率....................................................................................................................145.4通信协议设计结论.......................................................................................................185.4.1通信可靠性分析....................................................................................................185.4.2通信速度分析........................................................................................................19总结......................................................................................................................................20参考文献..................................................................................................................................212温度监控系统设计报告第1节引言温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。本节重点讲述传感器技术。作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。本设计系统包括温度传感器，A/D转换模块，输出控制模块，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。3第2节系统的硬件配置2.1硬件介绍计算机工作的外围电路设备（1）温度传感器温度传感器采用补偿型NTC热敏电阻其主要性能如下：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。②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0.5W③降功耗曲线：图2.1.1温度传感器功耗曲线图（2）核心处理单元MicroChipPIC16F877A单片机MicroChipPCI16F877A单片机主要性能：具有高性能RISCCPU,仅有35条单字指令。除程序指令为两个周期外，其余的均为单周期指令。运行速度：DC-20M时钟输入,DC-200ns指令周期。8K*14个FLASH程序存储器,368*8个数据存储器（RAM）字节。引脚输出和PIC16C73B/74B/76/77兼容,中断能力（达到14个中断源）。8级深度的硬件堆栈,直接，间接和相对寻址方式。上电复位（POR）,上电定时器(PWRT)和震动启动定时器。监视定时器（WDT），它带有片内可靠运行的RC振荡器。4可编程的代码保护,低功耗睡眠方式,可选择的振荡器。低功耗，高速CMOSFLASH/EEPROM工艺。在线串行编程(ICSP),单独5v的内部电路串行编程(ICSP)能力。处理机读/写访问程序存储器,运行电压范围2.0v到5v。高输入/输出电流25mA。低功耗：在5v,4MHz时典型值小于2mA。在3v,32KHz时典型值小于20uA。典型的静态电流值小于1uA。外围特征：Timer0：带有预分频的8位定时器/计数器。Timer1：带有预分频的16位定时器/计数器，在使用外部晶体时钟时在SLEEP期间仍能工作。Timer2：带有8位周期寄存器，预分频和后分频器的8位定时器/计数器2个捕捉器，比较器和PWM模块。其中：捕捉器是16位的，最大分辨率为12.5nS。比较器是16位的，最大分辨率为200nS。PWM最大分辨率为是10位。10位多通道模/数转换器。带有SPI（主模式）和I2C（主/从）模式的SSP。带有9位地址探测的通用同步异步接收/发送（USART/RCI）。带有RD,WR和CS控制（只40/44引脚）8位字宽的并行从端口。带有降压的复位检测电路。（3）RS-232-C接口电路计算机与计算机或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。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232-C接口（又称EIARS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。①接口的信号内容实际上RS-232-C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机通讯中一般只使用3-9条引线。RS-232-C最常用的9条引线的信号。5②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。即：逻辑。“1”，-5~-15V；逻辑“0”+5~+15V。噪声容限为2V。即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”。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.一些设备与PC机连接的RS-232-C接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。所以采用DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。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，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10~20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50英尺。图2.1.2Max232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