多点温度检测器毕业论文

信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）I摘要DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本设计采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。DS18B20利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络，设计的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。本系统由DS18B20传感器感应温度，经单片机处理由LCD1602作为显示器对多点（两点）温度进行显示。系统具有误差修改功能和报警功能。关键词DS18B20；单片机；LCD1602信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）IIABSTRACTASAKINDOFHIGHACCURACYDIGITALNETTEMPERATURESENSOR，DS18B20CANBEUSEDBUILDINGASENSORNETEASILYTHISDESIGNUSESAMICROCONTROLLERBASEDDIGITALTEMPERATURESENSORDS18B20SYSTEMDS18B20CHARACTERISTICSUSINGASINGLEBUSCANBEEASILYMULTIPOINTTEMPERATUREMEASUREMENTSENSORNETWORKSSETUPEASILY,GOODANTIJAMMINGDESIGN,DESIGNFLEXIBILITY,CONVENIENCE,ANDISSUITABLEFORHARSHENVIRONMENTSINFIELDTEMPERATUREMEASUREMENTSTHESYSTEMCONSISTSOFDS18B20SENSORSENSINGTEMPERATURE,THESCMHANDLETHELCD1602ASTHEDISPLAYOFMULTIPOINTTWOPOINTSTEMPERATUREDISPLAYEDITINGSYSTEMWITHERRORANDALARMFUNCTIONSKEYWORDSDS18B20SCMLCD1602信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）III目录摘要IABSTRACTII一、引言01二、方案论证02三、硬件电路设计05四、软件设计16五、调试20六、结束语22参考文献23附录一25致谢语26英文翻译27信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）1第一章引言多点温度检测具有重要的现实意义。例如,在粮仓需要对粮食进行多点温度检测,以避免粮食的腐烂和变质在造纸、纺织等行业中,需要测量旋转滚筒表面的多点温度。但在传统的多点温度检测系统中大都采用模拟温度传感器例如AD590）一般经前端放大、A/D变换和数据修正等过程。经实践应用分析发现传统电路设计上存在电源干扰、滤波不可靠,线路过于复杂、无屏蔽措施等不可靠因素。而采用单总线数字温度传感器DS18B20可将温度直接转化为串行数字信号供单片机处理,而且在单总线上可以挂多片DS18B20,单片机机只需一根端口线就能与多片DS18B20进行通行。因此,由单片机和DS18B20构成的分布式多点温度检测系统改变传统的温度采样模式,具有可靠性高、线路简单、测量精度高、功能便于扩展等优点。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）2第二章方案论证21概述温度检测系统的特点测量点多、环境复杂、布线分散等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到单片机去处理。这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降。所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分温度传感器的选择和控制单元的设计。温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大，也高居各类传感器之首。22方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。23方案二在多点测温系统中，传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行AD转换，而为了获得较高的测温精度，就必须采用措施解决由长线传输，多点测量切换及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题。采用数字温度芯片DS18B20测量温度，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信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）3围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器89C52单片机构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大,且由于89C52单片机可以带多个DSB1820,因此可以非常容易实现多点测量轻松的组建传感器网络。采用温度芯片DS18B20测量温度，可以体现系统芯片化这个趋势。部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。综上所述，本设计采用方案二。23方案设计图温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机89C52，温度传感器采用DS18B20，采用1602LCD显示器实现温度显示。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）4231主控制器单片机89C52具有低电压供电和体积小等特点。