基于MATLAB的温度场测量系统设计.doc

摘要：温度及温度场是科学研究和工程技术领域的一项重要参数。对温度尤其是对温度场的在线测量一直是工程技术领域的主要研究内容之一，在工业生产的过程控制、故障诊断、优化设计等方面起到重要作用。

本文，利用STC11系列高性能单片机设计并实现多点温度采集与传输系统；利用MATLAB强大而便捷的数据分析和数据处理功能对温度数据就行差值、拟合，以及温度场实时数据伪色图的绘制与重现；利用EXCEL文件记录整个测量过程的原始温度数据，以便数据重现与离线数据分析。

本设计系统主要包括：前端基于STC11F04E单片机和DS18B20的1-Wire多点温度检测与串行传输系统；后端基于MATLAB GUI的串行数据接收、数据处理、图形显示和文件操作系统。实验过程中，利用单点或多点加热矩形铝板模拟温度及温度场变化，通过均布其上的9点DS18B20周期采集与传输温度数值。

试验和实测表明，系统各项功能工作正常、参数设置合理，能够形象、完整地记录与重现温度及温度场的动态变化状态，系统稍加改进即可达到初步实用的程度。

关键词：温度场检测；MATLAB  GUI；二维插值拟合；

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1课题研究的背景及意义-1

1.2温度场测量技术及其发展现状-1

1.3研究内容及结构安排-2

2温度场检测系统及其技术基础-3

2.1温度场检测系统组成-3

2.2温度场检测系统功能-3

2.3相关技术基础简介-4

2.3.1 1-Wire单总线通信技术-4

2.3.2 MATLAB及GUI编程-4

2.3.3二维插值与曲面拟合-5

2.3.4温度检测与温度场-6

2.3.5串口通信技术-7

2.4本章总结-8

3温度场检测系统硬件设计-9

3.1系统硬件整体设计-9

3.2单总线DS18B20温度采集设计-9

3.3串口通信设计-11

3.4本章总结-12

4温度场检测系统软件设计-13

4.1系统软件系统组成及功能设计-13

4.2 数据采集端软件设计-13

4.2.1 串行通信-13

4.2.2 单总线DS18B20温度采集-14

4.3 MATLAB数据处理端软件设计-15

4.3.1 MATLAB界面与功能设计-15

4.3.2 MATLAB串口通信-16

4.3.3 温度数据的二维插值-18

4.3.4 温度数据的曲面重现-18

4.3.5 温度数据EXCEL文件操作-19

4.3.6 温度场数据及图像回放-20

4.4本章总结-20

5 温度场检测系统实验与测试-21

5.1 测试系统制作-21

5.2测试结果-22

5.2.1串口通信-22

5.2.2文件测试结果-23

5.2.3回放测试-24

5.3实验总结-25

总结-26

致谢-27

参考文献-28

附录-29

附录一 前端硬件电路图-29

附录二 MATLAB数据处理界面-30

附录三  前端单片机系统程序-31

附录四   MATLAB GUI程序-36