温度监控系统（精选十篇）
温度监控系统 篇1
1 系统总体设计方案概述
通过温度传感器对外界的温度进行实时监测, 并将温度信息转变成为较弱的电压信号, 根据所用单片机处理信号能力的范围, 将刚转换的较弱的电压信号进行放大, 再根据A/D转换器将放大后的电压信号转变成为数字信号, 最终将信号输送到单片机中。把得到的温度示数显示在LED显示屏上, 并与之前输入的预设报警温度进行比较, 然后分析得到的温度是否在预设报警温度范围之内, 若是则返回继续进行温度检测, 若不是则报警电路进行报警。
2 硬件系统设计
2.1 单片机的选择。
如今的科技发展日新月异, 尤其是计算机技术得到了迅速的推广, 其被广泛运用于生产, 生活的方方面面。单片机实质上就是一个完整的微型计算机系统, 各种计算机所需的硬件材料如中央处理器 (CPU) 、随机存储器 (RAM) 、只读存储器 (ROM) 、定时器/计数器、各种输入/输出接口、中断系统以及串行通信接口等多种资源都集成在了一个小小的硅片上。单片机体积虽小, 但功能却非常强大, 只需对其外加电源和晶振, 就可以轻松完成对数字信息的处理和控制。在自动化过程控制领域, 智能化仪器仪表领域, 家用电器设备的组件中, 机电一体化产品的研发与制作过程中, 智能化接口等电子行业相关领域中, 都有着单片机的身影, 其应用范围之广, 使得单片机在电子产品领域中占有着举足轻重的地位, 为电子产品的今后的发展提供了一个良好的技术支持。所以基于单片机的温度监控系统越来越受到国内外广泛的关注, 本次实验所用的AT89C51系列就拥有这些良好的性能。
2.2 温度传感器的选择。
DS18B20数字温度传感器它主要由64位的只读存储器ROM、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH和TL、高速暂存器所组成, 采用3脚PR-35封装或者8脚SOIC封装的技术。使其具有集成度高, 稳定性强等特点。由于其独特的单口接线方式传输, 不需要外围器件, 所以在与微处理器连接时仅需要一条线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯, 以“一线总线”串行传送给CPU, 同时可传送CRC校验码, 具有极强的抗干扰纠错能力。DS18B20数字温度传感器全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内, 其测量温度的范围较大, 可以从零下55测到零上125度, 测量的误差不超过0.5度, 其测量范围之广足以满足设计需求, 且这种智能温度传感器采集到的温度信号可直接变换成数字信号, 并以十进制的形式显示出当前温度的数值, 不需要外界A/D转换电路, 极大的方便了用户的使用。
2.3 LED显示屏的选择。本次实验采用7 SEG-MPX8-CC作为LED数码显示屏, 7SEG-MPX8-CC是一个八位八段共阳极的数码显示管, 这种共阳极数码管的八段发光二极管的正极都连在一起, 而阴极 (负极) 所对应的各段可进行分别进行各自的控制。当智能温控仪检测到的实施温度会通过这个LED显示屏显示出来, 给用户以直观的感受。
3软件系统设计
在本次智能温度监控仪的实验中, 采用Keil C51进行仿真开发的调试, Keil C51是当前使用最广泛的基于80C51单片机内核的软件开发平台之一, μVision4是Keil Software公司推出的关于51系列单片机的开发工具。μVision4集成开发环境IDE集编辑、编译、仿真于一体, 支持汇编语言和C语言的程序设计, 同时运用Proteus软件进行仿真实验, Proteus软件除具有和其他EDA工具软件一样的原理编辑、PCB制作外, 还具有交互式的仿真功能。它不仅是模拟电路、数字电路、模/数混合电路的设计和仿真平台, 更是目前世界上最先进、最完整的多种型号微处理器系统的设计与仿真平台, 真正实现了在计算机上完成原理图设计, 电路分析与仿真, 微处理器程序设计与仿真, 系统调试与功能验证, 到形成PCB的完整电子设计、研发过程。给用户的使用带来了极大的便利。
DS18B20遵循的是单总线协议, 之前没有接触过这种协议的芯片。每次测温都必须按照时序先后顺序进行如下4个过程: (1) 初始化; (2) 传送ROM命令; (3) 传送RAM命令; (4) 数据交换。通过这几个步骤, 将获取的采样数据进行处理, 然后传送给显示模块即可。由于c语言的诸多优点, 所以本课题采用C语言编程。
结束语
在科技飞速发展的今天, 各种智能化的设备在人们的生产生活中扮演着越来越重要的角色, 本文正是用51系列单片机, DS18B20温度传感器等器件来实现温度的监控, 最终使温度控制在人们预想的范围以内, 否则进行报警提醒来满足不同行业生产的需要, 避免了生产过程中的不必要的损失, 给人们的生产生活带来了极大的便利, 未来将会拥有更大的发展前景。
摘要：随着科学的进步与发展, 智能化设备占据了人们生产生活的大部分领域, 给人们的生活带来了诸多便利。本文设计以AT89C51为核心控制芯片, 采用DS18B20数字温度传感器对外部环境温度进行实时监控, 最终通过LED显示屏显示出实时温度并与自行设置的温度标准进行比对, 若高于或低于设定的标准值则进行报警, 以达到监控预防的目的, 更好的完成生产生活的需要。
关键词：单片机,传感器,智能监控,DS18B20
参考文献
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[3]陶红艳, 余成波.传感器与现代检测技术[M].北京:清华大学出版社, 2009.
温度采集系统课程设计 篇2
1.1 单片机概述
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。它又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。1.2 温度采集设计背景
随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技构中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域己经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段: ①传统的分立式温度传感器
②模拟集成温度传感器
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图（9）系统流程图 软件程序设计
PORTA EQU 020H
；定义端口地址 PORTB EQU 021H PORTC EQU 022H
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PORTD EQU 023H DATA SEGMENT
TABLE DB 40H
DB 4FH
DB 24H
DB 30H
DB 19H
DB 12H
DB 02H
DB 78H
DB 00H
DB 10H
BUFDA1 DB ?
BUFDA2 DB ?
