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中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0810016－01
一、引言
温度测量与控制技术在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的主要条件。利用单片机技术的温度测控系统以其体积小，可靠性高。DS18B20温度传感器因测量精度高电路简单，价格低廉而被广泛使用。
二、系统概述
整个温度控制系统主要由计算机控制系统(上位机)、单片机测控系统(下位机)、温度传感器组、功率加热系统等部分组成。系统采用了模块化的设计思想，组建方式灵活，并可利用多块单片机测控系统组合的方法增加测量点，具有良好的扩展性。系统结构框图如图1所示。
温度测量采用高精度的温度传感器DS18b20获得物体当前温度，直接由单片机读取温度，并在内部经程序进行数据转换成温度数据，根据系统设定的目标温度（由上位机发送）和控制范围，通过6路PWM控制加热器的工作状况，使物体达到目标温度并且保持恒温状态。同时可以利用单片机内部的Flash存储器把各通道设定的温度、系统参数存储起来。当系统断电或复位后，可以继续运行，增强了系统的抗干扰性能。
三、系统硬件设计
（一）主控电路
温度采集监控系统的主控电路采用高性能、功能强大的8051F350。 8051F350是由Cygnal公司推出的完全集成的混合信号系统级芯片SoC，具有CIP-51微控制器内核，与MCS51指令集完全兼容；机器周期由标准的12个系统时钟降为1个系统时钟周期，处理能力大大提高，峰值速度可达25M／s；内部集成了构成单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其他功能元件(包括PGA、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus／I2C、UART、SPI、定时器、可编程计数器／定时器阵列、内部振荡器、看门狗定时器以及电源监视器等)。
（二）温度采集测量电路
温度采集测量部分采用高精度、重复性好、应用广泛DS8B20传感器，使用这种传感器省略了A/D转换电路和信号放大电路。DS18B20单独供电，内部模数转换采集温度数据，只需单片机读出数据转化后直接使用。
（三）串行通信电路
串行通信采用压差传输的CAN总线，它具有传输距离远、抑止共模干扰能力强等优点，通信速率可达1 Mb／s。CAN总线通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。在整个温度测控系统中，采用CAN总线作为数据通信线路，测温模块安装在距离测量点较近地范围内，这样，来自传感器的接线就比较短，从而减少了干扰。
（四）温度控制模块
P10～P15输出6路PWM波，通过光电隔离和RC滤波电路控制可控硅模块的输入控制电压，改变可控硅模块的导通角，从而改变输出功率。设计通过两路PWM，通过改变这两路的高低电平比例来改变控制电压，这样就控制了加热器的功率，也就控制了温度。
四、系统软件设计
整个系统的软件设计包括两部分：计算机软件(上位机)和单片机软件。其中，计算机软件主要完成设定温度、监控系统当前温度和标定系统。单片机软件完成DS18B20温度采集、串口通信和温度控制模块控制。
上位机软件采用LabWindows／CVI编写，它将功能强大、使用灵活的C语言平台和用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来，利用它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了C语言的功能，为建立测试系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。可以脱离Labwindows／CVI开发环境运行，用户最终看见的是和实际仪器面板相类似的操作面板。板卡与PC机通过RS-232串口线连接。
下位机程序框图如图2所示。系统上电后，下位机程序可使单片机不停地采集温度，当上位机向下位机发出命令置位采集标志位时，下位机采集的温度送到上位机的面板并显示，再将所采集的温度数据同预先所设定的温度值相比较，当采集的温度小于设定温度时，根据采集的温度值跟设定温度差值的大小，单片机的P10～P15引脚输 出6路PWM，通过光电隔离TLP521-2和RC滤波电路控制可控硅模块的输入控制电压，改变可控硅模块的导通角，从而改变输出功率。随着采集到的温度值越来越接近设定温度值，单片机输出的PWM值越来越大，导通角越来越小，输出的功率也相应变小，直到采集的温度等于设定温度时，导通角完全关断。同时下位机也可随时响应串口中断，便于用户通过上位机设置或修改设定温度和控制范围。这样用户就控制了多路温度。
五、结束语
本多通道温度采集控制系统实用性强，能够很好地巡回采集测量多路温度信号。结构较为简单，成本低，外接元件少。在实际应用中工作性能稳定，测量温度准确，精度较高。单片机串行口连接RS232转换芯片MAX232与PC机相连，完成温度实时数据的传递和温度控制工作。适用范围广泛，可以单独使用作为监控仪，应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工作温度等等。也可以作为智能控制系统的一部分，与其它设备协同工作。系统移植性强，只需改变前端测量用的传感器类型，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]高峰，单片微型计算机原理与接口技术[M].北京: 科学出版社.第二版，2007.
[2]吴大正等，电路基础[M].西安: 西安电子科技大学出版社．第二版，2000.
[3]余孟尝，数字电子技术基础简明教程[M].北京: 高等教育出版社.第二版, 1999.
