proteus仿真的多通道温度计的设计
随着现代科学技术的不断进步与发展，温度控制在工业控制、农业监测、医疗仪器等各种温度控制系统中广泛应用，且由过去的单点测量向多点测量发展。在粮库测温系统、冷库测温系统、智能建筑自控系统、中央空调系统等多种系统中都需要多点温度测量，因此，多点温度测量实现技术尤为重要。
本设计以AT89C51和温度传感器DS18B20为核心，设计了一种多通道温度计，阐述了其具体技术和实现方法。将8位单片机AT89C51和微型化、低功率、高性能、抗干扰能力强的DS18B20相结合，构建了以AT89C51、DS18B20、键盘、液晶显示器显示为基础的硬件平台。在此硬件平台上添加软件系统，最终完成了本设计的Proteus仿真及软硬件联调。
该多通道温度计具有抗干扰能力强、功耗低、稳定性好等特点，具有良好的应用前景。
关键词 多通道温度计，at89c51，温度传感器ds18b20
目 录
1 引言1
1.1 概述1
1.2 多通道温度计的国内外研究现状2
1.3 课题研究的主要内容3
2 系统硬件电路的设计4
2.1 系统硬件电路的总设计方案4
2.2 单片机模块5
2.3 显示模块9
2.4 温度传感器DS18B20模块10
3 系统软件设计16
3.1 系统软件总设计方案16
3.2 系统软件主程序17
3.3 各温度通道子程序19
3.4 系统总程序23
4 PROTEUS仿真23
4.1 仿真软件介绍23
4.2 多通道温度计仿真模型24
5 调试25
结论 27
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
致谢 28
参考文献29
附录A：系统原理图 30
附录B：总程序 31
1 引言
1.1 概述
温度是对物质冷热水平的一种说明，在日常生活中人们对温度的控制和衡量占据着重要的地位[1]。在我们所处的生活环境中，只要我们细心观察，稍加探索，就可以发现许多物理现象都和温度息息相关，大部分的过程都在一定的温度界限内进行的。所有产品的品质和产量都离不开对温度的控制，太高或者太低的温度，会影响其质量，只有控制住温度，才不会造成资源浪费。
温度的测量运用在了众多领域上，比较常见的有工业领域，除此之外，在民用、军事等行业也可以发现温度测量的应用。在工业界，温度测量常应用于以下几个方面，在电动机的温度轴上测量电动机的温度，对滚筒带表面温度的监控和测量，测控循环冷却水的温度，控制加热设备的温度等等；在民用行业，温度测量的作用主要体现在对温度的控制和检测。
现如今，应用在测控领域的电子技术，计算机通信等技术的迅猛发展，无疑可以提高工业自动化的程度。主要体现在对工业生产过程中各种参数的智能监测和控制。现在运用在各个行业的工业自动化技术所监测到的参数大致有以下几种：压力、流量、温度。其中，由于温度测量的方便和灵敏，温度测量已经逐渐被各个行业所接受。
温度测量技术的迅速发展无疑归功于国际温标的制订。常见的温度传感器主要有四种：接触型、非接触型、热电阻型、热电感型，其中接触型和非接触型是属于按测量方式区分的；热电阻和热电感是属于按传感器的材料和特性区分的。现在应用在各个行业以及人们日常生活的主要是接触型温度传感器，由于热敏电阻对温度的变化非常灵敏，所以热电阻温度传感器多用于高精细度的温度测量。
温度可以说和人们的生活息息相关，所以，对温度的测量方法和装置的研究就变得异常的重要。而由单片机和温度传感器所构成的测温系统也变得日益重要起来。
伴随着信息技术的进步，传统工业也在逐步向现代工业转变，其中温度检测和显示系统更是大量应用在多个领域。在数字温度计大规模使用之前，温度检测所用到的主要元件还是热敏电阻，热敏电阻由于成本低廉，因此在传统工业领域很受欢迎，但是由于后续信号比较难以处理，以及缺乏准确性的缺点，现在已经逐渐被数字温度计代替。在现代工业领域，数字温度计的优点显而易见，灵敏度高，准确性好，测量范围广等。数字温度计是用数字传感器输出数字信号，然后通过显示屏显示温度。在温度检测电路中常见的主控器件是AT89C51型单片机，温度的显示则是由测温传感器通过2位共阴极数码管和4位共阴极数码管串口输出，现在工业上常用的测温传感器是DS18B20，该元件的体积小，硬件开销低，抗扰性强，综合能力高，可以有效的读取出所测量温度值，同时将数据转换成数字信号传给单片机，从而可以简化单片机的后期处理。
由于市场的需求，现在的市场上存在着大量各种型号的温度测量仪，并且随着工业的发展，越来越精确的温度检测仪将会更受市场欢迎。但是同样的，精度高的温度检测仪还是比较昂贵的。考虑到该系统的普遍性和可移植性，所以本系统中使用的温度传感器是相对比较廉价和普遍的。若系统中出现故障，只需更换传感器即可。
