多路温度采集系统设计文献综述.doc

文献综述11电子 (1116405030) 何永强（苏州大学应用技术学院）1. 课题背景21世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步同事也带动了测量技术的发展，现代控制设备不同于以前，他们在性能和结构发生翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术是当今社会的主流，广泛地深入带应用工程的各个领域。温度是工业、农业生产种常见的最基础的参数之一，在生产过程中尝尝那个需要对温度进行监测和监控，采用微型机进行温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提高生产和产品质量、结余能源等都有很重要的作用。伴随工业科技、农业科技的发展，温度测量需求越来越多，也越来越重要。测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学方法，综合各种先进的技术，是生产的每个环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量，降低成本，还确保了生产安全。所以，测量控制技术已经被广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、轻工和纺织等行业。温度是工业对象中主要的被控参数之一，在各个种类的企业中应用广泛的各种加热设备、反应炉设备等都需要严格的控制温度。随着时代的进步，科技的发展，各行各业对于温度采集系统的要求也在不断提高以达到设备环境、生产流程的安全要求，也越来越成为温度采集系统的几个重要指标。随着集成电路技术的越来越快、越来越大规模化的发展，由于单片机具有体积小、功能强、性价比高等优点，基于单片机开发出来的一系列采集、控制系统也逐渐受到广泛关注。采取单片机作为核心，可完成对温度的采集要求。所以基于单片机的多路温度采集系统被广泛应用于很多工业过程控制中，使产品既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。采用单片机设计的多路温度采集系统，可进行温度检测、采集及显示，对于提高生产效率，节约能源、资源都有非常重要的作用。2. 研究目的与现状2.1. 研究目的和意义单片机的多路温度采集系统的设计有单片机模块、温度采集模块、LCD液晶显示模块、基本的复位电路和报警电路，各部分组合完成基础的电路硬件模块。需要的软件设计用的程序为C语言，并通过程序合理的编写完成要求，最后达到调试、仿真和实物。单片机在生产中应用及其广泛，涉及生活的每个角落，尤其为电子和计算机发展提供了技术实践。近年来单线多点数字化测量技术的发展使温度检测技术实现了快速、可靠、低成本、数字化与网络化。本文提出了一种结构简单、低能耗、方便实用的系统解决方案。此方案采用新型单线智能化温度传感器，能以数字形式直接输出被测点温度值，具有测温误差小、分辨率高、抗干扰能力强、成本低、能远程传输数据等优点，是研发和开发具有高性价比的新一代温度测控系统的核心器件，并使用805单片机作为微控制器，提高了系统运行速度，最后完成多路温度采集与显示系统的仿真设计。二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多，与之相对应的，温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语，同时它们在各行各业中也发挥着重要的作用。设计的温度采集系统可以随时的采集不同地方的温度，又可以根据环境的要求实时设置温度区间并进行判断是否超出要求的温度范围，并对超出温度范围的同时响应报警电路，为进一步的人为或是计算机进行温度的调节和控制做出准备。2.2. 研究现状与存在的问题多路温度控制系统的研究现状目前，多路温度控制的方法有基于计算机的温度控制系统、基于单片机的温度控制系统、基于CPLD/FPGA的温度控制系统、基于DSP控制的多路温度采集系统和基于PLC的温度控制系统。2.2.1研究现状PC机对多路温度控制系统，具有电路简单，可靠性好，通用性强的特点，广泛应用于乡镇粮站中，对粮仓温度的自动控制。用VB语言实现上位机数据传送，可方便地控制通信对象的选择，具有较大的灵活性。