成都学院学士学位论文（设计）
廉，并且在测量真实物体的温度时较准确。但是由于传感器器件的热惯性的影响，测量温度时的响应时间长，对于一些热容量较小的物体，接触式难以测得精准温度，并且如果测量物体带有腐蚀性，或物体温度过高，或物体的移动速度过快，使用接触式都难以准确的测量物体温度。另外有一种非接触式的测量温度的方法，该方法的原理是通过物体向外辐射的能量来测量实际物体的温度的，这种方法的最大优点是可以不破坏测量的温场，可以测量腐蚀性物体，可以测量高温物体，可以测量热容量小的物体，可以测量快速移动的一系列物体。但同时这种方法也不是完美的，它也有一些缺点，此种测量系统的结构复杂，并且价格昂贵。因此，在实际的温度测量时，我们不能草率的决定采用哪种温测系统，我们应该根据实际的温测需求来进行温度测量的方法的选择，在满足测温需求的同时尽可能降低成本。
温度调控技术目前根据控制目标标准可以分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪是指温度控制系统根据设定好的目标温度曲线随着时间的变化而变化的调节目标温度，这种温度调控技术在实际的工程中是经常遇到的，例如在生物工程中的发酵问题，化学工厂中的化学反应中，以及在冶金工业中的温度控制都属于这一类；横值温度控制系统是指被控制的温度唯一固定值，不随着时间的变化而变化目标温度，同时要求温度的幅值波动要在一定的范围之内，不允许超过范围极限。
1.3 本文实现的技术指标和功能
温度测量及调控系统，利用红外温度传感器测量环境温度，将温度采集采集到控制系统内，控制器处理信息数据，LED显示温度，控制电机速度来进行降温，通过按键进行温度设定，进行智能温度控制。 1.4 本文的章节安排
本论文以五章来阐述自己所做的工作，其中各章节的大致安排如下：
第一章为绪论，主要介绍了课题的研究背景与意义、温度测控的发展历史和研究现状以及技术指标和功能。
第二章为系统的总体方案设计，介绍了系统应该完成的功能，概括了系统的设计思想，并给出系统的总体方案设计。
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第三章为系统硬件简介，主要说明了温度测控系统中涉及到的硬件原理。 第四章为系统软件设计,这是本文最重要的部分。主要内容有温度采集，并进行温度显示，以及温度设置和温度调节等。
第五章为系统调试运行结果，主要展示了系统实现的整体功能。
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第二章 系统总体方案设计
2.1 虚拟信号发生器功能简介
根据实际需要，本系统主要完成以下功能: 1、利用红外温度传感器采集温度数据 2、通过LED进行温度显示 3、通过键盘进行温度设定
4、通过PWM驱动调节风扇，进行温度控制 2.2 虚拟信号发生器的总体方案设计
本设计的整体思路是：本系统以51单片机为控制核心，将红外温度传感器检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机进行处理，同时利用LED数码管进行温度的显示。同时采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速。并通过一个按键实现智能控制和固定转速切换。系统结构框图如图2-1所示。
红外传感器温度采集 按键温度设定 STC89C51RC 温度显示LED PWM电机驱动 电动风扇调节温度 图2-1 系统结构框图 2.3 本章小结
本章只是从总体的思路上进行了一个大体的介绍，分析了其中每个部分的功能
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作用，为今后的具体涉及做好了基本的框架，其中并没有涉及到过多的技术内容，下面将从硬件和软件两部分进行详细的介绍。
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第三章 系统硬件简介
3.1 系统硬件设计规划 3.1.1 温度传感器的选择
在本设计中，温度传感器的选择有以下四种方案：
方案一：将热敏电阻作为温度检测的核心，热敏电阻的阻值会随着物体温度的变化而变化，在经过信号通过功率放大器电路将信号放大，进而可产生较大的电压信号最后通过模数转换芯片ADC0809将电压信号模拟量转化为数字信号输入单片机处理。
方案二：采用模拟式的集成温度传感器LM35作为温度检测的核心元件，经模数转换芯片ADC0809将微弱电压变化信号转化为数字信号输入单片机处理。
方案三：采用温度传感器DS18B20作为温度采集的核心器件，通过单片机与其进行串口通信可采集数字温度数据
方案四：采用红外温度传感器TN901,通过串口通信可以采集温度数据。 对于方案一，采用热敏电阻作为温度检测元件，有价格便宜，元件易购的优点，但热敏电阻对温度的细微变化不太敏感，在信号采集、放大以及转换的过程中还会产生失真和误差，并且由于热敏电阻的R-T关系的非线性，其自身电阻对温度的变化存在较大误差，虽然可以通过一定电路来修正，但这不仅将使电路变得更加复杂，而且在人体所处环境温度变化过程中难以检测到小的温度变化。故该方案不适合本系统。
对于方案二，虽然模拟式集成温度传感器LM35的高度集成化，大大降低了外接放大转化等电路的误差因数，温度误差变得很小，但由于其检测温度结果以电压形式输出，需要使用数模转换芯片ADC0809转换为数字信号，此过程较为繁琐。并且由于LM35对温度变化产生的电压变化较小，系统易受干扰。故该方案不适合本系统。
对于方案三，虽然数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，通过串口可以采集到数字量数据，但如果将DS18B20应用在高精端仪器的温度采集，并且对温度调节的实时性较高的系统中，DS18B20温度传感器的性能就无法达到设计的要求。因此该方案不适合本次系统设计。