一种基于虚拟仿真平台的远程温度控制系统的制作方法

本发明涉及温度控制系统领域，特别涉及一种基于虚拟仿真平台的远程温度控制系统。

背景技术：

远程温度控制无论是在工业生产中，还是人们的日常生活中都起着尤为关键的作用，并且在实验教学中也有广泛的应该，并且对温度控制的精度较高。工业中对金属冶炼，热处理要求极为严格，需要对温度的数据进行严格的监测和控制。同样的在农业生产中也需要对农作物的温室进行温度控制，不过对农作物的温度控制并不严格，对温度控制的精度并不是很高。与传统的仪器相比，虚拟仪器大有不同，虚拟仪器是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，它由软件模块和硬件模块组成。在虚拟仪器中软件模块尤为关键，硬件模块中的功能都需要通过软件控制来实现，所以软件模块是虚拟仪器的核心部分。传统的基于单片机的温度控制系统,用硬件电路上的按键来控制温度有很大的缺点，并且精度低，且不易实现远程，因此，由于它的局限性，已经不能满足人们的日益需求。

因此，发明一种基于虚拟仿真平台的远程温度控制系统来解决上述问题很有必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于虚拟仿真平台的远程温度控制系统，以解决上述背景技术中提出的传统的基于单片机的温度控制系统,用硬件电路上的按键来控制温度有很大的缺点，并且精度低，且不易实现远程的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于虚拟仿真平台的远程温度控制系统，包括单片机、恒温加热片、蜂鸣器、温度传感器和串口通讯，所述单片机的连接端与恒温加热片的连接端双向电连接，所述单片机的连接端与蜂鸣器的连接端双向电连接，所述单片机的连接端与温度传感器的连接端双向电连接，所述单片机的连接端与串口通讯的连接端双向电连接；

所述温度传感器内设置有电源检测、64位ROM和单线接口、第一储存器和控制器、高速缓存寄存器、第二储存器和控制器、温度灵敏元件、低温触发器TL、高温触发器TH和配置寄存器。

可选的，所述单片机为STC89C52单片机。

可选的，所述温度传感器为DS18B20温度传感器。

可选的，所述蜂鸣器采用电磁式蜂鸣器，所述电磁式蜂鸣器由压电蜂鸣器、谐振器、多谐振器、阻抗匹配、外壳和发光二极管六个部分组成。

可选的，所述恒温加热片为PTC恒温加热片。

可选的，所述串口通讯采用的是CH340USB转TTL。

可选的，所述电源检测的输出端与64位ROM和单线接口的输入端电连接，所述第一储存器和控制器的连接端与64位ROM和单线接口的连接端双向电连接。

可选的，所述温度灵敏原件的输出端与高速缓存寄存器的输入端电连接。

可选的，所述电源检测的输出端与64位ROM和单线接口的输入端电连接，所述第一储存器和控制器的连接端与64位ROM和单线接口的连接端双向电连接。

可选的，所述低温触发器TL、高温触发器TH和配置寄存器的连接端均与高速缓存寄存器的连接端双向电连接。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过以温度传感器为信号的采集模块，单片机为主控模块，通过串口通讯与软件开发平台开发的自定义式的控制面板进行连接通讯，实现温度的远程控制，虚拟仪器技术利用高性能的模块化硬件,与软件连接来完成各种测试和控制，利用灵活度高的软件平台创建相应的用户界面，并且通过串口通讯连接硬件，可以完成一个灵敏度和精确度都高的集成系统，摆脱了传统仪器在各个方面的束缚。

附图说明

图1为本发明结构的示意图。

图2为本发明温度传感器的内部结构示意图。

图3为本发明温度控制系统的流程示意图。

图中：1、单片机；2、恒温加热片；3、蜂鸣器；4、温度传感器；5、串口通讯；6、电源检测；7、64位ROM和单线接口；8、第一储存器和控制器；9、高速缓存寄存器；10、第二储存器和控制器；11、温度灵敏元件；12、低温触发器TL；13、高温触发器TH；14、配置寄存器；15、继电器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本发明提供了如图1-3所示的一种基于虚拟仿真平台的远程温度控制系统，包括单片机1、恒温加热片2、蜂鸣器3、温度传感器4和串口通讯5；

