便携式温度巡检仪及其监测系统的研制与开发

论文摘要

随着我国经济的迅速发展,工程建设规模越来越大型化,在普通工业与民用建筑中大体积混凝土结构大量出现。在大体积混凝土工程施工中,由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化,从而导致混凝土发生裂缝,轻者会影响混凝土的耐久性,重者还会严重影响混凝土的力学性能。因此,控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度,防止混凝土出现有害的温度裂缝(包括混凝土收缩)是其施工技术的关键问题。研究表明,对水泥硬化过程中的温度进行控制,可有效防止裂缝的发生。本课题主要研究如何进行大体积混凝土的温度测量。基于对大体积混凝土施工工艺以及大体积混凝土温度测控技术的现状的考虑,本文设计了一种便携式温度巡检仪及其监测系统用于对大体积混凝土进行温度测量。该系统具有数据存储、查询、打印和温度曲线绘制等功能,能够可靠、准确、及时地对大体积混凝土温度进行监测,使施工人员可以有效的控制混凝土温度,防止裂缝,并为以后的控温防裂分析提供可靠的数据资料。文章首先介绍了本课题的来源,大体积混凝土温度监测意义以及国内外研究现状。然后分别从系统总体研发方案、系统硬件设计和软件设计三方面做了详细阐述。系统硬件主要由单片机及其支持模块、供电模块、温度采集模块、人机界面模块、实时时钟模块、存储模块和通信接口模块七大模块组成,传感器采用DS18B20单总线数字温度传感器；温度采集模块的核心是STC89LE58AD单片机,实现对DS18B20温度数据的采集,便携式温度巡检仪软件采用汇编语言。便携式温度巡检仪监测系统软件由登录模块、参数设置模块、数据采集处理模块和温度报表管理模块、系统维护模块五大模块组成,实现现场温度监测、数据存储等功能,便携式温度巡检仪监测系统软件采用Visual Basic语言。最后简单总结了本课题的主要工作,提出了系统下一步的改进工作。研制开发的便携式温度巡检仪及其监测系统具有以下特色：(1)能对多点进行温度巡回测量,设计最大检测路数可达数千路。(2)具备温度传感器动态编号功能,可以方便地设置传感器的序号。(3)自动辨别测量点编号并记录每个独立测点的测量时间。(4)传感器独立温度补偿方法,可在较大量程范围内实现较高的多点测量精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景、来源及意义
• 1.1.1 课题的背景、来源
• 1.1.2 课题的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题研究内容、特色及创新点
• 1.3.1 课题研究内容
• 1.3.2 特色及创新之处
• 第2章 总体研发方案
• 2.1 需求分析
• 2.2 便携式温度巡检仪及其监测系统的总体研发方案
• 2.3 便携式温度巡检仪的硬件设计方案
• 2.4 便携式温度巡检仪的软件设计方案
• 2.5 便携式温度巡检仪监测系统软件的设计方案
• 第3章 便携式温度巡检仪的硬件设计
• 3.1 STC89LE58AD单片机简介及其最小系统
• 3.2 温度传感器选型
• 3.2.1 温度传感器概述
• 3.2.2 单总线式集成数字温度传感器DS18B20概述
• 3.2.3 温度传感器DS18B20的使用
• 3.3 便携式温度巡检仪主要功能模块硬件设计
• 3.3.1 巡检仪供电模块设计
• 3.3.2 人机接口模块设计
• 3.3.3 实时时钟模块电路设计
• 3.3.4 存储器模块设计
• 3.3.5 异步串行通信（UART）接口模块设计
• 3.4 硬件电路的PCB设计
• 3.5 巡检仪硬件系统电磁兼容性设计
• 3.5.1 数字电路抗干扰设计
• 3.5.2 PCB合理布线降低系统干扰
• 第4章 便携式温度巡检仪的软件设计
• 4.1 程序总体框架
• 4.2 便携式温度巡检仪主要功能模块程序设计
• 4.2.1 自检程序设计
• 4.2.2 温度传感器DS18B20相关程序设计
• 4.2.3 实时时钟芯片DS1302读写程序设计
• 4.2.4 EEPROM芯片AT24C256相关程序设计
• 4.3 CRC校验原理
• 4.4 软件的可靠性设计
• 4.4.1 指令冗余拦截
• 4.4.2 软件陷阱拦截
• 4.4.3 CRC信息校验
• 第5章 便携式温度巡检仪监测系统开发
• 5.1 软件的运行和开发平台的选择
• 5.2 数据库的设计和操作
• 5.2.1 数据库概述
• 5.2.2 Access和Visual Basic结合的优点一
• 5.3 串行通信程序的设计
• 5.3.1 MSComm控件简介
• 5.3.2 PC机串行通信功能的实现
• 5.4 主要功能模块及界面设计
• 5.4.1 登录模块
• 5.4.2 参数设置模块
• 5.4.3 数据采集处理模块
• 5.4.4 历史数据管理模块
• 5.4.5 系统维护模块
• 第6章 巡检仪调试与实验
• 6.1 硬件电路板的模拟调试
• 6.2 混凝土测温实验
• 6.2.1 便携式温度巡检仪测量混凝土温度
• 6.2.2 便携式温度巡检仪测温信息上传至计算机
• 第7章 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间获奖情况
• 附录A
• 附录B