多路温湿度传感器采集及显示系统设计

多路温湿度传感器采集及显示系统设计

杨龙;刘清惓

【摘要】针对地面气象站多点观测以及气象探测飞机机载拖拽式测量场合,提出一种基于铂电阻和HIH-5031的温、湿度采集电路,通过FPGA实现多路数据汇总至

嵌入式显示终端,终端拥有基于Qt/E的实时波形显示软件,并使用SQLite3数据库

存储温、湿度数据。经过与光学冷镜式露点传感器的对比测试,验证了其湿度误差

小于1%,温度误差远小于0.2℃,且传感器电路响应速度快,实时波形显示界面准确、稳定,可用于地面气象站多点观测和机载拖拽式的测量场合。%According to the measurement ocassion of Ground Stations multi-point observations and meteorological observation aircraft airborne towed,a temperature and humidity acquisition circuit based on platinum resistance and HIH-5030 is proposed. In this system,Embedded software which has real-time waveform display software based on Qt/E can firstly be taken to collect multiple data by FPGA, and then, SQLite3 datebase is used to storage temperature and humidity data. Humidity error of this new system is less than 1% and temperature error is less than 0. 2 ℃ compared with optical chilled mirror dew point sensor. Moreover,this sensor circuit can get fast response speed,as well as accurate and stable real-time waveform interface, so that it can be used in the measurement ocassion of Ground Stations multi-point observations and airborne towed.

【期刊名称】《电子器件》

【年(卷),期】2014(000)002

【总页数】5页(P297-301)

【关键词】湿度传感器;温度传感器;FPGA;ARM-LINUX;Qt/Embedded

【作者】杨龙;刘清惓

【作者单位】南京信息工程大学电子与信息工程学院，信号与信息处理系，南京210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院，信号与信息处理系，南京210044

【正文语种】中文

【中图分类】TP212.9

在气象探测领域，获取温度和湿度数据对于气象灾害预警、精确数值预报、人工影响天气和气候变化监测都是极其重要的。在某些应用场合，测量现场需要查看温、湿度数据走势并存储下来，这些场合需要使用便携式的显示终端。在地面气象站的多点观测，以及在气象探测飞机机载拖拽式测量中，使用PC观测和存储实时数据，仪器体积、重量和功耗都难以满足不断提高的需求。本文提出了一种基于HIH-5031湿度传感器和铂电阻温度传感器的前端采集方案，通过FPGA汇总多路前端传来的温度和湿度数据，经FPGA处理后发送至基于ARM11处理器的显示终端，ARM11处理器终端运行嵌入式Linux系统，通过运行Qt/E程序来实现实时数据

波形的显示，便于及时观测温、湿度的变化趋势，该系统中安装有SQLite3数据库，用于存储接收到的传感器数据。

整个系统主要由3部分组成:多路温湿度采集前端、多路传输汇总电路和便携式显

示终端。温湿度采集前端基于STM32微处理器，采用模数转换器采集HIH-5031湿度传感器和铂电阻温度传感器的电压值，转换成对应温度和湿度，通过RS232

协议将数据发送至FPGA;FPGA实现对多路数据的收集并处理，将处理后的数据以

RS232协议发送至便携式显示终端;显示终端采用的是ARM11处理器，搭载嵌入式Linux操作系统，运行Qt/E应用程序，实现温度和湿度数据的实时波形显示，并将原始数据存储成数据库文件，软件支持将数据库文件导出成文本文件。所有文件均存储在存储卡上，以便在PC等终端上查看。系统总体框图如图1所示。

温湿度采集前端采用了32位基于ARM Cortex -M3内核的STM32f103微处理器，多路传输汇总电路中使用的FPGA芯片是Altera公司的Cyclone II芯片，便携式显示终端使用了三星公司的ARM11架构的S3C6410处理器芯片。

2.1 温湿度采集电路设计

户外气象站和高空气象探测需要传感器长期稳定且在-50℃到+50℃环境下拥有良好性能。HIH-5031是带外壳、防冷凝的集成电路湿度传感器，对灰尘、污物、油类和一般的化学环境拥有出色的抵抗性能。相较于热敏电阻、热电偶和集成温度传感器，选用稳定性较好的铂(Pt100)电阻作为感温元件。

为获取高精度的温湿度数据，本系统采用高分辨率、高采样速率、低噪声的24位模数转换芯片AD7193进行数据采集。AD7193内部的Σ-Δ调制器以高速的采样频率对输入模拟信号进行采样。AD7193拥有4个独立通道，满足本设计对通道数、速度、精度的需求。温湿度采集前端电路原理框图如图2所示。

采用AD7193的通道1测量ADR443的输出电压值，通道2测量HIH-5031的输出电压值Vout。在25℃环境下，HIH-5031的输出电压为式(1)，其中Vin的电压值来自于ADR443基准电压源芯片，RHraw为相对湿度值。