利用单片机编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。232显示电路显示电路采用1602LCD显示器，P0口接上拉电阻后，直接接LCD显示器。233温度传感器DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。234报警电路采用蜂鸣器发出声音实现报警信号，同时驱动相关设备（用发光二极管代替）。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）5第三章硬件电路设计系统电路的功能主要包括多点温度测试及其相关处理，实时显示温度信息，报警及相关设备驱动。硬件设计主要包括以下几个模块主控电路，键盘以及显示电路，温度测试电路，报警电路。下面对电路分模块进行说明31主控电路主控电路采用89C52单片机进行运算和控制。单片机89C52具有低电压供电和体积小等特点。利用单片机编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。具体电路如图AT89C52是由ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机片内含8KBYTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256BYTES。的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）6处理器（CPU）和FLASH由存储单元，功能强大AT89C52单片适用于许多较为复杂控制应用场合。311主要性能参数与MCS51产品指令和引脚完全兼容；8字节可重擦写FLASH闪速存储器；1000次擦写周期；全静态操作0HZ24MHZ；三级加密程序存储器；256X8字节内部RAM；32个可编程I/0口线；3个16位定时计数器；8个中断源；可编程串行UART通道；低功耗空闲和掉电模式。312功能特性AT89C52提供以下标准功能8字节FLASH闪速存储器，256字竹内部RAM,32个I/O口线，3个16位定时计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至OHZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电上作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时计数器串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。本设计先利用单片机读取数字传感器DS18B20的相关信息及数据，然后经过CUP处理，可将温度通过1602LCD显示器进行显示。同时89C52单片机还可可驱动蜂鸣器报警，并驱动相关设备（用发光二极管代替）。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）732键盘本设计键盘是由机械触点组成的。它是单片机系统中最常用的输入设备，用户能通过键盘向单片机输入指令。本设计单片机系统中采用非编码键盘，非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。设计中共用到6个按键，功能分别为位确认键、效验功能键、报警温度上下限设置功能键、加号键、减号键和复位键。33显示电路显示电路采用1602LCD显示器，P0口接上拉电阻后，直接接LCD显示器。3311602LCD主要技术参数显示容量162个字符芯片工作电压4555V工作电流20MA50V模块最佳工作电压50V字符尺寸295435WHMM信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）8332引脚功能说明3331602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表所示序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回0000000013置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L6置功能00001DLNF7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）98置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容指令1清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2光标复位，光标返回到地址00H。指令3光标和显示模式设置I/D光标移动方向，高电平右移，低电平左移S屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4显示开关控制。D控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5光标或显示移位S/C高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6功能设置命令DL高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N低电平时为单行显示，高电平时双行显示F低电平时显示5X7的点阵字符，高电平时显示5X10的点阵字符。指令7字符发生器RAM地址设置。指令8DDRAM地址设置。指令9读忙信号和光标地址BF为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10写数据。指令11读数据。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）10与HD44780相兼容的芯片时序表如下读状态输入RSL，R/WH，EH输出D0D7状态字写指令输入RSL，R/WL，D0D7指令码，E高脉冲输出无读数据输入RSH，R/WH，EH输出D0D7数据写数据输入RSH，R/WL，D0D7数据，E高脉冲输出无读写操作时序如图所示1602LCD的RAM地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）11块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图是1602的内部显示地址。