毕业设计(论文)-温度监控系统的设计 .pdfVIP

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引言

随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进

步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。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。

由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以

利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非

线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。

因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适

当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应

用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合

起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各

个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应

用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重

要的一类传感器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。

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。

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1设计要求

1.1控制要求

（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。

图1.1.1温度控制曲线

（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。

1.2受控对象的数学模型

生物繁殖的培养液主要用于生物的繁殖研究，而温度是影响生物繁殖的重要因素。

本系统要求长时间监视培养液的温度，并对当前的温度进行控制。本控制对象为生物繁

殖用培养液，采用继电器进行控制。

2系统的硬件配置

2.1单片机和系统总线

单片机：PIC16F877A（PIC16F877A为美国MICORCHIP公司生产的带A/D转换的8位单

片机）。

显示系统：商用计算机。

用户内存：256MRAM。

系统总线：RS-232-C接口（又称EIARS-232-C）RS232C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。

操作系统：Windows2000。

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2.2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外型结构和尺寸：

图2.2.1温度传感器结构尺寸图

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/℃