式(1)是环境温度在25℃时使用的，实际应用中应考虑温度的变化，对环境温度补偿后的实际湿度为式(2)

式中:T为温度值(℃)，RHcompensated为真实湿度值［1］。

温度测量采用铂电阻(Pt100)温度传感器，利用AD7193的高精度特性，通道三测量铂电阻的电压值，通道四测量100 Ω精密电阻的电压值，STM32处理器依据上

述电压测量值计算出铂电阻的阻值，根据铂电阻阻值分度表，换算出温度值［2］。该电路方案可以减小由于ADR443长期使用所带来的漂移影响。

2.2 多路传输汇总电路设计

多路采集的方案有利于准确反应所测环境参数的实际分布情况，并可提出个别传感器的偶然误差数据。FPGA采用CycloneII EP2C8芯片，采用50 MHz时钟源，

拥有8 256个逻辑单元，最多182个用户管脚，FPGA芯片具有模块化编程和数

据处理能力，满足本设计对RS232串口数量和数据处理速度的需求。

2.3 便携式显示终端硬件电路设计

便携式显示终端硬件部分主要为:ARM11内核架构的S3C6410微处理器，CPU最高工作频率为667 MHz，两片128 M的DDR RAM，256 M的Nand Flash，7.0英寸的电阻触摸显示屏，RS232串口等电路模块。便携式显示终端使用存储卡存储数据，方便数据的存储、拷贝。

3.1 温湿度采集前端软件实现

使用MDK集成开发环境编写STM32程序，程序主要包括AD7193采集温湿度数据和向FPGA发送数据两部分。

STM32初始化主要包括时钟、端口、串口和中断等模块的初始化，AD7193初始化主要包括设置AD7193为连续采样模式、增益倍数、满量程校准，零垫片校准等。AD7193初始化的设置是为了竟可能小的降低ADC测量误差［3］。HIH-5031的电压输出是通过和ADR443输出的3 V经ADC内部转化的数据输出编码比例计算得出。ADR443输出串联铂电阻和100 Ω精密电阻，铂电阻两端电压是

通过和100Ω精密电阻电压经ADC内转化的数据输出编码的比例计算，通过这种方式间接测量出铂电阻的阻值。将所测得的数据经计算得出温度和湿度数值，通过RS232接口发送到FPGA，数据帧包含帧头、地址、数据、帧尾等信息。

3.2 FPGA多通道处理部分软件实现

FPGA汇集来自多个传感器前端的数据，多路数据经过整合处理后，通过RS232接口发送至便携式显示终端。FPGA采用Verilog HDL语言进行编程，软件主要分为3个模块，一是数据接收模块，用于提取8位有效数据;二是数据发送模块，发送数据内容为一位起始位，8位数据位，1位停止位，无校验位［4］;三是顶层汇总模块，用于汇总数据和协调各模块的工作。数据传输波特率为9 600 bit/s，FPGA程序模块图框图如图3所示［5］。

由于Qt天然的跨平台、简洁的开发方式以及原生支持扩展组态，本设计采用

Qt/E开发嵌入式软件［6］。嵌入式软件主要实现了温度和湿度实时波形显示，数据的存储、回调，数据库文件导出为文本文件，数据库文件和文本文件存储在SD卡中。

4.1 实时曲线显示界面设计方案

显示界面包括曲线显示部分、实时数据显示、波特率选择和按键部分。按键功能包括温湿度切换、暂停、清除数据、查看数据库和退出。软件将最近30 s内接收自FPGA的数据显示为波形。PC端开发软件为arm-qtopia-2.2.0，程序的编写调试在Fedora14系统中完成。图4为温度波形显示界面，点击湿度图标可切换至湿度波形的显示。

4.2 实时曲线的绘制

以前的工具开发包使用的回调和消息映射机制易崩溃、不够稳定，而Qt所支持的信号与槽的机制增强了对象间通信的稳定性，使GUI对用户的动作能做出迅速的响应。本设计通过串口实现数据的接收，首先需要打开串口设备，建立监听机制［7］。建立串口信号与槽函数的连接，代码如下［8］:

Qt/Embedded中使用 QPainter类创建用户图形，使用QPainter创建用户图形时需要将代码放入paintEvent()的画图事件函数中，QPainter类提供了低级的画图函数，例如画线，画矩形等。

通常绘制实时波形的方法是直接用QPainter类在画图区域画出所需图形，在下一时刻擦除上次的图形并绘制所需的图形，但是，这样做会带来屏幕的闪烁。为了消除闪烁带来的影响，采用了双缓冲的设计方案。双缓冲技术就是在内存中开辟一块缓冲区，这块缓冲区可看做一幅位图，先将需要绘制的图形绘制到缓冲区的位图上，然后将绘制好的位图显示到窗口中［9］。源代码如下:

