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数字化温度场测量系统设计
　　摘 要:设计了一个数字化温度场,该系统可以对三维空间温度进行多点分布式,并对单总线系统通讯的可靠性进行了分析和实验。采用了数字集成,具有测量误差小、分辨率高、抗干扰能力强、成本低等特点。该系统适合于测温点多,测量空间范围大,测量实时性强,数据处理量大的场合。
　　1 引言
　　本采用了近年来出现的半导体智能[1],它的内部是一个智能化的测温(微处理器),可以直接将温度信号转换成数字信号传送给下位机(单片机);它还可以将数个传感器用单总线的形式连接在一起, 进行远距离的测量。具有测温点多, 测量电路简单,占用计算机 I/O 口少,测量速度快,测量精度和分辨率高、抗干扰能力强、成本低的特点。上位机采用组态软件建立实时数据库,具有实时数据和历史数据显示管理功能。
　　本项目研究的目的是测量一个有限空间内气体或液体的温度场数据[2] [3],并将采集的实时数据传送给计算机(上位机),保存在数据库中。为分析气体或液体温度场的变化规律,以及进行温度控制提供了一个智能化应用平台。该实验系统可以应用在热力学的实验教学中,也可以应用于电冰箱、空调机制冷系统温度场分布的研究, 以及应用在中央空调的节能与计费, 大型冷冻库和粮食仓库温度中[4]。
　　2 系统硬件设计
　　2.1 系统设计要求
　　本文以有限空间内的空气温度测量为例。设计在该空间内均匀分布有 64 个测温点,为了能准确描述温度场的空间分布,要求该系统能对所有测温点进行同步测量,测量周期为 30 秒,测量温度分辨率为0.5℃,测量温度范围-30～+100℃。
　　2.2 智能
　　本系统采用的是美国DALLAS 公司生产的数字式智能 DS18B20。该传感器的特点是:采用DALLAS 公司独特的单总线技术,可以直接与单片机I/O 口连接,单片机可以通过单总线将操作命令字发送给传感器,也可以从传感器中读出测量的温度数据;测温范围是 -55～+125℃,其分辨率可以通过编程的方法设定,分辨率的范围是0.5～0.0625℃;温度/ 数字量转换时间为94ms～750ms,分辨率越高转换时间也越长;该传感器内部有一个 6 4 位经过激光修正的只读存储器ROM,其中产品系列号占 8 位,产品序号占 48 位,每一个传感器只有一个唯一的产品序号,适合于在单总线上挂接多片DS18B20 传感器。
　　单总线是一种具有一个总线主机(亦称主CPU)和一个或多个从机(从属器件)的系统, D S l 8 B 2 0 为从机。DSl8B20 有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。通信协议规定了复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1等几种信号的时序。除了应答脉冲,　其余信号均由主CPU控制。主机CPU经过单线接口访问DSl8B20 的工作流程为:对 DSl8B20 进行初始化&ROM 操作命令&存储器(包括便笺式RAM 和E2RAM)操作命令&数据处理。主CPU 对ROM 操作完毕,即发出控制操作命令,使DSl8B20 完成温度测量并将测量结　果存入高速暂存器中,然后读出此结果。
　　2.3 系统硬件设计
　　本文设计了一个单线多点温度监控系统,该系统是由上位机和下位机两大部分组成。
　　下位机完成远程数据采集与控制,它是由单片机和若干个DS18B20 数字电路等组成、可以对64 个(可以扩展至256 个)测温点进行数字化测量。采集的数据通过单总线方式传送给单片机进行数据处理。每个传感器温度测量时间为 0.2s,测量距离50M。DSl8B20 采用独特的&单线(1-Wire)总线&专有技术,可以通过单总线直接与AT89S52 单片机I/O 口相连接, 进行数据传送, 能以数字形式直接输出被测点温度值。对于挂在同一总线上的所有 DS18B20 来说,既要共享总线资源而又不产生通信冲突,这里采用了标识码识别技术。DS18B20 具有全球唯一标识码,其长度为64位,即 8 个字节,可通过标识码匹配来选择传感器,并进行温度读取。当单片机向总线发出某个DS18B20 的标识码时, 总线上所有的器件都将对该标识码进行核对。
　　只有符合匹配的传感器才会响应,并可接收来自微机的调用命令, 而其它的传感器则关闭, 在没有新的复位脉冲到来之前不会响应。DS18B20 标识码可以事先通过另外编写的程序读出, 并存放在单片机程序表格中, 通过查表的方法对已知标识码进行搜索,这样便实现了在单总线上进行多传感器数据通信的目的.