1.2 多通道温度计的国内外研究现状
1.2.1 多通道温度计的研究现状
温度检测主要可以分为接触法和非接触法两种，这两种测量方法的原理都是利用温度的变化引起的其他可测量物理量的变化，通过测量可测的物理量来反映温度的变化。随着检测技术的更新，许多新的检测原理和技术的开发应用，并且已经取得了巨大的进步。 温度检测元件在不断的更新和完善中。
总体来说，我国在温度测量方面的研究还是逐步向前的，我们研究产品的发展方向已经和国际研究水平接轨，并且，在高精密的温度测量仪方面也有了突破发现。这种测温元件可以灵敏的测出 0.001℃的温度变化，并且误差不超过0.05℃。但是，总的来说我国高精密温度测量仪的研究还是和国际领先水平有一定的差距。问题主要体现在核心技术方面，由于国内公司无法生产出高精密温度测量仪中起主导作用的标准铂电阻以及标准热敏电阻，技术上的落后使我们只能从外国进口这些元器件。此外，我国目前还没有研发出在温度测量精度高于0.01℃时专用数据采集卡。
现在市场上存在的各种温度检测设备中，国内外所生产设备的主要差异主要体现在智能仪表，以及在所测量范围内测量的精确性和电力技术指标的仪器上。数据显示，目前国内的大部分仪器都只有低端设备的水平，而且很多关键性的指标都未能达标。一些大型的、高端的仪器设备基本上全靠进口， 国内公司生产的中端产品及一些关键零部件，国外公司还拥有国内公司3/5以上的份额。
国内在基本研究上的投资力度不足、基本元件的质量不高是致使这些问题的原因，譬如高精度温度采集卡通常用于高精度恒流源，它直接影响温度测量精度的准确性，尤其是mA级以下的恒流源。然而高地公司的数据采集卡恒定电流源的精度1uA可以达到0.04%。
1.2.2 多通道温度计的发展趋势
虽然现在的温度传感器可以测量的温度范围很广，但在其他一些方面依旧存在很多问题，例如无法保证在测量范围内测量的准确度，以及无法忽略测量过程中的干扰。拿几种常见的温度传感器来说，铂电阻温度计可以保持在宽测量范围内测量的高精确性，但是它在抗外界干扰能力方面就略有不足；热敏电阻温度计的优点是有较高的灵敏度、较小的体积、较快的响应速度，缺点是有较差的稳定性；热电偶温度传感器的灵敏度比较低，但是它的结构简单、测量精度高。总的来说，虽然现在温度传感器研究已经很成功，但仍然需要继续改良技术来满足工业生产的需求，同时高精度温度测量的另一个发展方向是探究新的感应机制，寻求新型温度敏感元件。
随着科技的发展，现在的温度传感器变得越来越智能，这使得温度检测和报警系统也变得十分便捷。由于简化了电路和程序的设计，温度传感器在数字化方面也日益进步。不仅如此，现在的温度检测系统和传统依靠模拟传感器的温度检测系统相比，在相应反应时间、排除外界干扰能力等方面已经有了很大的进步。
1 引言1
1.1 概述1
1.2 多通道温度计的国内外研究现状2
1.3 课题研究的主要内容3
2 系统硬件电路的设计4
2.1 系统硬件电路的总设计方案4
2.2 单片机模块5
2.3 显示模块9
2.4 温度传感器DS18B20模块10
3 系统软件设计16
3.1 系统软件总设计方案16
3.2 系统软件主程序17
3.3 各温度通道子程序19
3.4 系统总程序23
4 PROTEUS仿真23
4.1 仿真软件介绍23
4.2 多通道温度计仿真模型24
5 调试25
结论 27
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
致谢 28
参考文献29
附录A：系统原理图 30
附录B：总程序 31
1 引言
1.1 概述
温度是对物质冷热水平的一种说明，在日常生活中人们对温度的控制和衡量占据着重要的地位[1]。在我们所处的生活环境中，只要我们细心观察，稍加探索，就可以发现许多物理现象都和温度息息相关，大部分的过程都在一定的温度界限内进行的。所有产品的品质和产量都离不开对温度的控制，太高或者太低的温度，会影响其质量，只有控制住温度，才不会造成资源浪费。
温度的测量运用在了众多领域上，比较常见的有工业领域，除此之外，在民用、军事等行业也可以发现温度测量的应用。在工业界，温度测量常应用于以下几个方面，在电动机的温度轴上测量电动机的温度，对滚筒带表面温度的监控和测量，测控循环冷却水的温度，控制加热设备的温度等等；在民用行业，温度测量的作用主要体现在对温度的控制和检测。
现如今，应用在测控领域的电子技术，计算机通信等技术的迅猛发展，无疑可以提高工业自动化的程度。主要体现在对工业生产过程中各种参数的智能监测和控制。现在运用在各个行业的工业自动化技术所监测到的参数大致有以下几种：压力、流量、温度。其中，由于温度测量的方便和灵敏，温度测量已经逐渐被各个行业所接受。