图1602LCD内部显示地址数据指针设置为80H地址码（027H,4067H）例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H）10000000B80H11000000BC0H。334显示电路硬件图信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）1234温度测试电路这里我们用到温度芯片DS18B20。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式。测温分辨率可达00625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为55C125C，在1085C范围内,精度为05C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。341DS18B20内部结构（1）DS18B20的内部结构如下图所示。DS18B20内部结构图DS18B20有4个主要的数据部件64位激光ROM。64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8位家族代码28H组成。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）13温度灵敏元件。非易失性温度报警触发器TH和TL。可通过软件写入用户报警上下限值。配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。DS18B20在0工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值，其各位定义如图所示。TMR1R011111MSBDS18B20配置寄存器结构图LSB其中，TM测试模式标志位，出厂时被写入0，不能改变；R0、R1温度计分辨率设置位，其对应四种分辨率如下表所列，出厂时R0、R1置为缺省值R01，R11（即12位分辨率），用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。配置寄存器与分辨率关系表R0R1温度计分辨率/BIT最大转换时间/US00993750110187510113751112750（2）高速暂存存储器高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如下图所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如图所示。对应的温度计算当符号位S0时，直接将二进制位转换为十进制；当S1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。温度低位温度高位THTL配置保留保留保留8位CRCLSBDS18B20存储器映像图MSB温度值格式图DS18B20温度数据表信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）142322212021222324MSBLSBSSSSS262524典型对应的温度值表温度/二进制表示十六进制表示1252506251012505005101252506255500000111110100000000000110010001000000001010001000000000000010000000000000000000111111111111100011111111010111101111111001101111111111001001000007D0H0191H00A2H0008H0000HFFF8HFF5EHFE6FHFC90HDS18B20最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20的数据I/O均由同一条线来完成。342硬件连接电路如下图本系统为多点温度测试。DS18B20采用外部供电方式，理论上可以在一根数信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）15据总线上挂256个DS18B20，但时间应用中发现，如果挂接25个以上的DS18B20仍旧有可能产生功耗问题。另外单总线长度也不宜超过80M，否则也会影响到数据的传输。在这种情况下我们可以采用分组的方式，用单片机的多个I/O来驱动多路DS18B20。在实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/O口线直接和电源相连，起到上拉的作用。343对DS18B20的设计，需要注意以下问题（1）对硬件结构简单的单线数字温度传感器DS18B20进行操作，需要用较为复杂的程序完成。编制程序时必须严格按芯片数据手册提供的有关操作顺序进行，读、写时间片程序要严格按要求编写。尤其在使用DS18B20的高测温分辨力时，对时序及电气特性参数要求更高。（2）有多个测温点时，应考虑系统能实现传感器出错自动指示，进行自动DS18B20序列号和自动排序，以减少调试和维护工作量。（3）测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。DS18B20在三线制应用时，应将其三线焊接牢固；在两线应用时，应将VCC与GND接在一起，焊接牢固。若VCC脱开未接，传感器只送850的温度值。（4）实际应用时，要注意单线的驱动能力，不能挂接过多的DS18B20，同时还应注意最远接线距离。另外还应根据实际情况选择其接线拓扑结构。35报警电路报警电路为采用蜂鸣器报警，报警同时驱动相关设备（用发光二极管代替）。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）16351蜂鸣器发声元件，在其两端施加直流电压（有源蜂鸣器）就可以发声，其主要参数是外形尺寸、发声方向、工作电压、工作频率、工作电流、驱动方式（直流/方波）等。