43-智能温度计小系统设计

1709年，德国的华伦海特于荷兰首次创立温标，随后他又经过多年的分度研究，到1714年制成了以水的冰点为32度、沸点为212度、中间分为180度的水银温度计，即至今仍沿用的华氏温度计[2]。
1742年，瑞典的摄尔西乌斯制成另一种水银温度计，它以水的冰点为100度、沸点作为 0度。到1745年，瑞典的林奈将这两个固定点颠倒过来，这种温度计就是至今仍沿用的摄氏温度计[3]。
智能温度计小系统设计
摘要：随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度常是一个重要的被控参数，在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境温度进行测量及控制，对于农业生产、生物制药、食品加工、造纸等行业准确测量温度更是至关重要的。本设计主要通过以单片机为控制单元的温度采集、转化、显示并通过串口将数据传输到PC机，在PC机端实现数据的存储、分析、绘制波形。在以单片机技术和VC编程技术为基础提出了系统框架和具体的设计方案，用汇编和C语言从硬件电路和软件阐述了控制系统的总体实现，并利用按键、LCD显示等外围设备为用户提供服务，实现人机交互。
1.2 温度测量的方法
目前，温度测量的方法已达数十种之多。根据温度测量所依据的物理定律和所选择作为温度标志的物理量，测量方法可以归纳成下列几类。
膨胀测温法 采用几何量(体积、长度)作为温度的标志。最常见的是利用液体的体积变化来指示温度的玻璃液体温度计。还有双金属温度计和定压气体温度计等。双金属温度计把两种线膨胀系数不同的金属组合在一起，一端固定，当温度变化时，因两种金属的伸长率不同,另一端产生位移,带动指针偏转以指示温度。工业用双金属温度计由测温杆和表盘组成。测温范围为-80～600°C。它适用于工业上精度要求不高时的温度测量。定压气体温度计，只用于测量热力学温度，很少用于实际的温度测量。
早在1735年，就有人尝试利用金属棒受热膨胀的原理，制造温度计，到18世纪末，出现了双金属温度计；1802年，查理斯定律确立之后，气体温度计也随之得到改进和发展，其精确度和测温范围都超过了水银温度计。
1821年，德国的塞贝克发现热电效应[4]；同年，英国的戴维发现金属电阻随温度变化的规律，这以后就出现了热电偶温度计和热电阻温度计。1876年，德国的西门子制造出第一支铂电阻温度计。
3.7.3 串行通信接口电路 21
第4章 系统软件设计 22
4.1 单片机端软件设计 22
4.1.1 温度读取模块 23
4.1.2 液晶显示模块 23
4.1.3 传输控制模块 23
4.2 单片机的振荡器和时钟电路 24
4.2.1 加载及使用控件 Байду номын сангаас4
4.2.2 PC机端程序框图及主要程序说明 25
辐射温度计和光学高温计是20世纪初，维思定律和普朗克定律[5]出现以后，才真正得到实用。从60年代开始，由于红外技术和电子技术的发展，出现了利用各种新型光敏或热敏检测元件的辐射温度计(包括红外辐射温度计)，从而扩大了它的应用领域。
各种温度计产生的同时就规定了各自的分度方法，也就出现了各种温标，如原始的摄氏温标、华氏温标、气体温度计温标和铂电阻温标等 。为了统一温度的量值，以达到国际通用的目的，国际权度局最早规定以玻璃水银温度计为基准仪表，统一用摄氏温标。后经数次改革，到1927年改用以热力学温度为基础、以纯物质的相变点为定义固定点的国际温标 ，以后又经多次修改完善。
1.2 温度测量方法 2
1.3 本设计的意义及内容安排 4
第2章 系统方案设计 5
2.1 系统总体设计方案 5
2.2 方案的选择 5
2.2.1 器件及开发工具的选择 5
2.2.2 数据传输模式的选择 6
第3章 硬件设计 8
3.1 单片机及复位电路 8
3.2 单片机的振荡和时钟电路 8
3.3 AT89S51单片机的硬件组成 9
3.3.1 AT89S51单片机简介 9
3.3.2 AT89S51单片机引脚配置 9
3.4 定时/计数器 10
3.4.1 定时器/计数器功能 10
3.4.2 定时器/计数器控制寄存器 11
3.4.3 定时器/计数器工作方式 12
3.5 按键 12
3.5.1 键输入过程 12
3.5.2 独立式按键 14
3.6 单片机串口接口及串行通信 15
3.6.1 基本概念 15
3.6.2 MCS-51的串行和控制寄存器 17
3.6.3 波特率设定 17
3.7 主要电路模块 19
3.7.1 独立式按键接口 19
3.7.2 液晶显示电路 19
Key words: Temperature, Serial,SCM, PC
目 录
第1章 绪论 1
1.1 温度测量的发展和现状 1
压力测温法 采用压强作为温度的标志。属于这一类的温度计有工业用压力表式温度计、定容式气体温度计和低温下的蒸气压温度计三种。压力表式温度计其密闭系统由温泡、连接毛细管和压力计弹簧组成，在密闭系统中充有某种媒质。当温泡受热时，其中所增加的压力由毛细管传到压力计弹簧。弹簧的弹性形变使指针偏转以指示温度。定容气体温度计保持一定质量某种气体的体积不变，用其压强变化来指示温度。蒸气压温度计用于低温测量。它是根据化学纯物质的饱和蒸气压与温度有确定关系的原理来测定温度的一种温度计。
关键词：温度；串口；单片机；PC机
Smart small temperature measurement system design
Abstract：With the constant development of new technologies and applications, MCU developed rapidly in recent years, a PC-based application of the new wave of technological revolution is surging up, and SCM applications have penetrated into electricity, metallurgy, chemicals, building materials, Machinery, food, oil and other industries. The temperature of the traditional method of collecting time-consuming effort, but poor accuracy, SCM makes the emergence of temperature data collection and processing issues can be properly resolved. The temperature is often an important parameter of the accused, in the industrial and agricultural production, meteorology, environmental protection, national defense, scientific research, aerospace, and other departments, often the need for environmental temperature measurement and control, agricultural production, bio-pharmaceuticals, food processing, paper making , And other industries more accurate temperature measurement is critical. The design of a microcontroller, mainly through the temperature control unit for the acquisition, conversion, display and transmit data through the serial port to the PC, a PC-for data storage, analysis, mapping and other waveforms. In the SCM technology and technology-based VC programming of the system proposed framework and the specific design, with compilation and C language hardware and software from the control system on the overall realization and use of keys, LCD display, and other peripheral equipment To provide users with services, and human-computer interaction.
电学测温法 采用某些随温度变化的电学量作为温度的标志。属于这一类的温度计主要有热电偶温度计、电阻温度计和半导体热敏电阻温度计[8]。
磁学测温法 根据顺磁物质的磁化率与温度的关系（见顺磁性）来测量温度。磁温度计主要用于低温范围，在超低温（小于1K）测量中，是一种重要的测温手段。
声学测温法 采用声速作为温度标志，根据理想气体中声速的二次方与开尔文温度成正比的原理来测量温度。通常用声干涉仪来测量声速。这种仪表称为声学温度计。主要用于低温下热力学温度的测定。