Qt/E不同于PC端的软件，其并未提供用于实时波形显示的坐标轴控件，为获得

满足需求的显示效果和精度，需要时间轴具备较高精度的滚动功能，竖轴具备自动调节显示范围的能力。

时间轴滚动显示实现方法是，定义长度为60的二维数组，分别存放数字0～59和数字所对应的横向像素值，像素值用于确定数字应该显示的位置，显示波形时，重新计算出0～59所对应的像素数值，以实现时间轴滚动显示。时间轴时基采用操

作系统时间，用QTime::currentTime()获得，可精确到毫秒。竖轴的自动调节功

能实现方法是，选取需要显示为波形的数据中的最大值和最小值，通过选取的最值确定竖轴合理的范围。

曲线的绘制采用QPoint类，将需要显示的数据表示为像素点，通过drawPolyline()函数将像素点绘成曲线。经过多次实验对比，实时显示波形的误差小于1 s/h，满足应用需求。

4.3 数据的存储和查看

本设计使用SQLite3数据库对数据进行存储，SQLite3数据库是根据嵌入式设备

的特点专门开发的一款小型嵌入式数据库系统。点击实时波形显示界面中的“查看数据库”按钮，即可进入数据查询界面，图5为数据查询系统界面。

使用SQLite3数据库前需要在Fedora14系统中安装数据库。首先解压源码包，

执行configure文件，生成Makefile文件，执行make命令(系统中需要安装armlinuxgcc交叉编译工具)，生成sqlite3可执行文件，将其拷贝到ARMLinux

系统的/bin或者/ usr/bin目录下，并添加可执行权限。将./lib目录下的

libsqlite3.a、libsqlite3.so.0.8.6拷贝到ARMLinux系统的/lib目录下。编写程序时，需要添加sqlite3.h文件的路径［10］。

数据库文件用日期和时间来命名，Qt中用QDateTime::currentDataeTime()获得系统的当前日期，用QTime::currentTime()获得系统的当前时间。

显示数据库数据使用了QTable类，该类提供了表格的功能，如图5中所示。点击“选择文件”按钮，可以选择打开已存储的数据库文件，由于嵌入式Qt不提供QFileDialog类，编写程序时需要编写一个文件对话框的类。使用QTextStream

类将数据库文件数据导入到文本文件中，部分源代码如下［11］:

在常温环境下，本设计传感器所测数据与计量级光电式露点传感器的测量数据作对比，选用了Michell公司的OPTIDEW VISION光电原理的冷镜式露点传感器。经过多次实验，将两种仪器的测量结果进行对比，温、湿度对比图如图6、图7所示。将光电式露点传感器所测得的数据记为“实际湿度”，将本设计传感器测得数据记为“测量湿度”［12］。

根据图6、图7所示，温度传感器误差小于0.2℃，湿度传感器误差小于1%，由

于冷镜式露点传感器响应速度慢于本设计温湿度传感器的响应速度，且温度只保留小数点后一位有效数字，所以实际温度误差远小于0.2℃。湿度误差小于1%。

本文所设计的多通道便携式温湿度传感器系统指标性能方面达到应用要求。

本文提出了一种基于铂电阻、HIH-5031、FPGA和Qt/E的多通道温湿度采集、

显示和存储系统，由HIH-5031湿度传感器、PT100电阻温度传感器、STM32、AD7193、FPGA和ARM11处理器等主要器件组成。可实现多路快速测量大气温度和湿度数据，运行Qt/E程序，可在ARM-LINUX设备上实时显示波形曲线，并使用SQLite3数据库将数据存储在SD存储卡上。与传统的地面及气象探测飞机

机载系统相比，该方案不但实现多通道高精度传感器测量，而且体积、重量、功耗、

便携性均有显著提升，可用于地面气象站的多点观测，以及气象探测飞机机载拖拽式测量中。

杨龙(1989- )，男，硕士生，主要研究方向为传感器外围电路设计、嵌入式系统

软件设计，******************;

刘清惓(1979- )，男，博士，2002年获东南大学硕士学位，2006年获加州大学戴维斯分校博士学位。目前任南京信息工程大学教授、博士生导师。主要研究方向为MEMS传感器技术、气象探测，**************。

【相关文献】

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温湿度监测系统设计

温湿度监测系统设计 简介 温湿度监测系统设计是指设计一种能够实时监测环境温度 和湿度的系统。该系统可以广泛应用于许多领域，如农业、生物实验室、供应链管理和建筑管理等。 系统架构 温湿度监测系统的基本架构由以下几个组件组成： 传感器 传感器是温湿度监测系统的核心组件，用于实时采集环境 温度和湿度数据。常见的传感器类型包括温度传感器和湿度传感器。这些传感器可以通过多种接口（如模拟接口或数字接口）与系统主控板连接。 主控板 主控板是温湿度监测系统的控制中心，负责调度传感器的 工作，接收并处理传感器采集的数据。主控板通常包括一个微处理器和一些I/O端口，用于与传感器和其他外部设备进行 通信。