352三极管三极管Q1起开关作用，其基极的高电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极低电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。第四章软件设计41概述整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）17通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能和键盘设置选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。42系统程序流程图421主程序主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）18YNNDS18B20初始化中断控制寄存器初始化OK_MEAU显示温度标签和温度单位I/O初始化读DS18B20（0）的温度LCD1602初始化开始LCD1602显示DS18B20（0）温度读DS18B201的温度LCD1602显示DS18B20（1）温度判断两个温度传感器温度是否超出设定的报警温度DS18B20握手标志位PRESENCE是否为0ERROR_MENU显示错误的菜单并报警结束信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）19422中断程序系统的调整报警温度上下限功能和误差修改功能分别利用单片机外部中断请求0和外部中断请求1实现。分别如图1、2图1图2423读温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图3示。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）20图3第五章调试51测试环境及工具测试温度055摄氏度。（模拟多点不同温度值环境）测试仪器标准温度计（055摄氏度）测试方法目测。52测试方法使系统运行，观察系统硬件检测是否正常（包括单片机最小系统，键盘电路，信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）21显示电路，温度测试电路等）。系统自带测试表格数据，观察显示数据是否相符合即可。采用温度传感器和温度计同时测量多点水温变化情况（取温度值不同的多点），目测显示电路是否正常。并记录各点温度值，与实际温度值比较，得出系统的温度指标。53测试结果分析标准温度计（）150202249302353401多点温度检测器（）147199247298351400自检正常，各点温度显示正常。因为芯片是塑料封装，所以对温度的感应灵敏度不是相当高，需要一个很短的时间才能达到稳定。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）22第六章结束语在本次设计中，基本功能完全实现。通过本次设计，使本人对单片机电路知识了解了不少。同时对调试方面的经验也增加了许多。但是在调试过程中遇到许多问题，由于自己能力不足，导致在解决过程中耗费了大量时间。在硬件方面，由于自己电路知识不是很熟悉，导致调试过程中存在很多问题，在这方面耗费的时间非常严重软件方面，整过软件的结构不理想，跳来跳去，虽然能实现功能。但是风格完全没有。主要原因是写的比较少，没有养成先画流程图的习惯。双手放上键盘就写，想到哪写到哪。造成调试的时候状况迭出，在解决BUG的过程中耗费了大量的时间。所以这次设计之后，找出了许多问题，对自己以后的学习和做事习惯起一个很重要的警示作用。要主要知识的积累，同时做事要有调理，有安排。信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）23参考文献1贾振国DS1820及高精度温度测量的实现J电子技术应用，2000（1）58592余永权单片机原理及应用北京电子工业出版社,19973邦田电子电路实用抗干扰技术北京人民邮电出版社，19944DALLASSEMICONDUCTORINC,DS18B20PROGRAMMABLERESOLUTION1WIREDIGITALTHERMOMETER2001Z5曲喜贵电子元件材料手册M北京电子工业出版社，19894224306黄贤武，郑筱霞，曲波等传感器实际应用电路设计M成都电子科技大学出版社，19974107刘君华智能传感器系统M西安西安电子科技大学出版社，19998余永权FLASH单片机原理及应用M北京电子工业出版社，19979邦田电子电路实用抗干扰技术M北京人民邮电出版社，199410周云波由DS18B20单线数字温度计构成的单线多点温度测量系统电子技术应用，19962152011吉鹏,马云峰等微机原理与接口技术M北京高等教育出版社,200112振国DS1820及高精度温度测量的实现J电子技术应用，2000113东耀，汪仁煌数字温度传感器在仓库温度检测系统的应用J传感器世界，2001（12）303314月霞，孙传友DS18B20硬件连接及软件编程J传感器世界，2001（12）252915一线数字温度传感器资料M武汉武汉力源电子有限公司，199616贤武，郑霞，曲波传感器实际应用电路设计M成都电子科技大学出版社，199717伟正单线数字温度传感器的原理与应用1电子技术应用，2000,66668信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）2418DALLAS公司DS18B20数据手册Z19周月霞，孙传友DS18B20硬件连接及软件编程J传感器世界，2001，（12）20单线数字温度传感器资料M武汉武汉力源电子有限公司，199621贾东耀，汪仁煌数字温度传感器在仓库温度检测系统的应用J传感器世界，2001（12）22余永权ATMEL89系列单片机应用技术M北京北京航空航天大学出版社200223胡汉才单片机原理及系统设计M北京清华大学出版社，200224李更祥单总线数字式智能型温度传感器在测控领域中的应用J计算机自动测量与控制，1999，7（3）515325忠梅单片机的C语言应用程序设计M北京北京航空航天大学出版社，1997信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）25附录附录一原理图多点温度检测器原理图信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）26致谢语在本次的设计过程中，要特别感谢徐传忠老师的悉心教导和培养，经过他的耐心指导以及鼓励，让本人在一次一次的困难中挺了过来，最终顺利完成了设计。