由图1所示，单片机1的连接端与恒温加热片2的连接端双向电连接，单片机1为STC89C52单片机，STC89C52RC单片机是由宏晶科技公司所生产，是一款使用51单片机内核、可以跟51单片机兼容、使用方法跟51单片机类似的高性能的CMOS8位单片机，片内具有8Kflash存储器，用户可以即时擦除内部程序并重写内部程序，方便进行编程；但是，本身不具备A/D转换功能以及D/A转换功能；其速度快、安全性能好和高密度等优点使得它在电子行业被广泛应用，同时，还具备防掉电功能，以免突发意外情况下造成不必要的损失；可以通过使用ISP直接的进行编程任务，不需要使用专门的编程器，大大地提高了使用效率，STC89C52RC单片机包含一个8位的微处理器、128KB片内数据存储器RAM、21个特殊功能寄存器SFR、3KB片内程序存储器Flash ROM、64KB可寻址片内外一编址的ROM、64KB可寻址片外的RAM、4个8位并行I/O接口P0-P3、一个全双工通用异步串行接口UART、三个16位的定时器、计数器，具有位操作功能的布尔处理机及位寻址功能的五个中断源、两个优先级的中断控制系统以及片内振荡器和时钟产生电路，恒温加热片2为PTC恒温加热片，PTC加热器具有耐热性低、传热效率高的优点，它是一种自动恒温节能电热器，突出的特点是在安全性能上，在任何使用条件下，都不会出现电热管加热器等表面“红色”现象，造成烧伤、火灾等安全隐患，单片机1的连接端与蜂鸣器3的连接端双向电连接，蜂鸣器3采用电磁式蜂鸣器，电磁式蜂鸣器由压电蜂鸣器、谐振器、多谐振器、阻抗匹配、外壳和发光二极管六个部分组成，电压材料附在金属片上，当压电材料和金属片两端施加电压时，蜂鸣器会因反向电压效应而产生机械变形和声音，电磁式蜂鸣器是以1/2的方波进行驱动发声，电磁式蜂鸣器只要用1.5V的电压就较大的声响，电磁式蜂鸣器和比压电式蜂鸣器在相同的尺寸下，其响应频率可以做的比压电式蜂鸣器的更低一些，单片机1的连接端与温度传感器4的连接端双向电连接，单片机1的连接端与串口通讯5的连接端双向电连接，串口通讯5采用的是CH340USB转TTL，计算机USB端是USB电平，单片机的信号是TTL电平，两者的电平不同是无法进行通讯的,需要通过转换才能实现相互通讯，CH340USB转TTL模块是实现USB电平与TTL电平相互转换的模块，CH340USB转TTL模块以CH340C芯片为核心，内部自带晶振，最高波特率可达2Mbps,软件兼容CH341驱动，过流保护，引出相应的通讯接口与电源接口，通讯接口带有指示灯指示工作状态，通讯稳定，体积小；

单片机1的输入端电连接继电器15的输出端，因为单片机1是一种弱点器件，驱动电流很小，因此需要连接继电器15进行驱动；

由图2，温度传感器4为DS18B20温度传感器，温度传感器4内设置有电源检测6、64位ROM和单线接口7、第一储存器和控制器8、高速缓存寄存器9、第二储存器和控制器10、温度灵敏元件11、低温触发器TL 12、高温触发器TH 13和配置寄存器14，电源检测6的输出端与64位ROM和单线接口7的输入端电连接，第一储存器和控制器8的连接端与64位ROM和单线接口7的连接端双向电连接，第一储存器和控制器8的连接端和第二储存器和控制器10的连接端均与高速缓存寄存器9的连接端双向电连接，温度灵敏原件11的输出端与高速缓存寄存器9的输入端电连接，低温触发器TL 12、高温触发器TH 13和配置寄存器14的连接端均与高速缓存寄存器9的连接端双向电连接，温度传感器DS18B20是由DALLAS半导体公司所生产一款数字化传感器，其优势之一就是其输出的信号是数字信号，并且其优点较多，如体积小，其除去引脚的体积不到5立方毫米，并且其抗干扰能力的比较强，精度也比较高，在工业应用中其不可忽略的优点就是他的经济性，因此其在工业生产中得到广泛应用；

由图3所示，远程温度控制主要由上位机和下位机两个组成部分，上位机利用LABVIEW软件开发平台与下位机通过串口通讯5进行连接，进行数据的传输和转换，从而上位机可以获得下位机所采集的温度数据，下位机采用单片机1，利用温度传感器4采集室内温度，同时上位机也可以通过串口通讯5发送数据到下位机，控制下位机的恒温加热片2，实现远程控制，上位机的控制面板首先设计一个可靠并且安全的登陆界面，然后在登陆界面设置用户名和密码，只有当输入的用户名和密码都正确的情况下，可以安全的使用控制界面，安全进入控制界面后，然后打开串口，系统会通过温度传感器4采集环境实时温度，通过串口通讯模块将温度发送到上位机显示，并且上位机会实时的检测温度的变化，上位机可发送相应的数据控制下位机，打开和关闭加热开关，发送数据到下位机，开始接受下位机采集的温度数据，数据每秒发送一次，当监测到的温度高于40℃，系统会自动开启报警装置，蜂鸣器3报警。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

本实用工作原理：远程温度控制主要由上位机和下位机两个组成部分，上位机利用LABVIEW软件开发平台与下位机通过串口通讯5进行连接，进行数据的传输和转换，从而上位机可以获得下位机所采集的温度数据，下位机采用单片机1，利用温度传感器4采集室内温度，同时上位机也可以通过串口通讯5发送数据到下位机，控制下位机的恒温加热片2，实现远程控制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。