文献综述 在工农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制占据着极其重要的地位。在传统的温度检测中，一般选用的是模拟式温度传感器，当系统进行多点温度测量时，我们则选用数字式温度传感器。多点温度检测具有重要的现实意义。例如，在粮仓需要对粮食进行多点温度检测，以防止粮食腐烂变质；在纺织行业中，需要对旋转滚筒进行多点温度检测。经过实践发现：传统电路设计上存在着电源干扰、滤波不可靠、线路过于复杂、无屏蔽措施等不可靠因素，而AT89C51单片机和DS18B20温度传感器构成的多点温度检测系统则能有效地改善这种情况，并且具有可靠性高、线路简单、测量精度高、功能便于扩展等优点。 一、总体发展现状 在多点测温系统中，传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行AD转换，而为了获得较高的测温精度，就必须采用措施解决由长线传输，多点测量切换及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题。采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器AT89C51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大,且由于AT89C51可以带多个DSB1820,因此可以非常容易实现多点测量.轻松的组建传感器网络。该系统由AT89C51单片机、键盘电路及显示电路、电源及看门狗电路、温度测试电路和串口通讯电路等组成。 二、系统硬件设计现状 1.温度测试电路 目前温度测试电路主要采用温度芯片DS18B20,它是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,测温范围为-55~ 125e,测温分辨率可达010625e,它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等特点,特别适合于构成多点温度测控系统。 2.键盘及显示电路 目前单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路和复位功能外,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。键盘有编码和非编码两种。因为非编码键盘硬件电路极为简单,所以一般采用拨码开关来控制。 显示方式有动态扫描和静态显示,通常采用动态扫描方式。即用两块芯片就可以完成显示功能。例如：显示部分采用1片75451与5个LED数码管相连来实现动态显示。 3.电源及看门狗电路 因为51单片机工作电源为 5V,且底层电路功耗很小。可采用7805三端稳压片来满足设计要求。 考虑到底层电路板的工作环境相对恶劣,单片机会受到周围环境的干扰,而出现一些不正常工作现象。通常会为单片机电路添加一个外部看门狗电路，定时查询单片机的工作状态,一但发现异常即对单片机延时重起，保证系统安全可靠的运行。例如可将看门狗定时器置于NE56604内，用于监控微处理器,以确保微处理器的正常运行。（NE56604能为多种微处理器和逻辑系统提供复位信号,其门限电平为4.2V。在电源突然掉电或电源电压下降到低于门限电平时，NE56604将产生精确的复位信号。） 4.串口通讯电路 因为AT89C51有一个全双工的串行通讯口,所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件,比如电脑的串口是RS232电平的,而单片机的串口是TTL电平的,两者之间必须有一个电平转换电路。目前我们采用了专用芯片MAX232进行转换。 三、系统软件设计现状 系统软件的功能分为两类:一是监控软件,它是整个控制系统的核心,专门用来协调各执行模块的关系;二是执行软件,它是用来完成各种实质性的功能如测量、显示、通讯等。 主程序调用了几个子程序,分别是数码管显示程序、键盘扫描以及按键处理程序、温度测试程序、中断控制程序、单片机与PC机串口通讯程序。 目前系统分为上位机和下位机之间的通信,下位机中单片机负责数据采集、处理和控制,上位机进行现场可视化检测,两者通信协议采用半双工异步串行通信方式,可通过RS232的RTS信号进行收发转换,传输数据采用二进制数据,上位机与下位机之间采用主从式通讯。 上位PC机软件是在WINDOWSXP操作系统平台上进行，软件调试与仿真则采用Proteus软件。上位机与8个检测器通讯,自动循环取得每个检测器所检测的温度,也可用卡尔曼滤波算法进行温度预估，对于不使用的检测器,可以使其处于挂起状态,可以设置各检测器的系统时钟、温度报警值、修正值等,检测数据可以自动定时存盘,各检测器的温度历史数据报表或曲线可以预览打印等。 系统程序流程图如图1： 图1系统程序流程图 四、结束语 基于单片机的多点温度检测系统在实际应用中有着很大的作用，它能提高了温度采集系统的可靠性,且硬件电路简单,抗干扰能力强,扩展方便,适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。该系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合，如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、医疗与健诊的温度测试等。 参考文献 [1]王红玲,白政民.基于AT89C51的多点温度检测系统设计[J].现代电子技术,2010,(9):126-128. [2]MACKAYDJC,NEALRM.NearShannonlimitperformanceoflowdensityparitycheckcodes[J].ElectronicsLetters,1997,33:457-458. [3]MACKAYDJC.Gooderror-correctingcodesbasedonverysparsematrices[J].IEEETrans.onInformationTheory,1999,45:399-431. [4]MathWorksInc..MatlabR13onlinehelp[M].[S.l.]:MathWorksInc.,2002. [5]HUXiao-Yu,ELEFTHERIOUE.ARNOLDDM,etal.Efficientimplementationsofthesum-productalgorithmfordecodingLDPCcodes[C]//GlobalTelecommunicationsConference.[S.l.]:IEEE,2001. [6]王文松,张新军.基于单片机的温度检测系统的设计[J].漯河职业技术学院学报,2009,(5). [7]王可宁.基于单片机的烘炉温度自动检测系统的研究与设计[D].东北林业大学,2004. [8]周长彧.基于单片机的多功能温度检测系统的设计与研究[D].吉林大学,2008. [9]程院莲.基于51单片机的多点温度检测系统设计[J].数字技术与应用,2012,(11). [10]徐安.单片机原理及应用[M].北京:希望电子出版社,2003. [11]梁新荣,刘智勇.集成温度传感器多点温度检测系统的设计[J].仪表技术与传感器,2003,(7). [12]曹海平.基于单片机和DS18B20的分布式多点温度检测系统的设计[J].自动化技术与应用,2008,(11):90-92. [13]李学礼,林海峰.基于Proteus软件的单片机实验室建设[J].单片机与嵌入式系统应用,2005,(9):5-6. [14]巫春玲,韩崇昭.求积分卡尔曼粒子滤波算法[J].西安交通大学学报,2009,(2). | 