BUFDA3 DB ? DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV AL,98H
OUT PORTD,AL
；8255的初始化
;*****************************
MOV AL,01
OUT PORTC,AL
MOV AL,00
OUT PORTC,AL
；PC0 为0，启动A/D转换 FIND: IN AL,PORTC
TEST AL,010H
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JNZ FIND
；读PC4的值，如为1则继续查询
MOV AL,01
OUT PORTC,AL
；使PC0为1，撤消启动信号
IN AL,PORTA
；读取转换数据
;******************************
MOV CL,100
；计算百位，十位，个位
DIV CL
MOV BUFDA1,AL
XOR AL,AL
MOV CL,10
MOV BL,AH
MOV AL,BL
MOV AH,0
DIV CL
MOV BUFDA2,AL
MOV BUFDA3,AH
;****************************** DISPLAY:MOV BX,OFFSET TABLE
MOV AL,[DI+0]
XLAT
；换码
MOV DX,PORTB
OUT DX,AL
MOV CX,30H
；延迟程序 DELAY: LOOP DELAY
RET
;**********************************
MOV CX,30H DISPLAY1:MOV AL,06H
OUT PORTD,AL
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MOV AL,05H
OUT PORTD,AL
MOV AL,03H
OUT PORTD,AL
MOV DI,OFFSET BUFDA1
CALL DISPLAY ；使LED0工作
MOV AL,07H
OUT PORTD,AL
MOV AL,04H
OUT PORTD,AL
MOV AL,03H
OUT PORTD,AL
MOV DI,OFFSET BUFDA2
CALL DISPLAY ；使LED1工作
MOV AL,07H
OUT PORTD,AL
MOV AL,05H
OUT PORTD,AL
MOV AL,02H
OUT PORTD,AL
MOV DI,OFFSET BUFDA3
CALL DISPLAY ；使LED2工作
LOOP DISPLAY1；延迟
;***********************************
MOV AH,4CH
INT 21H CODE ENDS
END START
中北大学计算机控制课程设计说明书 总结心得
本课程设计是基于AT89C51单片机的温室检测系统。该课程是以单片机8051为核心，以热敏电阻为测温元件对温度进行有效的测量,通过ADC0809芯片将电压信号转化为数字信号，经过单片机处理后通过8255芯片扩展的I/O以动态方式显示，再加上相应的时钟电路、复位电路、分频电路，最后编写程序，温度采集系统的设计就完成了。
在做课程设计的过程中，除了了解相关设计的硬件原理电路图外，还要了解具体的型号，熟悉相关软件的使用，如AutoCAD、Protel、Word等，虽然在实际操作过程中遇到了很多困难，但经过不懈努力还是完成了本课程的设计。
在这一周的设计中，不仅使我增长了很多课堂上所学不到的知识，而且还让我对A/D转换和扩展I/O有了更深入的了解。对一些单片机原理及应用有了更加深刻的认识。
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附图 电路接线仿真图
256912151619Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7U374LS373OELE3478***C11nFD0D1D2D3D4D5D6D7U2VREF(-)VREF(+)***21282726U1X1CRYSTAL19XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD*********617C21nF18XTAL2RST1nF293031PSENALEEA22232425ALEADD CADD BADD AADC0809R1100k12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51U5NORU4NOR第 14 页
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27.0C39***192021GND2-8LSB2-72-62-52-42-32-22-1MSBVCCCLOCKOUTPUT ENABLEEOCSTARTIN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1IN03U6VOUTLM351中北大学计算机控制课程设计说明书
参考文献
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温度监控系统 篇3
1 码头堆场建立冷箱温度智能监控系统的意义
（1）实现对冷箱温度的不间断监控，强化对冷箱货物的监管。
（2）快速发现异常冷箱，降低监管责任风险。
（3）降低人工管理成本，提高管理效能。
2 码头堆场冷箱温度智能监控系统应用现状
从近年来冷箱温度智能监控技术在码头堆场的应用情况来看，监控效果并不理想。电力载波、无线射频识别、通用分组无线服务等新技术由于监控率较低、信号干扰较大、设备改造成本较高等原因，应用普及的难度较大。目前，大多数码头仍采取人工抄录的方式监控冷箱温度，存在人工成本较高、劳动强度较大、生产效率较低、监控质量较差等诸多问题，成为制约冷箱堆场智能化管理发展的瓶颈。
3 常见的冷箱机组通信方式
（1）四芯接口方式 虽然四芯接口方式的成本较低，但新出的冷箱机组已很少配置四芯接口；主要原因是此种接口只能简单地输出冷箱机组的状态开关量，而无法提供冷箱机组的数据信息，与智能监控的要求相差甚远。
（2）串行通信接口方式 作为冷箱监控及维保的关键部件，串行通信接口是冷箱机组的基本配置。它可以保证较高的监控率，冷箱机组的温度和机组部件的工作状态等数据信息都可通过该接口下载和查询。串行通信接口既可安装在机组控制器外部，也可安装在机组控制器内部。采用此接口方式可实现冷箱温度及机组运行数据信息的稳定、高效传输，但需要先将冷箱通电，再插上串行通信插头。
（3）电力线载波通信接口方式 电力线载波通信接口方式通过冷箱插头的电力线传输数据，无须额外连接线路；但配置在冷箱机组内的电力线载波通信解调器的成本较高且普及率较低，而且易受电网干扰，稳定性较差。