　　在实际应用中,当单总线上所挂 DS18B20 超过8 个时, 就需要解决微处理器的总线驱动问题。图 1 为　DS18B20 与单片机的两种连接方法。为了简单起见, 可通过扩展AT89S52 单片机I/O 口的方法,来增加的数目。例如选用单片机8 位I/O 口作为8 路温度采样通道,每个通道可直接挂8 个DS18B20 传感器,8 个通道一共可以挂 64 个传感器。若温度采集点与单片机距离比较远, 则需增加长线驱动电路来解决。此时, 单片机需要两条I/O线来完成与DS18B20的数据通讯。当远程采集数据时,AT89S52 通过P1.0 经总线驱动器向DS18B20 发送控制命令,DS18B20 根据接受到的不同命令完成传感器识别、温度采集、温度上、下限设定、报警和测温值发送等任务。AT89S52 通过 P1.1 接收由DS18B20 发送来的测温数据。当近距离采集数据时,AT89S52 通过P1.7 可直接与DS18B20 连接(不超过8个),P1.7 既是数据发送口,也是数据接收口。
&&&&&&&& 需要注意的是,连接DS18B20 的总线电缆是有长度限制的。当采用普通信号电缆传输长度超过 50m 时,传送数据将发生错误。当总线电缆改为带屏蔽电缆时,正常通讯距离可达 100m,当采用长线驱动电路通讯距离可加长到150m。长距离数据通讯发生错误的原因主要是由于总线分布电容加大, 使信号波形产生畸变( 上升沿时间变长) , 而无法在规定的时间区间内完成数据的读写操作。为了验证电缆的分布电容对通信的影响,在距单片机 I/O 口不同位置处分别接入不同容量的电容器进行通信实验。实验表明: 分布电容越大误码率越高。为了减小分布电容的影响,可将单总线与电源线以及地线尽量分离或单独布线; 在器件复位操作中, 若某个器件接触不好、断线或受到干扰时,将没有返回信号使程序进入死循环。因此,在软件设计中采用了容错技术和报警提示。
　3 系统软件设计
　　3.1 下位机程序设计
　　下位机AT89S52 单片机的主要任务有:对全部进行温度转换,温度读取;并将采集的温度数据通过串行口发送给上位机。图2 为单片机温度采集子程序流程图。首先对单总线上的传感器进行初始化,然后发跳过ROM 命令,最后发温度转换命令,此时单总线上的全部传感器同时进行温度转换。这样一方面减少了温度转换的时间,另一方面使系统采集的数据为同一时刻的温度,提高了数据的时效性。又因为在单总线上有不同的传感器, 所以温度的读取只能每次读取一个传感器。注意的是:每次读取温度的过程还要先对单总线上的传感器进行初始化;再发符合 ROM 命令,接着发某一个传感器的 64 位标识码,只有 64 位标识码全部符合的传感器才会被选中;此时单片机发读温度命令,读出该传感器的温度值。如果系统出错,没有一个传感器符合该标识码, 则程序返回重新进行初始化。需要说明的是:　每个传感器对应的标识码是通过专门编写的读标识码程序读出, 并存放在单片机程序的数据表中, 此时单总线上只能挂一个传感器。
　　3.2 上位机软件设计
　　上位机采用 MCGS 组态软件 建立了实时数据库。可以实现在线监控和显示所有测温点实时和历史温度值; 实时温度曲线和历史温度曲线显示以及数据打印等功能。这里为测量的温度场建立了一个三维空间坐标(见图 3 温度场三维空间坐标),每一个坐标的单位长度为 1 米,每间隔 1 米安装一个,每一个坐标安装 4 个传感器,三维空间共安装 4 & 4 & 4=64 个。设每一个的编号就是它的三维空间坐标, 如编号 4 1 0 表示它的坐标为 X = 4 m 、Y=1m、Z=0m.
　　应用 MCGS 组态软件设计了系统管理、历史、数据、数据显示、报警数据等一级菜单。系统管理菜单可以对用户窗口进行设置和系统退出。
　　历史数据菜单可以显示所有传感器的历史温度值,　温度测量周期用户可以设置,保留历史温度值的时间区间也可以设置。进入数据显示菜单中,可以看到 4 个窗口, 即温度场历史数据窗口和实时数据窗口, 温度场历史温度曲线和实时温度曲线,这里显示的是系统最高温度和最低温度数据和曲线。本系统对测量的温度值设置了上、下限报警值,当某传感器测量的温度值达到报警值时,将会在数据报警菜单中显示出传感器的编号(即坐标),报警时的温度值,报警开始时间和报警结束时间,以及系统对报警信号是否作出过应答.
