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数字温度测量电路设计

点击: 61    发布时间: 2021-01-04 11:00

第一章  前言

1.1研究背景     

自从1976年Intel公司推出第一批单片机以来,80年代单片机技术进入快速发展时期,近年来,随着大规模集成电路的发展,单片机继续朝快速、高性能方向发展,从4位、8位单片机发展到16位、32位单片机。单片机主要用于控制,它的应用领域遍及各行各业,大到航天飞机,小至日常生活中的冰箱、彩电,单片机都可以大显其能。单片机在国内的三大领域中应用得十分广泛:第一是家用电器业,例如全自动洗衣机、智能玩具;第二是通讯业,包括电话、手机和BP机等等;第三是仪器仪表和计算机外设制造,例如软盘、硬盘、收银机、电表。除了上述传统领域外,汽车、电子工业在国外也是单片机应用十分广泛的一个领域。它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多能灵活的组装成各种智能控制装置,由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪器中的误差的修正、线性处理等问题。单片机将微处理器、存储器、定时/计数器、I/O接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路,本身即是一个小型化的微机系统。单片机技术与传感与测量技术、信号与系统分析技术、电路设计技术、可编程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据网络通信、数字信号处理、自动控制、误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合,使得单片机的应用非常广泛。同时,单片机具有较强的管理功能。采用单片机对整个测量电路进行管理和控制,使得整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低,制造、安装、调试及维修方便。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

1.2研究意义

分布式温度采集系统广泛应用在使用了中央空调的大型商场、厂房、办公大楼等大型建筑内。本课题主要用温度传感器对环境温度实施实时监测,各结点控制单元可将有关信息上传给计算机,本课题研究主要解决的问题为分布式控制结构设计、多单片机串行通信、温度的采集与处理。

本设计是基于单片机ATMAGE16设计的实时温度采集仪,采用DS18B20可以采集多路温度数据(本设计只用了2路),同时实时显示所采集到的温度值。在传统的温度测量系统设计中,往往采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如引线误差补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题;而其中某一环节处理不当,就可能造成整个系统性能的下降。随着现代科学技术的飞速发展,特别是大规模集成电路设计技术的发展,微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。美国Dallas半导体公司推出的数字温度传感器DSl8B20,具有独特的单总线接口,仅需要占用一个通用I/O端口即可完成与微处理器的通信;在-10~+85℃温度范围内具有±O.01℃精度;用户可编程设定9~12位的分辨率。以上特性使得DSl8B20非常适用于构建高精度、多点温度测量系统。

1.3设计目的及系统功能

本设计的目的是以单片机为核心设计出一个分布式温度采集系统。在传统测量系统中,传感器与计算机接口的连接是通过若干条导线连接。当传感器数量较多时,尤其是信号线的长距离传输时,相互容易产生干扰。一个室内多点温度测量中,系统的接线会非常多,导线往往不易铺设,使得测量工作非常困难。采用总线结构数字式传感器,配合单片机及PC机串口进行长距离数据通信,则可以很容易解决这个问题,该系统最多可以检测256 路温度信号,在室内多点温度测量控制中能达到很好的效果。通过本课题设计,综合运用单片机及接口技术、微机原理、通信协议,锻炼动手操作能力,综合运用能力,学习论文的写作方法和步骤。