（4）通用分组无线服务通信方式 通用分组无线服务通信方式可实现数据信息的远距离无线传输，但需要改造冷箱，加装专用的通用分组无线服务信号发射装置。该通信方式存在普及率较低的缺点，其应用局限于极少数船公司，而码头冷箱堆场面向所有船公司，因此，改造冷箱的可操作性不强。
对比以上4种通信方式可见，从当前冷箱堆场现状来看，串行通信接口方式最为稳定、可靠，并且可以保证较高的监控率。
4 码头堆场冷箱温度智能监控系统设计
码头堆场冷箱温度智能监控系统需要实现以下功能：（1）全面监控堆场内所有冷箱；（2）确保监控信息的准确性和稳定性；（3）符合码头生产需求，能融入码头生产管理系统并成为综合管理冷箱堆场的必要工具。
4.1 确定监控方式
目前绝大多数冷箱配备串行通信接口（见图1和图2），因此，采用“串行通信接口+手持无线终端”的方式对冷箱温度实施智能监控。对于少数没有串行通信接口、串行通信接口在机组控制器内部或串行通信接口发生故障的冷箱，通过手持无线终端将现场抄录的温度数据发送至远程监控系统，从而实现对堆场冷箱温度的全面监控。
图1 五芯串行通信接口
图2 三芯串行通信接口
4.2 统一冷箱机组数据下载协议
目前常见的冷箱机组品牌包括开利、大金、冷王、格力、电装等。这些品牌的冷箱机组由不同厂商自主生产设计，机组串行通信接口下载内部数据信息所采用的接口协议不统一，大多需要在现场通过数据线与计算机相连，并运行相应的专用软件，才能采集到冷箱机组的内部信息（包括箱号、箱内各温感探头的实时温度值、机组各主要部件的运行状态数据、历史航程数据等）；因此，在设计冷箱温度智能监控系统时，需要与冷箱机组的生产厂商签订协议，统一冷箱机组通信接口数据下载协议，确保主要冷箱机组均能实现数据下载。
4.3 开发与码头生产相融合的监控系统
针对码头冷箱装卸作业的特点，设计冷箱温度智能监控系统（见图3）。该系统能与码头生产管理系统进行数据通信，并具备以下功能。
图3 码头堆场冷箱温度智能监控系统主体架构
（1）接收码头生产管理系统发送的冷箱信息，并结合堆场传回的监控信息，区分可远程监控的冷箱与无法远程监控的冷箱（见图4）。
图4 码头堆场冷箱温度智能监控流程
（2）对于无法远程监控的冷箱，码头生产管理系统将其相关信息发送至现场作业人员的手持无线终端，由作业人员现场抄录冷箱温度及报警信息，并通过码头生产管理系统传送至冷箱温度智能监控系统，从而使监控人员能够全面监控堆场冷箱的温度及报警信息。
（3）提供与堆场内的堆码形式相同的图形化操作界面，采用不同等级的警示色，并通过邮件、应用程序界面、手机短信等向管理人员或维修人员发送报警信息。系统在遭遇以下情况时发出报警信息：设定温度与系统信息不符；实际温度远高于或低于设定温度；实际箱号与系统箱号信息不符；实际场位与系统场位信息不符；机组部件状态异常。
（4）根据当班日志提供堆场管理所需的生产统计报表，并具有历史查询功能。
（5）实现安全分级操作管理，为不同权限的管理人员提供不同的操作权限，未注册的人员无法登录操作系统或进行高级别权限的操作。
（6）自动备份冷箱监控数据，并发送至码头生产管理系统数据库。
5 结束语
随着港口智能化发展趋势日益明显，现代化冷箱堆场管理必将迈进智能化无人管理时代，而实现冷箱温度的智能监控就是开启自动化冷箱堆场管理大门的钥匙。冷箱温度智能监控系统可为港口企业提供全新的冷箱堆场智能管理解决方案，其发展前景十分光明。
（编辑：曹莉琼 收稿日期：2015-08-11）
智能温度监控系统分析综述 篇4
在现代化的工业生产中, 电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如:在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中, 人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机来对温度进行控制, 不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点, 而且可以大幅度提高被控温度的技术指标, 从而能够大大提高产品的质量和数量[1]。因此, 单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
2 国内外研究现状和发展趋势
2.1 研究现状
国外一些科技发达国家在这个领域的技术已日趋成熟, 如利用Profibus总线技术构成的温度网络PID监控系统, 它克服了模拟量信息传输中一对一的电缆联接, 实现了一对信息总线的全数字信息通讯, 因此减少了大量的通讯电缆和工作量, 实现了网络通讯[2];还有基于QNX操作系统的温度监控系统, 这种监控系统能满足相当苛刻的实时性要求。国内也有一些科研单位和厂家在从事这方面的研究和开发工作, 如用RS232和RS422串口通信总线标准, 将VB高级语言程序和分布式监控系统结合起来构成的高效的温度监控网络系统;基于数字温度传感器的客户机/服务器模式的分布式远程温度测控系统;基于高速串行通信的炉群温度监控系统, 这种系统采用RS485总线式网络分布结构, 利用高速串行通信技术达到了快速、准确采集和处理数据的目的。但总体而言, 我国在这个领域的起步还是比较迟, 大多数企业生产现场还只是处于探索性研究和实验性应用阶段。
2.2 发展趋势
工业现场的被测量量温度换成其他的被测量量, 变的只是测量传感器, 中间传输网络和控制部分大都不变。各种新技术、新器件、新理论的出现和计算机网络的飞速发展, 必将给远程测控技术的发展和应用提供广阔的天地。
2.2.1 数据传输方式朝复合式、多样性发展
随着今后测控距离的不断扩大以及监控系统复杂度的不断增加, 单一的数据传输方式往往不能胜任要求;在一个远程监控系统中采取多种数据传输方式相互配合使用, 可以降低系统的实现难度, 有利于整个系统的模块化处理。比如说, 蓝牙技术作为一种新兴的无线通信技术应用到远程监控系统中, 它还可以很方便的连接到Internet、Intranet中, 与网络配合来实现远程监控。
2.2.2 进一步融合EMIT (嵌入式微型因特网互联技术) 和ECS (嵌入系统) 技术
进一步融合EMIT (嵌入式微型因特网互联技术) 和ECS (嵌入系统) 技术使现场数据采集和控制子系统的智能化程度得到提高, 且能够更方便的与远程监控中心建立起通信渠道。随着微处理器和嵌入式技术的发展, 监控系统的IO系统的智能化程度将进一步提高, 这样就可以大大减低主控机CPU的负担, 使整个系统的实时性和监控性能提高;同时, 高智能化的数据采集和监制子系统可以很方便地通过Internet、Intranet将通信距离无限扩展。
2.2.3 基于虚拟仪器的监控网络将是远程监试技术发展的大趋势
随着虚拟仪器技术的快速推广和发展, 实现远程测控系统基于Internet、Intranet的通信能力大大提高, 基于虚拟仪器和网络技术的测量网络将成为科学研究和生产自动化控制系统的重要组成部分。可以预见, 远程监控技术必将随着我国相关技术的发展而逐步完善和成熟, 各种功能的远程监控系统在不远的将来会广泛地使用在社会的各个领域, 远程监控技术的新发展将会给我国的经济建设和国防建设注入新的活力。