与一般控制系统相同，计算机控制系统可以是闭环的，这时计算机要不断采集被控对象的各种状态信息，按照一定的控制策略处理后，输出的控制信息直接影响被控对象。它也可以是开环的，这有两种方式：一种是计算机只按时间顺序或某种给定的规则影响被控对象；另一种是计算机将来自被控对象的信息处理后，只向操作人员提供操作指导信息，然后由人工去影响被控对象。计算机控制系统由控制部分和被控对象组成，其控制部分包括硬件部分和软件部分，这不同于模拟控制器构成的系统只由硬件组成。计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件。计算机控制系统通常具有精度高、速度快、存储容量大和有逻辑判断功能等特点，因此可以实现高级复杂的控制方法，获得快速精密的控制效果。2.2.2 存在的主要问题基于FPGA的高精度多路温度采集器，无需计算机干涉，可以采集多路温度信号，对计算机的服务定时约束非常松弛。采集器内置了串行接口，可以通过电平转换芯片和计算机的串行口直接连接，电路结构小型紧凑，系统工作稳定可靠。但是不能更改程序的电路设计。基于DSP控制的多路温度采集系统是以数字式温度传感器DS18B20实现多路温度采集的系统。系统以DSP作为温度采集和控制核心，结合DSP软件设计，能够实现多路温度信号的同时采集。该系统还带有RS232通用串行接口，可实现与PC机的实时通信。整个设计电路具有结构简单、数据传输方便、多路温度采集所用时间短和实时性好等优点。基于PLC的温度控制系统。主要用在工业生产方面，适用于高效率的工作模式。PLC功能的扩充是在控制器中扩充了PID控制功能，因此在逻辑控制与PID控制的混合应用场所中，采用PLC控制较为合理。采用PLC控制不仅方便、简单、灵活性好，可以提高被测温度的技术指标，还能够提高产品的质量和数量。但是在温度测量时必须采用PLC恒温控制，同时PID算法在PLC中的实现和PID参数都将影响系统控制性能，这就对多路温度精确地控制提高了难度。由于生产现场对温度的影响是多方面的，使得温度的控制比较复杂，传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术，硬件采用固定接线来实现逻辑控制，使控制系统的体积增大，耗电多，效率不高且易出故障，不能保证正常的工业生产。随着PLC生产技术的发展，传统继电器控制技术必然被基于PLC控制技术所取代，而PLC本身优越的性能可以使温度控制系统变得经济、高效、稳定且维护方便。这将对改造传统继电器控制系统具有重要性意义。3. 课题途径及步骤基于单片机89C51的温度控制系统。采用温度传感器DS18B20采集温度数据，液晶显示屏LCD1602显示温度数据，存储器存储温度上下限设定值，按键设置温度上下限，另外，单片机内的ROM比较小，所以在设计中系统必须在外面配置EPROM电路和扩展电路，所以在该项目中运用该方案必须完成硬件电路的设计、组装、调试；应用软件的编制、调试、固化、脱机运行。4. 可能遇到的问题及应变措施（1）问题：对51单片机结构功能不熟悉拟采取措施：向导师请教，查找资料学习51单片机的结构性能。（2）问题：对如何然显示器显示自己想要的结果及增添内容不熟悉。拟采取措施：查找有光LED显示的相关资料，学习其他人的操作方案。(3) 问题：如何排除湿度，光照等对温度测量的影响。拟采取措施：查找相关学术研究，询问自己的指导老师，要求自己的温度传感系统可以是这些干扰降低到最小。参考文献1 兰羽，万可顺.基于AT89C51的无线温度采集系统设计J.国外电子测量技术,2013,062 程世田,李娟,于艳,郭亭亭.基于单片机与工控软件的多点测温系统研发J.共有人仪表与自动化装置,2014,013 周甦旸.基于单片机的温度采集系统的研究分析J.信息通信，2014,044 胡同花，周维龙.温室大棚多点温度采集系统的设计与实现J.电子设计工程,2014,135 胡军.基于无线传输多点温度采集系统的设计探讨J.通信电源技术,2014,046 张克.一种基于单片机的高精度无线温度采集系统j.工业加热，201,037 杨丹丹，杨风，马慧卿.基于单片机的温度采集系统设计J.山西电子技术,2014.038 张锐,沈大伟,马铁华,吕鹏飞.基于单片机多回路温度采集系统设计J.电子世界,2014,099 杨振东.多点远程温度采集系统J.黑龙江科技信息,2014,0310 顾涵,吴晓婷,李天福,张俊龙.基于51单片机的小型温度采集系统设计J.科技传播,2013,10