数据存储 温湿度监测系统需要一个数据存储设备来存储传感器采集的数据。这可以是一个本地数据库，也可以是一个云端存储解决方案。数据存储设备需要提供高可靠性和灵活性，以满足系统运行和数据分析的需求。 用户界面 温湿度监测系统需要一个用户界面，以便用户可以实时监测环境的温湿度数据。用户界面可以是一个网页应用程序或一个移动应用程序，通过与主控板或数据存储设备进行通信，显示和更新温湿度数据。 系统设计考虑因素 在设计温湿度监测系统时，需要考虑以下因素： 传感器选择 选择适合特定应用场景的传感器。不同的传感器有不同的测量范围、精度和响应时间等特性。根据具体需求选择合适的传感器以确保系统性能和准确性。

数据采集频率 根据应用需求和资源限制，确定数据采集的频率。如果需要更高的实时性，可以选择更高的采样频率。然而，较高的采样频率可能会增加系统的数据处理和存储需求。 数据存储和处理 选择适当的数据存储和处理方案。可以选择本地数据库来存储数据，也可以选择将数据上传到云端进行存储和分析。确保数据存储和处理方案具备良好的可靠性和性能，以满足系统的要求。 用户界面设计 设计一个用户友好的界面，使用户能够方便地查看和管理温湿度数据。用户界面应具备良好的可用性和可扩展性，以支持不同平台和设备。 系统工作流程 温湿度监测系统的工作流程通常包括以下几个步骤： 1.启动系统：用户启动系统，主控板开始工作。

单片机的粮仓温湿度多点无线监测系统设计方案

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Wireless Temperature and Humidity Monitoring System in Barn Shi Jianzhu (College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China> Abstract:Temperature and humidity is a very important parameter. In many places, such asthe industrial, medical, and military, you need the temperature and humidity measurement device to monitor temperature and humidity. Direct wiring measurement does not meet the requirements, especially in some environments, such as, harsh industrial environments and outdoor environments. Therefore, the wireless transmission of temperature and humidity information is particularly necessary. At present, some devices can be used to monitor wireless temperature and humidity, but the price is the biggest drawback, the price is too high. The system must be stable, real-time and low power consumption in actual control. Therefore, the design of a low-power consumption wireless temperature and humidity monitoring system makes sense. This paper presents a solution for wireless data transmission, the program is based on the nRF24L01 to design the monitorint system of wireless temperature and humidity. The system uses the traditional microcontroller ATmega16 and digital temperature and humidity sensor AM2301 to

本科毕业设计-基于spce061a单片机数字式多路温度采集系统

摘要 随着时代的发展，越来越多的智能型电子和机械产品出现在我们的生活、学习和工作中，小至手机、计算器、家用电器、掌上电脑以及鼠标等电脑配件，大到导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制装置等等，那么是什么使他们有了如此强大的功能？答案很简单——单片机。是单片机，它把我们带入了智能的时代。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。因此，本课题便就其一个方面对单片机进行深入研究，设计开发利用SPCE06IA单片机实现多路温度采集。介绍了数字式多路温度采集系统的设计过程，包括硬件设计和软件设计。本设计采用SPCE061A单片机作为主控制器，采用LED键盘模组作为键盘输入和显示单元，通过一线制温度传感器DSl8B20实现温度的采集。该系统充分利用了SPCE061A的资源，发挥了芯片的性能，是SPCE06A在数据采集方面的典型应用。 关键词：SPCE061A ；DS18B20 ；多路采集；语音

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基于STM32的多路数字式温度采集系统

湖北民族学院 毕业论文（设计） 多路数字式温度监测系统 学生姓名：学号：031041226 系别：电气工程系专业：电子信息科学与技术指导教师：孙玲姣评阅教师： 论文答辩日期 答辩委员会主席

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多路温度采集系统设计

目录 1综述 (1) 2数字式多路温度采集系统硬件电路设计 (2) 2.1温度采集电路设计 (2) 2.1.1 DS18B20简介 (2) 2.1.2温度采集电路结构 (5) 2.2单片机控制电路设计 (6) 2.2.1单片机芯片选择 (6) 2.2.2 AT89C51单片机工作基本电路设计 (6) 2.3输入控制电路设计 (7) 2.4显示电路设计 (8) 2.4.1 LED数码显示管静态显示工作原理 (8) 2.4.2显示电路结构 (9) 2.4.3显示电路工作过程 (9) 2.5报警控制电路设计 (9) 2.5.1报警控制电路结构 (10) 2.5.2报警控制电路工作过程 (10) 2.6电源电路设计 (10) 2.7数字式多路温度采集系统元件清单 (11) 2.8数字式多路温度采集系统电路图 (11) 3数字式多路温度采集系统程序设计 (12) 3.1主程序设计 (12) 3.2子程序设计 (12) 3.2.1 DS18B20的通信协议 (12) 3.2.2子程序 (13) 3.3数字式多路温度采集系统控制源程序 (16) 4系统调试及性能分析 (17)

