分布式温度传感器.doc

分布式温度传感器
1 传感器简介
温度传感器的背景
在人类生活环境中,温度扮演着一个极其重要的角色。无论你住在哪里,从事什么工作,都会与温度打交道。自18世纪工业时代以来,工业革命对能否控制,发送显示温度有着绝对的联系。在冶金、锻钢、石化、水泥、医学等产业中,可以这样说几乎80%的工业部门不得不考虑温度的因素。温度对工业来说如此重要,因此也推动了温度传感器的发展。
温度传感器的发展
传感器主要大体经过了三个发展阶段:模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、功耗低,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器,典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等;模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温度控制开关、可编程温度控制器,典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序,这些工艺与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统,工作时并不受微处理器的控制,这是智能温度传感器和非智能之间的主要区别;智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU)。
单点与多点温度传感器
温度传感器的发展趋势:进21世纪后,温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。传感器在温度测控系统中的应用:目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表。对于单点温测仪表,主要采用传统的模拟集成温度传感器,其中又以热电阻、热电偶等传感器的测量精度高,测量范围大,而得到了普遍的应用。此种产品测温范围大都在
-200℃~800℃之间,分辨率12位,~。自带LED液晶显示模块,显示4位到16位不等。有的仪表还具有存储功能,可存储几百到几千组数据。该类仪表可很好的满足单个用户单点测量的需要。多点温度测量仪表,相对与单点的测量精度有一定的差距,虽然实现了多路温度的测控,但价格昂贵。针对目前市场的现状,本课题提出了一种可满足要求、可扩展的并且性价比高的单片机多路测温系统。通过温度传感器DS18B20采集,然后通过C51单片机处理并在数码管上显示,可以采集室内或温室中四处不同位置的温度,用四个数码管来显示。第一个数码管显示所采集的是哪一路,哪个通道。后三个数码管显示所采集通道的温度值,。
2 系统的实现及相关技术
系统的实现
整个控制系统采用AT89C51芯片,采用多线连接,就是四个DS1820分别连接到单片机的四个IO口,采集到的温度结果通过串口通信,然后芯片将采集到的数据处理,在外部显示器显示出来。温度在LED液晶显示屏显示出来后,通过软件编程确保系统有一定的抗干扰能力。这种方案虽然占用单片机的四个IO口,但在单片机IO口不紧缺的情况下采用这种方案大大的简化了编程难度,缩短了设计周期,同时也能保证系统的稳定。多线连接方案的框图如图1-1所示。
图1-1 DS1820多线连接方案
AT89C51单片机简介
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪存存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图“图1-2”所示。
图1-2 AT89C51引脚图
主要特性:
·与MCS-51兼容
·4K字节可编程FLASH存储器
·寿命:1000写/擦循环
·数据保留时间:10年
·全静态工作:0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
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