2.3 监控系统的任务
计算机监控系统借助传感器从生产过程中收集信息, 对生产过程进行监视并提供控制信号。被收集的信息在不同层次上进行分析计算, 得出对生产装置提供的调节量, 完成自动控制, 或者为生产管理人员、工程师和操作员提供所需要的信息[3]。
2.4 温度监控系统的实现方案
系统结构示意图如图1所示。该分布式系统由上、中、下三级组成。下位机 (即温控仪) 的数量由接口个数决定, 用于对生产现场各温控点的温度控制, 可自行设定温度、显示实际温度和报警。中位机以89C51为核心, 配有数据存储器和时钟单元, 用于上、下位机问的信息传送以及各温控点的相关数据的定时采集与处理, 并随时供上位机查询。上位机为pc机系统, 配有CRT及打印设备, 具有良好的GUI界面, 便于操作;能实时显示设备实际、设定温度——位置曲线、实时系统参数, 显示温度——位置曲线的历史记录、数据表格, 并打印之;并能实时修改各温控点的设定温度及校正中位机的时钟。
3 结论
智能温度监控系统可通过远程通信支持远程监视、诊断功能, 通过网络互联与生产控制系统、企业MIS网络以及Internet联网远行。我们可以坐在总控制室里对现场进行实时监控, 又方便又节省人力[4]。随着各企业生产力水平的不断提高, 对各运行设备的可靠性要求也随之不断提高, 人们对自动化程度的更高要求都将促使此方面科学技术的进一步开发创新, 以促进生产力的迅速发展和进步。
参考文献
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简析温度检测系统的原理 篇5
摘要：本文主要讲述采用Protel99SE软件设计多点温度检测与显示系统的原理图和印刷电路板的概要过程及设计技巧。
关键词：PROTEL;51单片机;温度监测;RS23
一、设计要求、环境、理论基础、步骤
1.要求
用8个热电阻Pt100做温度传感器，采用惠斯登电桥测量电路，将热电阻变化量转换成模拟电压信号;用LM324设计放大电路;以ADS7816将模拟电压信号转换成为数字信号;单片机将采集到的数字信号经过平滑处理、变换成温度量用数码管显示出来、用按键设置报警温度的上下限值,并具有声光报警功能。
2.软、硬件环境
硬件：PC机、电烙铁、元器件，镊子、数据采集试验台等。
软件：Protel(制图)、STC-ISP(下载)、WAVE(调试)。
3.理论基础
单片机、数据采集基础、Protel软件、串行通信
4.步骤
设计分为硬件设计和软件设计，开发步骤如下 ：
1)需求分析,方案论证和总体设计阶段。
2)器件选择，电路设计，测试程序的编制阶段。
3)整个系统的设计与性能测定。
4)文档编制阶段。
二、硬件电路设计
掌握各种芯片的资料及性能差异，选择合适的芯片，用Protel进行原理图设计和印制电路板设计。
1、原理图设计
1 )设置电路图纸参数及相关信息
执行菜单Design/Options和Tool/Preferences，根据电路图的复杂程度等要求，设置图纸格式、大小、方向、捕捉栅格、电气栅格等。
2 )装入所需要的元件库
在Browse区域中的下拉框中选择Library，然后单击ADD/Remove按钮将包含所需元件的元件库装入设计系统中。
3 )放置元件
将选定的元件放置到已建立好的工作平面上，并对其位置进行调整，对其序号、封装形式、显示状态等进行定义和设置。
4 )电路图布线
利用 Protel所提供的各种工具、命令进行画图工作，将事先放置好的元器件用具有电气意义的导线、网络标号等连接起来，构成一张完整的电路原理图。
5 )调整、检查和修改
执行菜单命令Tool/REC对画好的电路原理图进行电气规则检查，进一步调整和修改，以保证原理图的正确和美观。
6 )产生网络表
执行Design/Create Netlist命令，弹出Netlist Creation对话框，采用默认的设置，点击确认后产生了后缀名为.NET网络报表。
2、印制电路板设计
印刷电路板设计是从电路原理图变成一个具体产品的必经之路：
1)规划电路板
根据要设计电路板的尺寸。选取Keep Out Layer复选框，执行菜单命令Place/Keep out/Track，绘制电路板的边框。执行菜单Design/Options，在“Signal Lager”中选择Bottom Lager，把电路板定义为单面板。
2)设置参数
参数设置是电路板设计的非常重要的步骤，执行菜单命令Design/Rules，左键单击Routing按钮，根据要求设置布线工作层、线宽。
3)装入网络表和元件封装库
执行菜单Design/Load Nets命令，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表文件(扩展名为Net)，如果没有错误，单击Execute。若出现错误提示，必须纠正。执行菜单命令Design/Add/Remove Library，在“添加/删除元件库” 对话框中选取所有元件所对应的元件封装库。
4)元器件布局
Protel既可以进行自动布局也可以进行手工布局，执行菜单命令Tools/Auto Placement/Auto Placer可以自动布局。
5)自动布线
Protel采用世界最先进的无网格、基于形状的对角线自动布线技术。执行菜单命令Auto Routing/All进行自动布线。
6)手工调整使布局更加合理美观。
晶振连线应该最短化，四个数码管应该放在一条线上，可调电阻应该放在边上，5个按键和8个模拟输入应该按次序排放等，在PCB设计中， 在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。
3、PCB技巧总结
PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。有自动布线及交互式布线两种方式。在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定，包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线，快速地把短线连通， 然后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优化，它可以根据需要断开已布的线。 并试着重新再布线，以改进总体效果。
1)电源、地线的.处理
既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。
在电源、地线之间加上去耦电容。 加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线>电源线>信号线。对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) 用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。