4.1系统调试 (17) 4.2系统性能分析 (17) 5结束语 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20) 附录 (21) 附录（1）数字式多路温度采集系统元件清单 (21) 附录（2）数字式多路温度采集系统原理图 (22) 附录（3）数字式多路温度采集系统印刷电路板图 (23) 附录（4）数字式多路温度采集系统控制源程序 (24)

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基于ＳＨＴ11的多路温湿度采集系统研究 【摘要】:文章结合了单片机AT89S52和I2C总线的数字集成温湿度传感器SHT11构成了多路温度数据的采集系统，具有一定的推广价值。 【关键词】：USB接口; ISP1581; 固件程序; WINDDK; 驱动程序 1. 引言 温度的检测是保证纺织、食品、医药、仓储、畜牧养殖、种植业等场所正常运行的重要参量，对温度监测具有广泛的应用领域。 传感器技术是信息社会的重要技术基础，其应用范围广泛。温湿度传感器在气象、环保、纺织、生化等行业应用量很大,另外温湿度传感器在农业、食品、木材、煤炭等行业也起着相当重要的作用。温湿度是两个独立的参量，在很多场合彼此不分离，因此，两个独立传感器往往给工作带来不便，采用一体化的温湿度传感器受到很大欢迎。因此，文章中采用了温度和湿度传感器集成在同一片上的I2C总线传感器SHT11实现多路温湿度数据的检测。 2. 系统的实现 如图1所示为多路温湿度数据采集系统的系统组成框图。 2.1 温湿度传感器SHT11介绍 SHT11是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全量程标定的数字输出。它采用专利的CMOS技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器中集成有一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件，这两个敏感元件与一个14位的A/D转换器以及一个串行接口电路设计在同一个芯片上面。该传感器品质卓越、响应速度快、抗干扰能力强，具有极高的性价比。每个传感器芯片都在极为精确的恒温室中进行标定，以镜面冷凝式露点仪为参照。通过标定得到的校准系数以程序形式储存在芯片本身的OTP内存中。通过两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单。微小体积、极低功耗等优点使其成为各类应用中的首选。 2.2 系统工作原理 如图2所示为数据采集系统工作流程图。单片机控制数字温湿度传感器并监测其接口是否连有传感器，当该路传感器出现问题或没有连接时，会占用很长的一段采集时间，使数据采集延迟。当多次没有检测到传感器的时候，放弃对该路接口的读取，以节省时间资源，只有在重新设定后，才会再次读取该路数据。数码管显示当前读取的是哪路传感器。单片机控制数字温湿度传感器进行温湿度转

温湿度检测系统的设计与实现

温湿度检测系统的设计与实现 首先，温湿度检测系统的设计需要考虑到以下几个方面： 1.传感器的选择：选择合适的温湿度传感器是设计一个高精度的系统 的关键。常见的温湿度传感器有DHT11、DHT22等。根据实际需求和性能 要求选择合适的传感器。 2.硬件电路设计：设计一个稳定可靠的硬件电路是系统工作的基础。 包括传感器的电源供应、信号放大和滤波等电路设计。此外还可以考虑使 用模数转换器（ADC）将模拟信号转化为数字信号。 3.数据存储和处理：温湿度检测系统需要能够实时监测环境中的温湿度，并能对数据进行存储和处理。可以使用单片机或者嵌入式系统进行数 据采集和处理，并将数据存储在内部存储器或者外部存储介质中。 4.网络连接和通信：可以考虑将温湿度检测系统与网络进行连接，实 现远程监测和控制。可以使用Wi-Fi、蓝牙或者以太网等方式进行数据传输。同时还可以考虑使用无线传感网络（WSN）实现多个节点之间的通信。 接下来，对于温湿度检测系统的实现，可以按照以下步骤进行： 1.硬件搭建：根据设计需求进行硬件电路的搭建，包括传感器连接、 信号调理电路搭建等。如果需要进行数据存储和处理，还需要选择相应的 控制器和存储介质。 2. 程序设计：根据采用的硬件平台，进行相应的程序设计。如果采 用单片机，可以使用C语言或者汇编语言进行编程。如果采用嵌入式系统，可以使用Linux或者RTOS等操作系统进行开发。