　　单片机与上位机的串行通讯可以有两种方法,一种方法是采用RS232 串口通讯,虽然RS232 通讯距离只有15 米左右,但DS18B0 与单片机的单总线通讯可以达到100 米;另一种方法是采用RS485 串口通讯标准,单片机与上位机的通讯距离可以达到 1000 米以上。这里采用了RS232 串口通讯。
　　4 结束语
　　本系统采用了新型智能化半导体;采用了单总线多点远程数据采集系统。它可以将传感器直接与计算机(单片机)连接,传感器能以数字形式直接输出被测点温度值,以单线(一条线)形式远程传送若干测温点数据给单片机。具有测温点多, 测量电路简单, 占用计算机 I/O 口少,测量速度快,测量精度和分辨率高、抗干扰能力强、成本低的特点。本系统经实际使用,工作稳定可靠, 取得了良好的效果。
　　参考文献:
　　[1] 沙占友.智能化集成原理与应用[M],北京:机械工业出版社,2002,7.
　　[2] 郁翔,赵学增.数字DS18B20在温度场测试中的应用[J],导弹与航天运载技术,-58.
　　[3] 何东坡,任贵波,韩春鹏.DS18B20在季冻土区公路路基温度场测量中的应用[J],电子技术应用,-51.
　　[4] 文哲雄,罗中良.单总线多点分布式温度监控系统的设计[J],微计算机信息,-65
　　作者简介: 文哲雄, 男, 副教授, 研究方向: 传感技术与智能控制
[整理编辑：中国测控网]
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All Rights Reserved 版权所有求教高手教我～EUI下，如何调整TMW显示数字大小，谢谢！昨天整到半夜两点，没搞定～
这两天从大脚过度到EUI，慢慢摸索中。TMW是我从原来的使用中复制字符串过来的。结果技能框里各种数字显示好大[s:ac:中枪]占满了格子～想调小，整到半夜两点[s:ac:哭1]，没整明白～求前辈指导，先谢谢啦[s:ac:赞同]
下个omnicc配合TMW试试
[quote][pid=18569,1]Reply[/pid] [b]Post by [uid=9559049]zzhengwei[/uid] ( 09:30):[/b]下个omnicc配合TMW试试[/quote]谢谢亲~~你说的方法不行,但还是谢谢回复早上自己又折腾了半天,搞定了.方法写出来,如果有别的玩家也有类似问题 可以参考下eui基本设置(第一项里)禁用omnicc..禁用wow自带数字提示(这项也好像是在tmw里)然后tmw里边对任何技能监控,右边勾选 eui数字显示就这样,ok了...因为我下的tmw是在eui整合插件包基础上下载的
可能跟公版的不太一样 这么弄就搞定了[s:ac:blink]
[b]Reply to [pid=18569,1]Reply[/pid] Post by [uid=]danceandsnow[/uid] ( 10:26)[/b]我是禁用EUI自带开omnicc[s:ac:怕]
[s:ac:呆] 你导入的是别人的字符串。很可能那个人是不用eui的。所以他的计时器数字应该不是eui的。所以你可以试试 把tmw 每个图标 设置里的 “显示计时器数字”勾勾去掉把“现实el&&vui计时器”勾勾勾上。然后重置以下试试。我eui 第一次用tmw的时候也发现这样的问题。当时就是这么解决的。[img]./mon_/367_54f9.png[/img]导读：成都航空职业技术学院，数字化测量技术，班级：113342学号：130712姓名：肖邦时间：日数字化，一、测量，测量是按照某种规律，测量是对非量化实物的量化过程，测量指将被测量与具有计量单位的标准量在数值上进行比较，1．测量的客体即测量对象：主要指几何量，以便进行测量，在角度测量中以度、分、秒为单位，3．测量方法：指在进行测量时所用的按类叙述的一组操作逻辑次序，对几何量的测量 成都航空职业技术学院 航空制造工程系 数 字 化 测 量 技 术
