基于石英音叉敏感元件的单总线测温技术研究

摘要

针对目前粮食仓库多点测温技术中布线复杂、温度传感器响应速度慢、精度低、稳定性差等方面的问题，本文采用石英音叉谐振器作为温度敏感元件，提出了一种基于石英音叉敏感元件的单总线测温系统。石英音叉温度传感器将环境温度的变化转换成为频率的变化，并将频率信号传送到从处理器上，从处理器通过处理，将频率信号转换成为温度信号，再通过单总线协议，将温度信号传送至主控制器，从而实现了温度的检测。
　　本论文设计了一种基于石英音叉温度传感器的单总线多点测温系统，系统的硬件部分主要由主节点和从节点两部分组成。其中，主节点采用的是STM32F103VET6处理器，主要用于控制与各从节点之间的通信及数据的处理；从节点由石英音叉温度传感器、振荡电路、分频电路、从处理器以及寄生电源电路组成，寄生电源电路用于为从节点供电，解决了节点供电问题。从处理器采用的是STC15F104E处理器，用于将石英音叉温度传感器传送过来的频率信号转换为温度信号，并将温度信号通过单总线协议传送至主节点，而多个从节点可以通过一根数据线连接到主节点上，由主节点选择与哪个从节点通信。
　　本设计的监测系统采用的是Windows操作系统下的基于Visual Basic6.0开发平台并结合Microsoft Office Access数据库编写的一款监控软件，具有监控实时温度、提供可靠报警等功能，具有良好的人机交互界面。实验分析表明，系统的响应速度较快、温度灵敏度较高、可提供可靠报警、有效通信距离可达100米，达到了本设计的要求，实现了单总线多点测温的目的。

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第1章 绪论

1.1课题的背景及意义

1.2粮仓测温技术发展现状

1.3石英晶体温度传感器的发展现状

1.4单总线测温技术的发展

1.5论文的主要研究内容

第2章 系统关键技术研究及整体方案设计

2.1石英音叉温度传感器的研究基础

2.2石英音叉敏感元件的构成

2.3常用通信协议介绍及协议模型设计

2.4总体方案设计

2.5本章小结

第3章 单总线多点测温系统硬件电路设计

3.1主控系统的设计

3.2温度传感系统的硬件搭建

3.3本章小结

第4章 单总线通信协议的制定

4.1物理层

4.2数据链路层

4.3应用层

4.4本章小结

第5章 系统检测及结果分析

5.1石英音叉温度传感器的特性分析

5.2寄生电源特性分析

5.3系统功能检测及结果分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