3.数据采集和处理：根据传感器的输出信号进行数据采集，并进行相关的数据处理，如滤波、校准等。可以使用数字滤波器对采集到的数据进行平滑处理，并进行温度和湿度校准以提高测量精度。 4.数据存储和通信：将采集到的数据存储在控制器的内部存储器或者外部存储介质中，如SD卡、闪存等。同时可以将数据通过网络传输至远程服务器或者手机APP进行监测和控制。 5.系统测试和调试：完成硬件和软件的搭建后，对系统进行测试和调试，验证其功能和性能是否符合设计要求。可以进行温湿度的模拟测试和实际环境中的测试。 综上所述，设计和实现一个温湿度检测系统需要考虑传感器选择、硬件电路设计、数据存储和处理以及网络连接和通信等方面。通过合理的设计和实施，可以实现一个稳定可靠、高精度的温湿度检测系统。

多路温度采集系统

绪论 1．课题的意义 单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。单片机由于其微小的体积和极低的成本，而广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。多路温度采集系统是利用温度传感器DS18B20检测温度，并由单片机处理显示。 本设计利用AT89C51单片机为处理器，结合温度采集电路、键盘电路、显示电路、报警电路等实现对多路温度的实时检测与显示。通过设计实物并调试，对系统存在的问题进行了分析和总结，并提出了改进措施。 2．课题的目的 多路温度采集报警系统设计，要求具有多路温度的采集、显示温度、上下限报警等功能。 课程设计目的：通过设计和实践,培养学生综合运用所学的理论知识、实践操作及独立解决实际问题的能力。使学生牢固掌握课堂中学到的电子线路的工作原理、分析方法和设计方法。学会电路的一般设计方法和设计流程,并应用这些方法进行一个实际的电子线路的系统设计。 3．技术要求： （1）利用温度传感器（DS18B20）测量某三路的环境温度。 （2）测量范围为0℃～＋100℃，精度为±0.1℃。 （3）用液晶进行实际温度值显示。 （4）当达到报警温度后，能够自动发出报警声。 4．要解决的问题： （1）精确的测量温度，提高上下限报警的范围。 （2）当LCD液晶显示器接收到来自AT89C51单片机传送来的温度信息后，分别显示了当前的温度。

一、实验方案的拟定 根据系统的设计要求，当温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C51单片机上，经AT89C51处理，将把温度在显示电路上显示。当开机后，显示屏和计时器进行初始化设置。同时，本系统能够设置报警温度，在到达报警时间后能够通过LED 发光二极管以及发音器提示报警。 利用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度。 系统框图如图1： 图1 系统框图 选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C51为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。选用数字温度传感器DS18B20，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，省却了采样／保持电路、运放、数／模转换电路以及进行长距离传输时的串／并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。 当LCD液晶显示器接收到来自AT89C51单片机传送来的温度信息后，分别显示了当前的温度。 二、基本概念和理论基础 （一）、器件的选用 1、单片机AT89C51 AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。该器件是INTEL公司生产的MCS—5l 系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术。具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS-51的CMOS产品。片内含8Kbytes的可擦写的只读程序存储器（EPROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件兼容标准的MCS-51指令系

基于Zigbee的多路温度数据无线采集系统设计_丁凡概要

2013年第8期 仪表技术与传感器 Instrument Technique and Sensor 2013No.8 基金项目:广东省自然科学基金资助项目(10451200501004408;广东韶 关学院校级科研基金资助项目(2010年207号文件收稿日期:2012－08－27收修改稿日期:2013－03－22 基于Zigbee 的多路温度数据无线采集系统设计 丁 凡,周永明 (韶关学院物理与机电工程学院,广东韶关512005 摘要:针对传统温度采集系统的布线问题,提出了利用Zigbee 技术实现温度数据无线采集的系统方案。该系统以STM32微控制器和CC2420无线射频芯片作为硬件核心,将采集到的温度数据通过无线传输方式传递到上位机Lab-VIEW ;LabVIEW

对采集的信号进行分析和处理,实现温度的实时监测和显示。与传统有线传输方式相比,系统不仅可扩展性较强、安装维护方便,而且成本低,可广泛用于各种温度数据采集工程中。关键词:Zigbee ;温度;无线;数据采集中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1002－1841(201308－0072－02 Design of Multi-channel Wireless Data Acquisition System Based on Zigbee DING Fan ,ZHOU Yong-ming (School of Physics and Mechanical ＆Electrical Engineering ,Shaoguan College ,Shaoguan 512005,China Abstract :The multi-channel wirless data acquistion system based on Zigbee was introduced ,it replaced the traditional wire-line system．The systmes used STM32and CC2420as the hardware design core ,LabVIEW as software designing platform．Based on Zigbee technology , the temperature data were transferred wirelessly to the host computer．The LabVIEW analyzed and processed the sampling signals to achieve real-time temperature monitoring and display．Compared with the traditional cable transmission ,the sys-tem can be widely used for various temperature data acquisition project because of its strong extensibility ,low cost ,easy installation and maintenance． Key words :Zigbee ;temperature ;wireless ;data acqusistion 0 引言 目前,温度数据采集系统大多是通过串口将主控制器采集到温度信息传递到上位机。然而,在一些不便于布线或者高危作业区域(如对锅炉温度的监测,这种有线传输的方式,可扩展性较差,安装和维护比较困难,成本较高 [1]