班级：113342 学号：130712 姓名：肖邦 时间：日 数字化测量技术 一、测量 测量是按照某种规律，用数据来描述观察到的现象，即对事物作出量化描述。测量是对非量化实物的量化过程。 在机械工程里面，测量指将被测量与具有计量单位的标准量在数值上进行比较，从而确定二者比值的实验认识过程。 1．测量的客体即测量对象：主要指几何量，包括长度、面积、形状、高程、角度、表面粗糙度以及形位误差等。由于几何量的特点是种类繁多，形状又各式各样，因此对于他们的特性，被测参数的定义，以及标准等都必须加以研究和熟悉，以便进行测量。 2．计量单位：我国国务院于日颁发的《中华人民共和国计量管理条例（试行）》第三条规定中重申：“我国的基本计量制度是米制（即公制），逐步采用国际单位制。”日正式公布中华人民共和国法定计量单位，确定米制为我国的基本计量制度。在长度计量中单位为米（m），其他常用单位有毫米（mm）和微米（μm）。在角度测量中以度、分、秒为单位。 3．测量方法：指在进行测量时所用的按类叙述的一组操作逻辑次序。对几何量的测量而言，则是根据被测参数的特点，如公差值、大小、轻重、材质、数量等，并分析研究该参数与其他参数的关系，最后确定对该参数如何进行测量的操作方法。 4．测量的准确度：指测量结果与真值的一致程度。由于任何测量过程总不可避免地会出现测量误差，误差大说明测量结果离真值远，准确度低。因此，准确度和误差是两个相对的概念。由于存在测量误差，任何测量结果都是以一近似值来表示。 二、数字化测量 数字化测量技术是在21世纪自动化、信息化高速发展过程中，根据高精度、快速、自动化、复杂对象、动态等测量要求而产生和发展起来的一项高新科学技术。其基本内容是首先将连续变化的被测模拟量转换成离散的数字量，再经过数据采集、计数、编码、数据传输与存储，最后完成数据处理、图像处理、显示及打印工作。
数字化测量原理、方法及仪器结构等方面完全不同于传统的指针式仪表。它具有测量速度快、精确度高、操作方便等优点。尤其重要的是，数字化测量将被测量转换成数字量后，可直接送到计算机中进行数据处理或实时控制。
数字化测量所涉及的应用领域非常广泛，既有智能传感器与检测电路，又有数字化仪表、智能仪器、智能传感器系统、数据采集系统和测控系统。目前，数字化测量技术已被广泛用于工业、交通、通信、军事、金融、文教、家庭等各个领域，成为高精度、高速率、高抗扰、实时测量及自动控制的最佳选择和可靠保证，大大提高了整个测量技术的水平。
数字化测量技术的发展与电子技术、计算机的发展密切相关，特别是半导体技术的发展不断提供各种优良的元器件，大大促进了数字化测量技术的进步。自1952年世界上第一台数字电压表问世以来，数字仪表所用的器件经历了由电子管、晶体管、集成电路到大规模集成电路、专用集成电路的演变历程。70年代由于微处理器和微型计算机的出现，使仪器仪表发生了革命性的变化。微处理器或微计算机装在仪器中，参与测量控制和数据处理，大大改变了仪器的面貌，扩展了仪器的功能，提高了各项性能指标。这就是近年来发展起来的微机化仪器，或称之为智能仪器。 三、测量设备 在几何量测量中，按用途和特点可将它分为以下几种 1．实物量具 它是指在使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的量具。如量块、直角尺、各种曲线样板及标准量规等。 2．极限量规 它是指一种没有刻度的专用检验工具，用这种工具不能得出被检验工件的具体尺寸，但能确定被检验工件是否合格，如光滑极限量规、螺纹极限量规等。 3．显示测量仪器 它是指显示值的测量仪器。其显示可以是模拟的（连续或非连续）或数字的，可以是多个量值同时显示，也可提供记录。如模拟电压表、数字频率计、千分尺等。 4．测量系统 它是指组装起来进行特定测量的全套测量仪器和其它设备，测量系统可以包含实物量具。固定安装着的测量系统称为测量装备。
几何量测量仪器根据构造上的特点还可以分为以下几种。 1．游标式测量仪器 如游标卡尺。游标高度尺及游标量角器等。 2．微动螺旋副式测量仪器 如外径千分尺、内径千分尺及公法线千分尺等。 3．机械式测量仪器 如百分表、千分表、杠杆比较仪、扭簧比较仪及三坐标测量机等。 4．光学机械式测量仪器 如光学计、测长仪、投影仪、接触干涉仪、干涉显微镜、光切显微镜、工具显微镜及测长机等。 5．气动式测量仪器 如流量计式、气压计式等。 6．电学式测量仪器 如电接触式、电感式、电容式、磁栅式、电涡流式及感应同步器等。 7．光电式测量仪器 如激光干涉仪、激光准直仪、激光丝杆动态测量、光栅式测量仪以及影像测量仪等。 包含总结汇报、人文社科、IT计算机、办公文档、计划方案、党团工作、教程攻略、文档下载、工作范文以及数字化测量技术等内容。
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