一、引言
温度测量与控制技术在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的主要条件。利用单片机技术的温度测控系统以其体积小，可靠性高。DS18B20温度传感器因测量精度高电路简单，价格低廉而被广泛使用。
二、系统概述
整个温度控制系统主要由计算机控制系统(上位机)、单片机测控系统(下位机)、温度传感器组、功率加热系统等部分组成。系统采用了模块化的设计思想，组建方式灵活，并可利用多块单片机测控系统组合的方法增加测量点，具有良好的扩展性。系统结构框图如图1所示。
温度测量采用高精度的温度传感器DS18b20获得物体当前温度，直接由单片机读取温度，并在内部经程序进行数据转换成温度数据，根据系统设定的目标温度（由上位机发送）和控制范围，通过6路PWM控制加热器的工作状况，使物体达到目标温度并且保持恒温状态。同时可以利用单片机内部的Flash存储器把各通道设定的温度、系统参数存储起来。当系统断电或复位后，可以继续运行，增强了系统的抗干扰性能。
三、系统硬件设计
（一）主控电路
温度采集监控系统的主控电路采用高性能、功能强大的8051F350。 8051F350是由Cygnal公司推出的完全集成的混合信号系统级芯片SoC，具有CIP-51微控制器内核，与MCS51指令集完全兼容；机器周期由标准的12个系统时钟降为1个系统时钟周期，处理能力大大提高，峰值速度可达25M／s；内部集成了构成单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其他功能元件(包括PGA、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus／I2C、UART、SPI、定时器、可编程计数器／定时器阵列、内部振荡器、看门狗定时器以及电源监视器等)。
（二）温度采集测量电路
温度采集测量部分采用高精度、重复性好、应用广泛DS8B20传感器，使用这种传感器省略了A/D转换电路和信号放大电路。DS18B20单独供电，内部模数转换采集温度数据，只需单片机读出数据转化后直接使用。
（三）串行通信电路
串行通信采用压差传输的CAN总线，它具有传输距离远、抑止共模干扰能力强等优点，通信速率可达1 Mb／s。CAN总线通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。在整个温度测控系统中，采用CAN总线作为数据通信线路，测温模块安装在距离测量点较近地范围内，这样，来自传感器的接线就比较短，从而减少了干扰。
（四）温度控制模块
P10～P15输出6路PWM波，通过光电隔离和RC滤波电路控制可控硅模块的输入控制电压，改变可控硅模块的导通角，从而改变输出功率。设计通过两路PWM，通过改变这两路的高低电平比例来改变控制电压，这样就控制了加热器的功率，也就控制了温度。
四、系统软件设计
整个系统的软件设计包括两部分：计算机软件(上位机)和单片机软件。其中，计算机软件主要完成设定温度、监控系统当前温度和标定系统。单片机软件完成DS18B20温度采集、串口通信和温度控制模块控制。
上位机软件采用LabWindows／CVI编写，它将功能强大、使用灵活的C语言平台和用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来，利用它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了C语言的功能，为建立测试系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。可以脱离Labwindows／CVI开发环境运行，用户最终看见的是和实际仪器面板相类似的操作面板。板卡与PC机通过RS-232串口线连接。
下位机程序框图如图2所示。系统上电后，下位机程序可使单片机不停地采集温度，当上位机向下位机发出命令置位采集标志位时，下位机采集的温度送到上位机的面板并显示，再将所采集的温度数据同预先所设定的温度值相比较，当采集的温度小于设定温度时，根据采集的温度值跟设定温度差值的大小，单片机的P10～P15引脚输 出6路PWM，通过光电隔离TLP521-2和RC滤波电路控制可控硅模块的输入控制电压，改变可控硅模块的导通角，从而改变输出功率。随着采集到的温度值越来越接近设定温度值，单片机输出的PWM值越来越大，导通角越来越小，输出的功率也相应变小，直到采集的温度等于设定温度时，导通角完全关断。同时下位机也可随时响应串口中断，便于用户通过上位机设置或修改设定温度和控制范围。这样用户就控制了多路温度。
五、结束语
本多通道温度采集控制系统实用性强，能够很好地巡回采集测量多路温度信号。结构较为简单，成本低，外接元件少。在实际应用中工作性能稳定，测量温度准确，精度较高。单片机串行口连接RS232转换芯片MAX232与PC机相连，完成温度实时数据的传递和温度控制工作。适用范围广泛，可以单独使用作为监控仪，应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工作温度等等。也可以作为智能控制系统的一部分，与其它设备协同工作。系统移植性强，只需改变前端测量用的传感器类型，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]高峰，单片微型计算机原理与接口技术[M].北京: 科学出版社.第二版，2007.
[2]吴大正等，电路基础[M].西安: 西安电子科技大学出版社．第二版，2000.
[3]余孟尝，数字电子技术基础简明教程[M].北京: 高等教育出版社.第二版, 1999.