在此对他表示由衷的感谢信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）27英文翻译DISTRIBUTEDTEMPERATURECONTROLSYSTEMBASEDONMULTISENSORDATAFUSIONABSTRACTTEMPERATURECONTROLSYSTEMHASBEENWIDELYUSEDOVERTHEPASTDECADESINTHISPAPER,AGENERALARCHITECTUREOFDISTRIBUTEDTEMPERATURECONTROLSYSTEMISPUTFORWARDBASEDONMULTISENSORDATAFUSIONANDCANBUSANEWMETHODOFMULTISENSORDATAFUSIONBASEDONPARAMETERESTIMATIONISPROPOSEDFORTHEDISTRIBUTEDTEMPERATURECONTROLSYSTEMTHEMAJORFEATUREOFTHESYSTEMISITSGENERALITY,WHICHISSUITABLEFORMANYFIELDSOFLARGESCALETEMPERATURECONTROLEXPERIMENTSHOWSTHATTHISSYSTEMPOSSESSESHIGHERACCURACY,RELIABILITY,GOODREALTIMECHARACTERISTICANDWIDEAPPLICATIONPROSPECTKEYWORDSDISTRIBUTEDCONTROLSYSTEMCANBUSINTELLIGENTCANNODEMULTISENSORDATAFUSION1INTRODUCTIONDISTRIBUTEDTEMPERATURECONTROLSYSTEMHASBEENWIDELYUSEDINOURDAILYLIFEANDPRODUCTION,INCLUDINGINTELLIGENTBUILDING,GREENHOUSE,CONSTANTTEMPERATUREWORKSHOP,LARGEANDMEDIUMGRANARY,DEPOT,ANDSOON1THISKINDOFSYSTEMSHOULDENSURETHATTHEENVIRONMENTTEMPERATURECANBEKEPTBETWEENTWOPREDEFINEDLIMITSINTHECONVENTIONALTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEMSWEBUILDANETWORKTHROUGHRS485BUSUSINGASINGLECHIPMETERINGSYSTEMBASEDONTEMPERATURESENSORSWITHTHEAIDOFTHENETWORK,WECANCARRYOUTCENTRALIZEDMONITORINGANDCONTROLLINGHOWEVER,WHENTHEMONITORINGAREAISMUCHMOREWIDESPREADANDTRANSMISSIONDISTANCEBECOMESFARTHER,THEDISADVANTAGESOFRS485BUSBECOMEMOREOBVIOUSINTHISSITUATION,THETRANSMISSIONANDRESPONSESPEEDBECOMESLOWER,THEANTIINTERFERENCEABILITYBECOMESWORSETHEREFORE,WESHOULDSEEKOUTANEWCOMMUNICATIONMETHODTOSOLVETHEPROBLEMSPRODUCEDBYRS485BUSDURINGALLTHECOMMUNICATIONMANNERS,THEINDUSTRIALCONTROLORIENTEDFIELDBUSTECHNOLOGYCANENSURETHATWECANBREAKTHROUGHTHELIMITATIONOFTRADITIONALPOINTTOPOINTCOMMUNICATIONMODEANDBUILDUPAREALDISTRIBUTEDCONTROLANDCENTRALIZEDMANAGEMENTSYSTEMASASERIALCOMMUNICATIONPROTOCOLSUPPORTINGDISTRIBUTEDREALTIMECONTROL,CANBUSHASMUCHMOREMERITSTHANRS485BUS,SUCHASBETTERERRORCORRECTIONABILITY,BETTERREALTIMEABILITY,LOWERCOSTANDSOONPRESENTLY,ITHASBEENEXTENSIVELYUSEDINTHEIMPLEMENTATIONOFDISTRIBUTEDMEASUREMENTANDCONTROLDOMAINSWITHTHEDEVELOPMENTOFSENSORYTECHNOLOGY,MOREANDMORESYSTEMSBEGINTO信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）28ADOPTMULTISENSORDATAFUSIONTECHNOLOGYTOIMPROVETHEIRPERFORMANCESMULTISENSORDATAFUSIONISAKINDOFPARADIGMFORINTEGRATINGTHEDATAFROMMULTIPLESOURCESTOSYNTHESIZETHENEWINFORMATIONSOTHATTHEWHOLEISGREATERTHANTHESUMOFITSPARTS345ANDITISACRITICALTASKBOTHINTHECONTEMPORARYANDFUTURESYSTEMSWHICHHAVEDISTRIBUTEDNETWORKSOFLOWCOST,RESOURCECONSTRAINEDSENSORS2DISTRIBUTEDARCHITECTUREOFTHETEMPERATURECONTROLSYSTEMTHEDISTRIBUTEDARCHITECTUREOFTHETEMPERATURECONTROLSYSTEMISDEPICTEDINTHEFIGURE1ASCANBESEEN,THESYSTEMCONSISTSOFTWOMODULESSEVERALINTELLIGENTCANNODESANDAMAINCONTROLLERTHEYAREINTERCONNECTEDWITHEACHOTHERTHROUGHCANBUSEACHMODULEPERFORMSITSPARTINTOTHEDISTRIBUTEDARCHITECTURETHEFOLLOWINGISABRIEFDESCRIPTIONOFEACHMODULEINTHEARCHITECTURE31MAINCONTROLLERASTHESYSTEMSMAINCONTROLLER,THEHOSTPCCANCOMMUNICATEWITHTHEINTELLIGENTCANNODESITISDEVOTEDTOSUPERVISEANDCONTROLTHEWHOLESYSTEM,SUCHASSYSTEMCONFIGURATION,DISPLAYINGRUNNINGCONDITION,PARAMETERINITIALIZATIONANDHARMONIZINGTHERELATIONSHIPSBETWEENEACHPARTWHATSMORE,WECANPRINTORSTORETHESYSTEMSHISTORYTEMPERATUREDATA,WHICHISVERYUSEFULFORTHEANALYSISOFTHESYSTEMPERFORMANCE32INTELLIGENTCANNODEEACHINTELLIGENTCANNODEOFTHETEMPERATURECONTROLSYSTEMINCLUDESFIVEUNITSMCUASINGLECHIP,A/DCONVERSIONUNIT,TEMPERATUREMONITORINGUNITSENSORGROUP,DIGITALDISPLAYUNITANDACTUATORSACOOLINGUNITANDAHEATINGUNITTHEOPERATINGPRINCIPLEOFTHEINTELLIGENTCANNODEISDESCRIBEDASFOLLOWSINTHEPRACTICALAPPLICATION,WEDIVIDETHEREGIONOFTHECONTROLOBJECTIVEINTOMANYCELLS,ANDLAYTHEINTELLIGENTCANNODESINSOMEOFTHETYPICALCELLSINEACHNODE,MCUCOLLECTSTEMPERATUREDATAFROMTHETEMPERATUREMEASUREMENTSENSORGROUPSWITHTHEAIDOFTHEA/DCONVERSIONUNITSIMULTANEOUSLY,ITPERFORMSBASICDATAFUSIONALGORITHMSTOOBTAINAFUSIONVALUEWHICHISMORECLOSETOTHEREALONEANDTHEDIGITAL信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）29DISPLAYUNITDISPLAYSTHEFUSINGRESULTOFTHENODETIMELY,SOWECANUNDERSTANDTHEENVIRONMENTTEMPERATUREINEVERYCONTROLCELLSEPARATELYBYCOMPARINGTHEFUSIONVALUEWITHTHESETONEBYTHEMAINCONTROLLER,THEINTELLIGENTCANNODECANIMPLEMENTTHEDEGENERATIVEFEEDBACKCONTROLOFEACHCELLTHROUGHENABLINGTHECORRESPONDINGHEATINGORCOOLINGDEVICESIFTHEFUSIONRESULTISBIGGERTHANTHESETVALUEINTHESPECIALINTELLIGENTCANNODE,THECOOLINGUNITWILLBEGINTOWORKONTHECONTRARY,IFTHEFUSIONRESULTISLESSTHANTHESETVALUEINTHENODETHEHEATINGUNITWILLBEGINTOWORKBYTHISMEANSWECANNOTONLYMONITORTHEENVIRONMENTTEMPERATURE,BUTALSOCANMAKETHECORRESPONDINGACTUATORWORKSOASTOREGULATETHETEMPERATUREAUTOMATICALLYATTHESAMETIMEEVERYCANNODEISABLETOSENDDATAFRAMETOTHECANBUSWHICHWILLNOTIFYTHEMAINCONTROLLERTHETEMPERATUREVALUEINTHECELLSOTHATCONTROLLERCANCONVENIENTLYMAKEDECISIONSTOMODIFYTHEPARAMETERORNOTSINCETHECANNODESCANREGULATETHETEMPERATUREOFTHECELLWHERETHEYARE,THETEMPERATUREINTHEWHOLEROOMWILLBEKEPTHOMOGENEOUSWHATSMORE,WECANALSOCONTROLTHEINTELLIGENTNODEBYMODIFYINGTHETEMPERATURESSETTINGVALUEONTHEHOSTPCGENERALLY,THEPROCESSORSONTHESPOTARENOTGOODATCOMPLEXDATAPROCESSINGANDDATAFUSING,SOITBECOMESVERYCRITICALHOWTOCHOOSEASUITABLEDATAFUSIONALGORITHMFORTHESYSTEMINTHEPOSTERIORSECTION,WEWILLINTRODUCEADATAFUSIONMETHODWHICHISSUITABLEFORTHEINTELLIGENTCANNODES。