2)数字电路与模拟电路的共地处理
现在有许多PCB是由数字电路和模拟电路混合构成的。数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整个PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有在PCB上不共地的，这由系统设计来决定。
3)信号线布在电(地)层上
在多层印制板布线时，由于信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电(地)层上进行布线。
4)大面积导体中连接腿的处理
在大面积的接地(电)中，常用元器件的腿与其连接，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如：焊接需要大功率加热器，容易造成虚焊点。
5)布线中网络系统的作用
网格过密，通路虽然有所增加，但步进太小，数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定位孔所占用的等。网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。 标准元器件两腿之间的距离为2.54mm，所以网格系统的基础一般就定为2.54 或小于其的整倍数。
6)设计规则检查(DRC)
布线设计完成后，需认真检查布线是否符合印制板生产工艺的需求：线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。
三、总结
本温度采集系统实用性强，测量精度较高，结构较为简单，成本低，能巡回采集8路信号。适用范围广泛，可以单独使用作为监控仪，用于农业温室大棚监测植物生长的环境变化，工业厂房测量各部分的温度等等，也可以作为智能控制系统的一部分，与其它设备协同工作;系统可扩展性强，只需传感器类型，就可在此基础上修改为其他非电量参数的测量系统。
参考文献
[1]Protel 99SE 电路设计与制版 赵光林 编著 电子工业出版社
[2]微型计算机技术与应用 第3版 戴梅萼 编著 清华大学出版社
[3]单片机原理及接口技术 胡汉才 编著 清华大学出版社
[4]半导体器件手册邮电部电信总局编 人民邮电出版社
[5]单片机课程设计实训教材 陈明荧.8051清华大学出版社
基于嵌入式系统数字温度的测试系统 篇6
关键词： 温度传感器 嵌入式系统 测试系统
1.引言
温度传感器是一类被广泛应用且被最先开发的传感器。但大多数温度传感器没有对数字信号分析及处理，达到自动化控制的效果。因此，本设计基于这种情况，利用相关软硬件提高了温度传感器的实用价值。
2.总体设计
2.1系统功能模块设计
从需求分析可以看出，该系统的功能模块应包括以下几个部分：实时温度采集与更新模块、自定义温度警报模块、超温报警模块。DS18B20采用了单总线方式的传输协议，即只需要一根管脚就可以对输入输出进行控制。此种单总线传输协议在实际应用中有很大优势，使用此种协议的芯片不需要任何外围电路，对硬件设计时的复杂性大大简化了许多。
2.2系统软件设计方案
2.2.1嵌入式操作系统选择
在本设计当中，硬件平台完全支持Linux、开发便捷迅速、资料众多、内核小、效率高等优点决定了在本设计当中的稳定性等优点，均使得本设计采用了Linux作为开发的操作系统。
2.2.2应用层程序语言选择
应用程序使用C语言进行开发，使用Linux标准C语言接口，与驱动层进行交互。
3.硬件设计
3.1整体硬件电路设计
根据硬件设计方案，在开发中用到的硬件有Tiny6410开发板、DS18B20数字温度传感器、USB转串口数据线。
3.2硬件连接方式
将USB转串口线一端接在Tiny6410的串口1上，另一端连接PC机USB接口。两个DS18B20传感器的VCC与GND管脚并联起来，与Tiny6410开放的电源与地线接口相连，两个传感器的数据接口一起连接在S3C6410的GPIO的管脚上。
4.软件设计
4.1嵌入式系统架构
本系统在软件方面主要由Linux内核裁剪和移植、底层驱动程序开发、上层应用程序开发三部分组成。其中，Linux内核的运行需要有引导程序BootLoader、内核的配置裁剪与编译、根文件系统的编译三个部分支持。
4.2驱动程序设计
在本设计当中，对DS18B20数字温度传感器根据其数据手册上的传输协议及参数进行驱动编写，首先要明确其控制参数及流程。本系统中对传感器的操作流程如下：
DS18B20写操作：
（1）置数据线高电平；
（2）延时2微秒；
（3）置数据线低电平；
（4）延时15微秒；
（5）按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）；
（6）延时60微秒；
（7）数据线拉到高电平；
（8）循环上述步骤使9位传送完毕；
（9）数据线拉高电平。
DS18B20读操作：
（1）置数据线高电平；
（2）延时2微秒；
（3）数据线拉低电平；
（4）延时2微秒；
（5）数据线拉高电平；
（6）延时8微秒；
（7）读数据线状态进行数据处理；
（8）延时50微秒。
5.结语
本设计在温度的测量精度上较为准确，系统能快速反应并准确显示改变后的温度。在长时间运行下测量结果依然准确，在实际生产生活的温度测量工作中具有较大实用价值。同时系统中仍存在一些不足有待弥补。
参考文献：
[1]徐亦朱.DS18B20中文手册[M].安徽：安徽大学出版社，2013.
[2]沙占友.智能化集成温度传感器原理与应用[M].机械工业出版社，2002-7-1.
[3]罗苑棠.嵌入式Linux驱动程序和系统开发实例精讲[M].电子工业出版社，2009.
[4]Tiny6410刷机指南[M].广州友善之臂计算机科技有限公司，2013-05-14.
温度湿度监控系统的设计 篇7
1 芯片简介
SHT11[1]是Sensirion公司生产的一款数字温度湿度传感器。它是一款将温度敏感元件、湿度敏感元件、信号放大调理器、14位的A/D转换器和二线串行接口电路集于一体的全校准数字输出传感器。该芯片可以直接提供温度在-40～120 ℃范围内分辨率为14 bit的数字输出和湿度在0～100%RH范围内分辨率为12 bit的数字输出。由于该芯片具有响应速度快、抗干扰能力强和性价比高等优点, 因此采用SHT11芯片作为测量单元。
该SHT11芯片内部还有一个加热器, 利用加热器可以实现以下功能。
(1) 经过加热前后测出的相对温度值和湿度值的比较可以确定传感器是否处于正常工作的状态。
(2) 在潮湿的环境下使用加热器可以避免传感器凝露, 同时还可以缩短响应时间, 提高测量精度。
(3) 在实现高质量露点测量的时候也需要使用加热器。
2 硬件设计