基于单片机的多路温度采集控制系统的设计

基于单片机的多路温度采集控制系统的设计 一、系统设计思路 1、系统架构：本系统的所有模块分为两个主要的部分：单片机部分和PC部分。单片机部分是整个温度控制系统的中心模组，它负责多路温度传感器的信号采集、温度计算和显示，还有一些辅助操作，如温度上下限报警等；PC部分主要实现数据采集、分析、处理、显示等功能，与单片机的交互可通过RS485、USB等接口进行。 2、硬件设计：本系统设计确定采用AT89C52单片机作为系统的处理核心，在系统中应用TLC1543数据采集芯片，采用ADC转换器将多个温度传感器的数据采集，使系统实现多路温度检测同时显示.另外，为了实现数据采集记录，系统可以选用32K字节外部存储封装。 二、系统总控程序设计 系统总计程序采用C语言进行编写，根据实际情况，主要分为以下几个主要的模块： （1）初始化模块：初始化包括外设初始化、中断处理程序初始化、定时器初始化、变量初始化等功能。

（2）温度采集模块：主要对多路温度传感器的采集、计算并存储等操作，还可以实现温度的报警功能。 （3）录波模块：提供数据的实时采集、数据的存取、数据的滤波处理等功能。 （4）通信模块：主要是用于实现数据透传，采用RS485接口与PC端的上位机联网，可实现远程调试、远程控制等功能。 （5）用户界面模块：实现数据显示功能，可以根据用户的要求显示多路温度传感器检测到的数据。 三、实验检验 （1）检查系统硬件的安装是否良好； （2）采用实测温度值与系统运行的实测温度值进行比对； （3）做出多路温度信号的对比，以确定系统读取的数据是否准确； （4）检查温度报警功能是否可以正常使用，也可以调整报警范围，试验报警功能是否可靠；

基于51单片机的多路温度采集系统

基于单片机的多路温度采集系统 一、摘要：本设计利用单片机及Keil编程软件编程和PROTEUS单片机仿真软件和电子电工等方面知识,用Keil编程软件编程，用PROTEUS单片机仿真软件仿真。最后制作实物，将程序下载到单片机中，利用（I/O）口采集来自多路温度的数据，根据各路温度的不同，集中准确的显示出来，并且根据所设温度的上下限通过驱动蜂鸣器进行听觉上的报警，同时还可以通过LED灯协助进行视觉上的报警，从而达到多点温度的采集和报警的目的。以Keil编程软件和PROTEUS软件来进行仿真、分析，调试,为设计提供了一个方便、快捷的途径，为设计节约了设计时间。 关键词：AT89S52单片机温度采集报警 二、设计要求 1、检测的温度范围：0℃～100℃。 2、检测分辨率 0.1℃。 3、显示的多路的温度值不相互干扰，而且对各个传感器的所属温度都能进行报警。 三、硬件电路设计 1、系统的设计思路 本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LCD进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用程序来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和LED进行报警。 2、系统总体设计方案 系统总体主要由对单片机进行编程后得到控制,系统的其他功能部件分别接至单片机的对应I/O口。整体模块如图：

3、主控制器 本次设计选择Atmel 公司生产的AT89C51作为控制芯片。AT89C51是高性能的CMOS8位单片机，片内含有4K bytes 的可反复擦写的只读程序存储器和128的随机存取数据存储器。AT89系列与MCS-51系列单片机相比有两大优势：第一，片内程序存储器采用闪速存储器，使程序的写入更加方便;第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个电路体积更小。它以较小的体积、良好的性价比倍受青睐。51单片机管脚图： 单 片 机 系 统 报警电路 晶振.复位 多路温度传感器 LED 显示电路 报警电路 按键电路

基于单片机的无线多路数据(温度)采集系统的设计与实现(毕业论文)

