温度监控系统设计报告.doc

数理与信息工程学院 课 程 设 计 题 目： 温度监控系统设计报告 ( 2006.6 ) 目 录 第1节 引言 1 第2节 系统的硬件配置 3 2.1 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 7 4.1 Microchip PIC16F877A单片机温度控制系统软件结构图如图5.1.1所示。 7 4.2 单片机控制流程图 8 4.3 温度变换程序模块 9 4.4 温度非线性转换程序模块 9 第5节 通信协议的设计 10 5.1 软件设计 10 5.1.1 通信协议概述 10 5.2.1 通信协议处理流程 11 5.3 单片机软件设计 14 5.3.1波特率 14 5.4 通信协议设计结论 18 5.4.1通信可靠性分析 18 5.4.2通信速度分析 19 总 结 20 参考文献 21 温度监控系统设计报告 数理与信息工程学院 05计算机专升本 陈斌斌 指导教师：余水宝 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的进步，其应用领域广泛。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。本文利用单片机结合技术而开发设计了这一 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％的产品，其一致性、互换性良好。于一般精度的温度测量和计量设备主要技术参数：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0.5W　　降功耗曲线： 图2.1.1温度传感器功耗~-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2.1.2 Max232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。 继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件，它实际上是一种可以用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。在本系统中，继电器控制的自动温度调节电路和PCI16F877A单片机中程序构成温度自动监测电路，实现对生物培养液温度的监测和自动控制 （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。 图2.5.1半导体降温片工作原理图 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。 第3节 温度控制系统的组成框图 3.1 温度控制系统的组成:采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见图3.1。其中数字控制器的功能由单片机实现。 图3.1温度控制系统的组成框图 3.2 温度控制系统结构图及总述 图3.2中温度传感器和Micro Chip PIC16F877A单片机中的A/D转换器构成输入通道，用于采集培养皿内的温度信号。温度传感器输出