在硬件设计中, 温度和湿度信号经过SHT11内部的温度敏感元件和湿度敏感元件转化为模拟电压信号, 该模拟电压信号经过SHT11内部的信号放大调理器放大、然后再经过A/D转换器进行模/数转换、校准和纠错, 最后才将相对温度或湿度的数据通过二线串行接口的双向数据口DATA端传送至超低功耗微处理器MSP430F149[2,3]。当MSP430F149微处理器接收到数据后, 通过P4和P5口经由LED显示温度值和湿度值。由于P1口具有中断功能, 可以通过其设置矩阵键盘来输入报警的具体参数, 经过比较如果需要报警, 则通过P3口经过相关外围电路输出温度、湿度警报。具体的硬件连接[4]如图1所示。
因为SHT11是通过二线串行接口来访问, 所以硬件的接口电路非常简单。其中需要注意的是:DATA数据线需要外接电阻。时钟线SCLK用于超低功耗微处理器MSP430F149和SHT11之间的同步通信, 由于接口包含完全静态逻辑, 所以对SCLK最低频率没有要求。
温度和湿度数值可以通过LED显示。如果需要节约管脚, 可以采用移位寄存器来实现LED的静态显示[5]。例如8位的移位寄存器SN74HC595D芯片。该芯片的工作电压为2～6 V, 可以和MSP430系列单片机直接连接。部分连接电路如图2所示。
其中通过SN74HC595D的串行输出管脚实现串行级联, 这样可以控制两个数码段的显示。微处理器的P4.1和P4.2分别与锁存输入信号端口RCLK和移位时钟信号端口SRCLK相连, 分别产生锁存信号和移位时钟信号。OE接地, 使输出使能。基于以上电路, 只要增加SN74HC595D的个数就可以增加显示的位数。
矩阵键盘由行线和列线组成。主要通过扫描[5]来实现捕获键盘的输入, 扫描就是单片机不断地对行线依次设置低电平, 然后检查列线的输入状态, 图3为键盘电路。
3 软件设计
3.1 测量设计
在程序开始时, 微处理器首先用一组“启动传输”时序[6]表示数据传输的初始化, 然后发出一个8位的命令码, 这个命令码包含3个地址位 (必须设定为000) 和5个命令位。发送完该命令代码 (命令代码含义如表1所示) , 将DATA数据线设为输入状态等待SHT11的响应。SHT11接收到上述地址和命令码后, 在第8个时钟下降沿将DATA数据线下拉为低电平作为响应信号。在第9个时钟下降沿之后, SHT11将DATA数据线恢复为高电平, 这表示已经正确地接收到测量指令。DATA数据线恢复后, SHT11开始测量当前温度或湿度, 测量结束后, 再次将DATA数据线下拉为低电平, 这表示测量已经结束。微处理器检测到DATA数据线被拉低后, 给出时钟信号。SHT11接着传输2 bit的测量数据和1 bit的校验数据, 微处理器需要通过下拉DATA数据线以确认每个字节。首先在8个时钟下降沿输出高字节数据, 在第9个时钟下降沿, 微处理器将DATA数据线拉低作为响应信号, 然后释放DATA数据线。在随后8个时钟下降沿SHT11发出低字节数据;接下来的时钟下降沿微处理器再次将DATA数据线拉低作为接收数据的响应信号。最后8个时钟下降沿SHT11发出校验数据, 微处理器不予应答则表示通讯结束。在测量和通讯结束后, SHT11自动进入休眠模式。经测试, 该系统可以对温度和湿度进行监控。
3.2 LED显示设计
微处理器通过P4.0口串行输出数据到SN74HC595D。输出完成一个字节后, 如果给一个锁存信号, 则SN74HC595D就并行输出, 在数码管上显示数据。如果没有给锁存信号, 而是继续输出第二个字节, 这时第一个SN74HC595D将前一个字节的数据通过串行输出管脚输出到第二个SN74HC595D的输入管脚。当输出结束时, 两个SN74HC595D分别存储了两个字节的数据。此时如果微处理器给出锁存信号, 则两个SN74HC595D通过并行输出将数据分别显示在两个数码管上。
3.3 键盘输入设计
由于所有的列线都被上拉到3.3 V, 因此当任何键都没有被按下的情况下, 所有的列线上都是高电平。如果在P1.7管脚上输出低电平, 同时行线的其他管脚上输出高电平时, 当“S01”键被按下时, P1.0就为低电平;当“S02”键被按下时, P1.1就为低电平;当“S03”键被按下, 则P1.2就为低电平;当“S04”键被按下, P1.3为就低电平。通过设置一条行线的输出就可以获取列线上的相应状态, 从而获得键盘输入值。同理, 如果依次在其他列线上输出低电平, 就可以获取到其他键的输入值。通过这样的扫描方式, 就可以实现键盘的输入。键盘扫描结果如图4所示。
可以看出, 当按键盘的4、0、5和6键时, 单片机可以接收到准确的数据。当输入参数后, 微处理器每次测量数据后都会与存储的参数进行比较, 如果超出则发出警报。
4 结束语
文中介绍了数字温度湿度监控系统的实现方案, 硬件连接以及各个功能部分的设计。经测试, 该系统可以实现对温度和湿度进行实时测量和监控, 达到了设计要求。
参考文献
[1]Sensirion Conpration.SHT1x Humidity&Temperature Sens.mitter[Z].Teax:Sensirion Conpration, 2002.
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[4]王汉芝, 刘振全.基于CMOSens技术的数字湿度/温度传感器SHT11及其应用[Z/OL]. (2006.10.15) [2009.12.30]www.7613.com.
[5]秦龙.MSP430单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京:电子工业出版社, 2006.
温度监控报警系统设计 篇8
一、硬件部分
系统由三部分组成：一是采集数据、数据处理、发出报警信号和进行无线传输的主机;二是接收并把数据显示出来的接收端;三是语音播报系统。其原理框图如图1、图2、图3所示。
1. 无线发射电路
无线传输模块采用单片射频收发器NRF905。NRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加声表滤波器。使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。在空旷地方传输距离为200m左右。
2. 显示电路
主系统采用SSC12K64中文液显，无线接收系统采用LCD1602，单片机控制LCD的显示，8位数据线分别连接到51单片机的P1口，并且利用I/O口的P3.0～P3.2作为LCD的控制线。LCD显示提供人性化的显示界面，打机后LCD显示“正常”“系统功能”等信息的文字。
3. 单片机控制
采用AT89C52单片机进行控制。本设计需要使用的软件资源比较多，需完成传感器信息处理、键盘输入、显示输出、无线发射等功能。采用AT89C52进行控制比较方便，除实现本系统的的基本要求外，还可扩展其他功能。其电路图如图4所示。
4. 语音播报电路
采用ISD1420语音芯片配以单片机控制。ISD1420录制时间达20s，电路如图5所示。
5. 无线接收电路
采用单片射频收发器NRF905负责接收，接收到数据后送到单片机处理并把温度值显示出来，其电路如图6所示。
作品实物如图7所示。