本文的下载地址： 前言 (2) 1 总体方案设计 (2) 1.1 方案论证 (3) 1.1.1 传感器 (3) 1.1.2 主控部分 (3) 2 硬件电路的设计 (4) 2.1 电源电路 (4) 2.2 温度采集电路 (5) 2.2.1 DS18B20简介 (5) 2.2.2 电路设计 (6) 2.2.3 无线传输电路模块 (7) 3 无线发送和接收电路 (8) 3.1 无线发送电路 (8) 3.2 无线接收模块 (9) 4 显示电路 (9) 4.1 字符型液晶显示模块 (9) 4.2 字符型液晶显示模块引脚 (10) 4.3 字符型液晶显示模块内部结构 (10) 5 单片机AT89S52 (11) 5.1 AT89S52简介 (11) 5.2 AT89S52引脚说明 (12) 6 软件设计 (14) 6.1 系统概述 (14) 6.2 程序设计流程图 (14) 6.3 温度传感器多点数据采集 (14) 7 调试及结果 (15) 7.1 测试环境及工具 (15) 7.2 测试方法 (15) 7.3 测试结果分析 (15) 8 总结 (15) 附录1：电路原理总图 (16) 附录2：发射部分主程序 (17) 附录3：接收部分主程序 (22) 参考文献 (27) 无线数据采集系统的设计和实现 学生：XX指导教师：XX 内容摘要：由于数据采集系统的使用范围越来越宽、所涉及到的测量信号和信号源的类型越来越多、对测量的要求也越来越高，国内现在已有不少数据测量和采集的系统，但很多系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂，并且对测试环境要求

较高等问题。人们需要一种使用范围广、性价比高的数据采集系统。 在分析了不同类型的单片机的特点及单片机和PC机通信技术的基础上，设计了单片机控制的采集系统，并通过串口通信实现单片机和P(：机之间的通信，实现数据的传送并将数据在PC机上显示及存储，完成单机的多通道数据采集系统的设计及实现。 基于单片机的多通道数据采集系统是由将来自传感器的信号通过放大、线性化、滤波、同步采样保持等处理后，输入A／D转换为数字信号后由单片机采集，然后利用单片机和PC机的通信将数据送到PC机进行数据的存储、后期处理和显示，实现了数据处理功能强大、显示直观、界面友好、性价比高、使用广泛的特点，可广泛使用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化、智能家居等诸多领域。 关键词：多通道数据采集单片机 Design and implementation of wireless data acquisition system Abstract: since the wide range of data acquisition system, which involves the measurement signal and the type of signal source more and more, Surveyors are increasingly high requirements of the domestic now have a lot of data acquisition and measurement system But there are many single function systems, collecting less access, low collection rate, complicated operations, and the demands of the test environment and other issues．It requires abroad scope of application, high reliability and low-cost data acquisition system． Based on the analysis of the characteristics of different types of SCM and SCM and PC communication technology, SCM control of the collection system designed and adopted MCU serial communication between PC and communications, Data transmission and display of data stored on the PC．Single completed the multi-channel data acquisition system design and implementation. Based on SCM′s multi-channel data acquisition system is adopted will come from the sensor signal amplification, linear filtering, After processing maintain synchronous sampling, which converted to digital signal input A/D conversion by SCM Acquisition, Then, SCM and PC to PC communications data to the data storage, post-processing and display. a powerful data processing, visual shows, friendly interface and high performance-price ratio, a wide range of features. can be widely used in industrial control equipment, instruments, and electrical engineering integration, intelligent home and many other fields．

多路温湿度显示与控制系统设计

多路温湿度显示与控制系统设计 1 绪论 1.1系统背景 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地位。首先让我们了解一下多点温度检测系统在各个方面的应用领域：消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械…等设备温度过热检测。温度检测系统应用十分广阔。 1.2功能要求 1.1 温度分辨率为0.1℃---0.01℃; 1.2 传感器与单片机采用串行数据传送。 2 方案论证 ;本温度计的设计采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测量温度范围是-55～125℃，最大分辨率可达0.0625℃。DS18B20可直接读出被测量温度值，而采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 本系统为多路温湿度显示，DS18B20采用外面供电方式，理论上可以在一根数据总线上挂256个DS18B20 ,但时间应用中发现，如果连接25个以上的DS18B20仍旧有可能产生功耗问题。在这种情况下，我们可以采取分组的方式，用单片机的多个I/O来驱动多路DS18B20。 按照系统设计功能要求，确定系统由三个模块组成：主控制器、测温电路及显示电路。总体电路结构框图如图1.1所示。

图2.1数字温度计电路结构框图 3 系统硬件电路的设计 温度计电路设计原理图如图3.1所示，控制器使用单片机AT89C2051，温度传感器使用DS18B20，用四位共阳LED数码管以动态扫描法实现温度显示。Array 3.1主控制器 单片机AT89C2051具有低电压供电和体积小的特点，两个端口刚好满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统可用两节电池供电。 3.2显示电路 显示电路采用4位共阳LED数码管，从P1口输出段码，列扫描使用P3.0～P3.3口 来实现，列驱动用9012三极管。

#基于51单片机的多路温度采集控制系统设计58598

基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言： 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计和研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理和控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集和显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词：温度多路温度采集驱动电路 正文：

1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序