4MULTISENSORDATAFUSIONTHEAIMTOUSEDATAFUSIONINTHEDISTRIBUTEDTEMPERATURECONTROLSYSTEMISTOELIMINATETHEUNCERTAINTY,GAINAMOREPRECISEANDRELIABLEVALUETHANTHEARITHMETICALMEANOFTHEMEASUREDDATAFROMFINITESENSORSFURTHERMORE,WHENSOMEOFTHESENSORSBECOMEINVALIDINTHETEMPERATURESENSORGROUPS,THEINTELLIGENTCANNODECANSTILLOBTAINTHEACCURATETEMPERATUREVALUEBYFUSINGTHEINFORMATIONFROMTHEOTHERVALIDSENSORS41CONSISTENCYVERIFICATIONOFTHEMEASUREDDATADURINGTHEPROCESSOFTEMPERATUREMEASUREMENTINOURDESIGNEDDISTRIBUTEDTEMPERATURECONTROLSYSTEM,MEASUREMENTERRORCOMESINTOBEINGINEVITABLYBECAUSEOFTHEINFLUENCEOFTHEPAROXYSMALDISTURBORTHEEQUIPMENTFAULTSOWESHOULDELIMINATETHECARELESSMISTAKEBEFOREDATAFUSIONWECANELIMINATETHEMEASUREMENTERRORSBYUSINGSCATTERDIAGRAMMETHODINTHESYSTEMEQUIPPEDWITHLITTLEAMOUNTOFSENSORSPARAMETERSTOREPRESENTTHEDATADISTRIBUTIONSTRUCTUREINCLUDEMEDIANTM,UPPERQUARTILENUMBERFV,LOWERQUARTILENUMBERFLANDQUARTILEDISPERSIONDFITISSUPPOSEDTHATEACHSENSORINTHETEMPERATURECONTROLSYSTEMPROCEEDSTEMPERATUREMEASUREMENTINDEPENDENTLYINTHESYSTEM,THEREAREEIGHTSENSORSINEACHTEMPERATURESENSORGROUPOFTHEINTELLIGENTCANNODESOWECANOBTAINEIGHTTEMPERATUREVALUESINEACHCANNODEATTHESAMETIMEWEARRANGETHECOLLECTEDTEMPERATUREDATAINASEQUENCEFROMSMALLTOLARGET1,T2,T8INTHESEQUENCE,T1ISTHELIMITINFERIORANDT8ISTHELIMITSUPERIOR信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）30WEDEFINETHEMEDIANTMAS1THEUPPERQUARTILEFVISTHEMEDIANOFTHEINTERVALTM,T8THELOWERQUARTILENUMBERFLISTHEMEDIANOFTHEINTERVALT1,TMTHEDISPERSIONOFTHEQUARTILEIS（2）WESUPPOSETHATTHEDATAISANABERRATIONONEIFTHEDISTANCEFROMTHEMEDIANISGREATERTHANADF,THATIS,THEESTIMATIONINTERVALOFINVALIDDATAIS3INTHEFORMULA,AISACONSTANT,WHICHISDEPENDENTONTHESYSTEMMEASUREMENTERROR,COMMONLYITSVALUEISTOBE05,10,20ANDSOONTHERESTVALUESINTHEMEASUREMENTCOLUMNARECONSIDEREDASTOBETHEVALIDONESWITHCONSISTENCYANDTHESINGLECHIPINTHEINTELLIGENTCANNODEWILLFUSETHECONSISTENTMEASUREMENTVALUETOOBTAINAFUSIONRESULT5TEMPERATUREMEASUREMENTDATAFUSIONEXPERIMENTBYAPPLYINGTHEDISTRIBUTEDTEMPERATURECONTROLSYSTEMTOAGREENHOUSE,WEOBTAINANARRAYOFEIGHTTEMPERATUREVALUESFROMEIGHTSENSORSASFOLLOWSTHEMEANVALUEOFTHEEIGHTMEASUREMENTTEMPERATURERESULTISCOMPARINGTHEMEANVALUE8TWITHTHETRUETEMPERATUREVALUEINTHECELLOFTHEGREENHOUSE,WECANKNOWTHATTHEMEASUREMENTERRORIS05AFTERWEELIMINATETHECARELESSERRORFROMTHEFIFTHSENSORUSINGTHEMETHODINTRODUCEDBEFORE,WECANOBTAINTHEMEANVALUEOFTHERESTSEVENDATA7T296,THEMEASUREMENTERRORIS04THESEVENRESTCONSISTENTSENSORCANBEDIVIDEDINTOTWOGROUPSWITHSENSORS1,S3,S7INTHEFIRSTGROUPANDSENSORS2,S4,S6,S8INTHESECONDONETHEARITHMETICALMEANOFTHETWOGROUPSOFMEASUREDDATAANDTHESTANDARDDEVIATIONAREASFOLLOWSRESPECTIVELYACCORDINGTOFORMULA13,WECANEDUCETHETEMPERATUREFUSIONVALUEWITHTHESEVENMEASUREDTEMPERATUREVALUE信息科学与工程学院2011届本科毕业设计（论文）31THEERROROFTHEFUSIONTEMPERATURERESULTIS03ITISOBVIOUSTHATTHEMEASUREMENTRESULTFROMDATAFUSIONISMORECLOSETOTHETRUEVALUETHANTHATFROMARITHMETICALMEANINTHEPRACTICALAPPLICATION,THEMEASUREDTEMPERATUREVALUEMAYBEV