二、软件部分
1. 系统主程序
该系统的软件程序采用模块结构，由C语言编写完成，程序原代码可在www.ele169.com上下载。主要由初始化程序、读传感器状态、键扫、LCD显示程序、定时器的中断服务程序、外部中断的服务程序、射频模块无线发送等模块组成。程序结构图如图8所示。
2.温度采集电路
DS18B20的工作严格遵守单总线器件的通信协议, 以保证数据的完整性。单总线协议定义了复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1等几种类型的信号, 所有的单总线命令序列都是由这些基本的信号类型组成。在这些信号中, 除了应答脉冲外, 其他均由主机发出同步信号, 并且发送的所有命令和数据都是字节的低位在前。在本设计中, 总线上只有一个温度传感器, 转换精度为12位。读温度的流程如图9所示。
3. 收发端的程序流程图
单片机串口对无线收发模块收发状态转换的控制，可通过设置控件的属性来实现。图10为发送端程序流程图，图11为接收端程序流程图。
三、功能测试
温度测量范围可以达到0℃～120℃，误差≤0.1℃，可通过键盘设定温度值并在LCD液晶屏上显示设定值。LCD液晶屏显示精确度≤0.1℃。LCD液晶屏能实时显示测量温度值并可以用语音播报测量值。无线传输距离大于200m。
四、小结
本设计以51单片机为核心，利用C语言软件编程，实现温度监控报警，采用双LCD显示，菜单输入，信息存储与显示，人机界面友好。
机房温度监控报警系统研究 篇9
计算机机房现有条件分析
1.机房热源分析
机房是3个相邻的南向房间, 面积分别约为11平米。三个房间内均设有若干个网络机柜、服务器机柜、存储设备机柜。
主要网络设备热源包括楼层汇聚交换机、核心交换机、上网行为管理设备、防火墙、链路负载均衡设备。
主要服务器热源为11台x86架构的服务器, 其中5台为4路CPU、512G内存、4U大小, 并配合4路1200W电源的服务器。另外6台为2路CPU、64G内存、2U大小, 并配合2路700W电源的服务器。
主要存储设备热源为一台专业的磁盘阵列存储设备。其由1台2U大小的双路控制器及4个磁盘柜组成, 每个磁盘柜都配置24块15000转以及3.5寸高速硬盘。
根据对各主要热源散热口温度的测量及出风量的估算, 机房的核心热源集中在存储设备盘柜、5台4U的服务器和核心交换机上。这些设备既是各机房的核心设备, 也是各机房温度最高的区域, 因此重点是要实现对这些设备温度的监控报警。
2.机房可利用设备分析
要基于机房现有设备对温度进行监控报警需要基本的温度传感数据, 为此对机房的核心热源设备进行了逐一的检查:
(1) 存储设备:存储设备都会有温度传感信息, 通过登录存储设备的图形管理界面, 发现有与温度相关的传感信息, 但这些信息不便直接利用。
再通过登录存储设备的命令行管理界面, 发现有非常详尽的, 与温度相关的传感信息。命令行管理界面通过网络基于SSH2协议进行通讯, 较便于利用。
(2) 服务器:服务器都会有温度传感信息, 且服务器的操作系统安装的都是Windows操作系统。因此可以通过WMI系统组件实现远程获取服务器上的与温度相关的传感信息。
(3) 核心交换机:大型的核心交换机都会有温度传感信息, 通过登录核心交换的命令行管理界面会发现非常详尽的与温度相关的传感信息, 且命令行界面是通过网络基于SSH2协议进行通讯, 较便于利用。
图1系统结构图
至此, 可以确认机房核心热源自身都具备温度传感数据, 且具备通过网络获取数据的条件。除了获取温度传感数据还要通过及时、便利的方式将信息传递给管理员。
机房现有一台短信收发设备, 原用于OA办公系统发送公文流转通知。因此考虑利用该设备将信息传递给管理员。
机房温度监控系统设计
根据机房可利用的设备设计一套对机房温度进行监控报警的可行系统。
1.系统结构设计
系统核心为温度监控报警服务 (TMAS) , TMAS通过网络利用SSH2协议和Windows系统的WMI系统模块, 分别获取核心热源的存储设备、服务器、网络设备的温度传感器信息。根据设置的规则再调用短信网络服务接口 (SMS Web Service) , 通过接口与短信发送设备进行交互, 最终将温度监控报警信息发送到管理员的手机上。具体的结构图如图1所示。
2.系统软件实现
(1) 操作系统:核心热源的服务器部分、TMAS服务器、短信网络服务接口均采用Windows操作系统。
(2) 编程语言、开源框架及具体实现:系统基于C#语言进行开发, 利用Sharp SSH开源SSH2客户端框架, 主要包含3个部分:
第一部分, 读取配置文件信息, 根据配置实现相应的功能, 通过配置文件实现功能的灵活设置。
其中主要的几个参数为:温度传感器数据扫描频度的参数, 即每隔多少秒或多少分钟检测一次核心热源的相关温度传感器数据。
温度传感器数据扫描失败的报警参数, 即超过多少次无法获取到核心热源的温度传感器信息即向管理员发送报警信息, 以提示网络或者设备异常。
定时报告的参数, 例如根据设定的时间实现每日定时发送温度报告。
趋势变化的参数, 即设定在单位时间内 (如1分钟) 温度升高超过一定的阈值 (如1摄氏度) , 即发送温度异常变化警报报告。
阈值警报的参数, 即根据设定的阈值, 当检测到温度传感器的数据高于设定的阈值时, 即发送温度警报报告。
第二部分, 获取温度传感器数据, 主要是散热出风口温度数据和主板的温度数据。
首先, 基于SSH2协议, 通过网络模拟登陆核心热源的存储设备及核心交换机的命令行管理界面。再通过命令行获取全部的设备运行数据, 利用正则表达式对获取的数据进行筛选, 从中滤出温度传感器的相关信息, 即得到散热出风口温度数据。
其次, 基于Windows操作系统的WMI系统组件, 通过网络远程获取服务器的温度传感器信息, 即得到主板温度数据。
第三部分, 调用短信网络应用接口 (SMS Web Service) 。短信网络应用接口是TMAS与短信发送程序之间的桥梁, 负责将TMAS需要发送的短信信息传递给短信发送程序。
传统的短信发送程序都是非网络化的单机应用, 只需利用Web Service技术就可以实现短信发送功能的网络调用了。
TMAS是将需要发送的短信信息、发送对象的手机号码作为参数传递给SMS Web Service, 再由SMS Web Service传递给短信发送程序, 从而实现TMAS报告短信的发送。
实际应用效果
为保证系统报告的及时性, 在TMAS中设定的温度传感器数据扫描频度参数为30秒, 即每30秒扫描一次温度信息。
1.定时温度报告
一般每天的最高气温基本都在下午2点前后, 因此在TMAS中设定了每日下午2点向管理员的手机发送实时的温度监控数据短信, 包括每个机房的独立的温度信息, 起到了一个日常巡检的作用。
2.趋势变化报告
为及时发现温度的异常变化, 在TMAS中设定了当温度变化速度大于1摄氏度每分钟时, 即向管理员的手机发送温度异常变化的信息, 具体报告是哪个机房的核心热源温度发生了异常变化。
3.阈值警报报告