温度测量技术的迅速发展无疑归功于国际温标的制订。常见的温度传感器主要有四种：接触型、非接触型、热电阻型、热电感型，其中接触型和非接触型是属于按测量方式区分的；热电阻和热电感是属于按传感器的材料和特性区分的。现在应用在各个行业以及人们日常生活的主要是接触型温度传感器，由于热敏电阻对温度的变化非常灵敏，所以热电阻温度传感器多用于高精细度的温度测量。
温度可以说和人们的生活息息相关，所以，对温度的测量方法和装置的研究就变得异常的重要。而由单片机和温度传感器所构成的测温系统也变得日益重要起来。
伴随着信息技术的进步，传统工业也在逐步向现代工业转变，其中温度检测和显示系统更是大量应用在多个领域。在数字温度计大规模使用之前，温度检测所用到的主要元件还是热敏电阻，热敏电阻由于成本低廉，因此在传统工业领域很受欢迎，但是由于后续信号比较难以处理，以及缺乏准确性的缺点，现在已经逐渐被数字温度计代替。在现代工业领域，数字温度计的优点显而易见，灵敏度高，准确性好，测量范围广等。数字温度计是用数字传感器输出数字信号，然后通过显示屏显示温度。在温度检测电路中常见的主控器件是AT89C51型单片机，温度的显示则是由测温传感器通过2位共阴极数码管和4位共阴极数码管串口输出，现在工业上常用的测温传感器是DS18B20，该元件的体积小，硬件开销低，抗扰性强，综合能力高，可以有效的读取出所测量温度值，同时将数据转换成数字信号传给单片机，从而可以简化单片机的后期处理。
由于市场的需求，现在的市场上存在着大量各种型号的温度测量仪，并且随着工业的发展，越来越精确的温度检测仪将会更受市场欢迎。但是同样的，精度高的温度检测仪还是比较昂贵的。考虑到该系统的普遍性和可移植性，所以本系统中使用的温度传感器是相对比较廉价和普遍的。若系统中出现故障，只需更换传感器即可。
1.2 多通道温度计的国内外研究现状
1.2.1 多通道温度计的研究现状
温度检测主要可以分为接触法和非接触法两种，这两种测量方法的原理都是利用温度的变化引起的其他可测量物理量的变化，通过测量可测的物理量来反映温度的变化。随着检测技术的更新，许多新的检测原理和技术的开发应用，并且已经取得了巨大的进步。 温度检测元件在不断的更新和完善中。
总体来说，我国在温度测量方面的研究还是逐步向前的，我们研究产品的发展方向已经和国际研究水平接轨，并且，在高精密的温度测量仪方面也有了突破发现。这种测温元件可以灵敏的测出 0.001℃的温度变化，并且误差不超过0.05℃。但是，总的来说我国高精密温度测量仪的研究还是和国际领先水平有一定的差距。问题主要体现在核心技术方面，由于国内公司无法生产出高精密温度测量仪中起主导作用的标准铂电阻以及标准热敏电阻，技术上的落后使我们只能从外国进口这些元器件。此外，我国目前还没有研发出在温度测量精度高于0.01℃时专用数据采集卡。
现在市场上存在的各种温度检测设备中，国内外所生产设备的主要差异主要体现在智能仪表，以及在所测量范围内测量的精确性和电力技术指标的仪器上。数据显示，目前国内的大部分仪器都只有低端设备的水平，而且很多关键性的指标都未能达标。一些大型的、高端的仪器设备基本上全靠进口， 国内公司生产的中端产品及一些关键零部件，国外公司还拥有国内公司3/5以上的份额。
国内在基本研究上的投资力度不足、基本元件的质量不高是致使这些问题的原因，譬如高精度温度采集卡通常用于高精度恒流源，它直接影响温度测量精度的准确性，尤其是mA级以下的恒流源。然而高地公司的数据采集卡恒定电流源的精度1uA可以达到0.04%。
1.2.2 多通道温度计的发展趋势
虽然现在的温度传感器可以测量的温度范围很广，但在其他一些方面依旧存在很多问题，例如无法保证在测量范围内测量的准确度，以及无法忽略测量过程中的干扰。拿几种常见的温度传感器来说，铂电阻温度计可以保持在宽测量范围内测量的高精确性，但是它在抗外界干扰能力方面就略有不足；热敏电阻温度计的优点是有较高的灵敏度、较小的体积、较快的响应速度，缺点是有较差的稳定性；热电偶温度传感器的灵敏度比较低，但是它的结构简单、测量精度高。总的来说，虽然现在温度传感器研究已经很成功，但仍然需要继续改良技术来满足工业生产的需求，同时高精度温度测量的另一个发展方向是探究新的感应机制，寻求新型温度敏感元件。
随着科技的发展，现在的温度传感器变得越来越智能，这使得温度检测和报警系统也变得十分便捷。由于简化了电路和程序的设计，温度传感器在数字化方面也日益进步。不仅如此，现在的温度检测系统和传统依靠模拟传感器的温度检测系统相比，在相应反应时间、排除外界干扰能力等方面已经有了很大的进步。
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