当温度变化缓慢, 没有触发趋势变化报告时, 阈值警报报告就起作用了。例如, 在机房空调正常工作的状态下, 热源温度基本都低于47摄氏度, 因此在TMAS中设定阈值为47摄氏度。当机房温度缓慢上升超过47摄氏度时, 即向管理员发送温度异常信息, 具体报告是哪个机房的核心热源温度异常。
尚待完善的内容
目前, TMAS主要是利用了现有存储、服务器及网络设备的温度传感器来间接感知机房温度, 但不排除有可能出现这些核心热源发生严重的故障, 而致温度传感器数据异常的现象。
因此, 需要在改进中考虑通过多设备的温度传感器、风扇转速传感器等综合判断机房温度情况, 从而建立传感器数据综合判断模型, 这样可以很大程度地降低极端情况下系统的误判。
结束语
以上是作者提出的在条件受限的情况下, 基于现有设备获取机房温度情况的解决方案。作者利用网络管理、网络编程和Web应用服务设计等相关领域的知识积累, 实现了机房温度的远程监控和报警。
多路温度测量系统 篇10
利用单片机实现的多路温度测量系统所选用的器件主要有:AT89C51单片机、一线总线数字温度传感器DS18B20、液晶显示器LCD1602以及看门狗芯片X5045。
多点测温系统采用在一根数据线上串接多个DS18B20器件, 所形成的电路结构简单, 运行可靠。由于每个DS18B20都有其各自的序列号, 这样在一条总线上串接多个DS18B20组成的多点测温系统中就不会发生冲突或者是读错温度值。在系统安装及工作之前应将主机逐个与DS18B20挂接, 以读出其序列号。但是如果将DS18B20的序列号和程序一起写入ROM中时, 那单片机就只识别这几个传感器, 那将来在需要增加传感器个数的时候或者传感器出现问题需要更换传感器的时候将会变的很麻烦。所以系统采用了24C02来存储DS18B20的序列号, 24C02是一种具有I2C 接口的EEPROM 器件, 容量为256字节, 由于价格低廉、与单片机的接口简单、占用资源少, 这样就可以在现场安装或更换传感器。每个传感器的序列号在24C02中的存放位置为: (传感器编号-1) *8。
每只传感器直接挂接在单总线DQ 上, 通过4.7KΩ的电阻上拉。安装/更换传感器时, 将SW 拨向“设置”, 传感器单独与P1.2 相连, 以读取其序列号;正常测温时, SW 拨向“测温”如图1所示。
系统的总体测温流程是采样各点温度时, 先对总线上的所有传感器复位, 并跳过ROM, 启动温度转换命令, 这样所有挂在总线上的DS18S20同时开始转换, 750ms后, 转换结束, 单片机再依次发匹配ROM命令, 从24C02中读出的序列号id通过DQ总线送出, 选中指定的DS18B20, 并将温度值读入。温度值通过液晶显示器LCD1602显示出来, 界面简单明了, 温度的显示采用的是巡回显示温度。每根总线上所接的传感器的个数最多不超过8个, 当系统所要应用的环境所测量的温度点较少时就可以采用这种方法。
2 温度传感器
DS18B20属于数字式温度传感器, 由美国DALLAS公司生产, 具有接口简单、容易扩展等优点, 并且可以多个使用, 开发成多点的温度测量系统。在实际应用中也应注意以下问题:
(1) DS18B20从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间, 这是必须保证的, 不然会出现转换错误的现象, 使温度输出总是显示85℃。
(2) 当单总线上所挂DS18B20超过8个时, 就需要解决微处理器的总线驱动问题。
(3) 连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。
3 硬件电路设计
图2是单片机AT89C51通过单总线控制多个DS18B20的电路图, DS18B20的DQ引脚的I/O为数据输入/输出端 (即单线总线) , 与单片机的P1.2口相连接。通常要在单线总线上外接一个约为4.7kΩ的上拉电阻, 这样, 当总线闲置时其状态为高电平。LCD1602的数据线DB0～DB7与单片机的P0口连接 (即P0.0～P0.7) , 三个控制引脚RS、R/W、E分别与单片机的P1.7、P3.0、P3.1连接。看门狗芯片X5045有8个引脚, 其中WP只有在高电平时才可以向E2PROM写数据, 所以WP与VCC引脚都接电源;RST为复位输出引脚, 与单片机的RESET相连;SI为串行输入引脚, SO为串行输出引脚, SCK为串行时钟引脚, /CS为片选引脚。SI、SO、SCK和/CS均可以和单片机任何一个I/O引脚相连, 这里将其与单片机、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6相连。系统所选用的是4×4行列式键盘, 与单片机的P2口连接 (即P2.0～P2.7) 。SCL是存储器24C02的串行时钟线, SDA是数据及地址线, SCL和SDA与单片机的P1.0、P1.1连接; A0、A1、A2、WP引脚都接地, 则编程时芯片的地址信息是“000”。系统报警电路主要由蜂鸣器构成, 当温度超出限值时, 蜂鸣器鸣叫。蜂鸣器由SPCON端控制发声, 当SPCON输出低电平时, 蜂鸣器响;输出为高电平时, 蜂鸣器停止鸣叫, SPCON与单片机的P3.2口连接。
DS18B20采用了外部电源供电方式进行供电, 工作稳定, 抗干扰能力较强。单片机的工作时钟周期是12MHz, 在软件的设计中要依据这个来进行各种延时。
4 系统的主要流程
图3为主程序流程图。
在DS18B20工作之前需要对它进行初始化, 初始化的过程如图4所示。
当主机需要对众多在线DS18B20 的某一个进行操作时首先要发出匹配ROM 命令 (55H) , 然后主机提供64 位序列 (包括该DS18B20 的48 位序列号) , 之后的温度转换操作就是针对该DS18B20 的。先跳过ROM命令 即是启动所有DS18B20 进行温度变换, 之后通过匹配ROM 再逐一地读回每个DS18B20 的温度数据。
在DS18B20 组成的多路温度测量系统中主机在发出跳过ROM 令之后再发出统一的温度转换启动码44H 就可以实现所有DS18B20 的统一转换, 再经过1s 的延时后就可以用很少的时间去逐一读取各个DS18B20的温度, 然后再通过显示电路将温度显示出来。这种方式比较传统的方式更加省时, 并且当通道数越多的时候效果就越明显。图5是多路温度测量系统读取温度的流程图。
5 结束语
系统进行多路的温度测量与显示, 在显示温度方面采用的是温度的巡回显示和特定温度显示两种方法, 通过键盘的设定来选择方式。采用的传感器是DS18B20, 其硬件简单、测温方便、价格低廉。温度的显示是通过LCD1602显示出来的, 系统还添加了看门狗模块, 目的是增加可靠性和抗干扰的能力。下一步的工作就是对系统的实时性进行改进, 对单片机的程序进行改进和优化, 简化指令, 缩短程序执行和等待的时间。
参考文献
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