在眾多測溫系統中，測溫元件通常選用熱敏電阻、半導體測溫二極管以及集成模擬溫度傳感器等。中間環節由低通濾波、多路切換、信號放大、模數轉換等幾部分組成。由于以上各類溫度傳感器及其他器件的互換性較差，溫漂和非線性誤差較大，因此，整個測溫系統的測量誤差也隨之增大。同時，由于中間環節較多，系統的抗干擾性能也不理想，測量度相對較低。隨著對環境的檢測與控制的要求越來越高，以及各種精密技術(如納米技術)的飛速發展，研發具有測量度高、使用簡單、不易受環境干擾等特點的數字式溫度傳感器勢在必行。
　　本文介紹的高度數字溫度測控儀具有下列功能特點：測量度高(優于0.05℃)、測量范圍為-55℃～+125℃；用192*64點陣式液晶顯示器，實現中文顯示，操作簡便、靈活；有64kb帶掉電保護的數據存儲器，在不接上位機的情況下，可存儲大量數據，以便查詢、打印、報表輸出；無需外接電路，一臺儀表可直接連接8路溫度傳感器。容易實現多路溫度測量；通過串行口與PC機連接，PC機可進行實時數據顯示、存儲、打印，也可發送命令控制測控儀表。

二 硬件設計

　　本溫度測控儀用低功耗、高度的數字溫度傳感器DS1624完成溫度測量，系統的原理如圖1所示。以具有低功耗和高功能集成特點的STC89C516RD為微控制器。用輕便、抗干擾強的開關電源模塊提供所需的不同電壓。各種溫度控制參數、溫度值等數據通過點陣式液晶顯示器LG19264-SLV實現全中文顯示。用低功耗、高速讀寫的DS1225Y實現大量數據存儲。通過RS-485收發器，控制器和上位機相連接。通過數字量輸出驅動報警、加熱或其他執行機構。用4*4矩陣式鍵盤完成各種參數的設定與功能的選擇。用漢字針式微型打印機WH4008A15實現漢字打印。
　　作為儀器的控制核心，選擇一款合適的微控制芯片是非常關鍵的。本設計采用的CPU是STC公司的STC89C516RD。它是一種8位微控制器，與標準的8052*兼容。它有64k+8k Flash存儲器和1024B的RAM。具有看門狗功能。其在系統可編程ISP(In-System Programm-　ability)功能非常有利于對器件的多次編程或反復編程，很容易實現系統的遠程升級和調試。
　　數據采集用數字溫度傳感器代替傳統的模擬溫度傳感器，避免了信號在傳輸過程中所受的各種干擾，使測量更準確、電路更簡單。所用的溫度傳感器是美國Dallas Semiconductor公司生產的數字式溫度傳感器DS1624，它測溫范圍寬、讀數穩定、分辨力高、無須外接電路、與單片機接口簡單、抗外界*力強。DS1624支持I²C總線協議，測溫范圍是-55℃～+125℃，分辨力為0.03125℃。通過標定，其度可優于0.05℃。它內部帶有256B的E2PROM，可用作標定后修正數據的存儲器。它有兩種工作方式：單次溫度測量和連續溫度測量方式。本儀表選用連續溫度測量方式，CPU可不停地讀取溫度值。由于DS1624的SDA、SCLK兩端子均為漏極開路I/O，所以必須給其加上拉電阻。如需實現多點溫度測量，可增加DS1624的數量，相應地改變軟件進行輪流采樣即可。通過對地址A2、A1、A0作不同的調整，一片控制器可直接控制8片傳感器，接法如圖2所示。
　　數據存儲采用低功耗、高速讀寫的DS1225Y。它為64kb、全靜態非易失RAM，自帶有鋰電池和控制電路。控制電路連續監視VCC是否超出容差范圍，一旦超出容差范圍，鋰電池便自動切換至供電狀態、寫保護將無條件使能、防止數據(如：設定參數，測量溫度)被破壞。掉電期間數據被自動保護。該器件沒有寫次數限制，可直接與微處理器接口、不需要額外的支持電路。在沒有外部電源的情況下，數據zui少可保存10年。其大容量保證了大量測量結果存儲在DS1225Y中，供以后進行數據查詢。
　　單片機與上位機之間的數據傳送經過RS-485收發器，選用75LBC184芯片，半雙工通信。控制器與上位機或其他設備之間可實現雙向通信功能。
　　通過PID算法運算后的數字量輸出必須經過D/A轉換變為模擬量后才能控制加熱裝置。從而達到溫度控制的目的。本儀器采用可編程雙通道D/A轉換器TLC5618。其分辨力可達到1.3mV，*控制度的要求。
　　實時時鐘模塊選用美國Dallas公司的DS12887串行時鐘芯片，它具有低功耗、高度、可靠穩定、外圍接口簡單等優點，可自動產生時間信息。通電時，DS1288內部集成的充電電路便自動對其內部的可充電電池充電，充足一次電可供芯片時鐘運行半年之久，正常工作時可保證時鐘數據10年內不會丟失。
　　點陣式液晶顯示器LCD采用三星公司的LG19264-SLV。通過編程建立字庫，可實現中文顯示。打印輸出選用煒煌公司的漢字針式微型打印機WH4008A15。

三 軟件設計

　　整個系統使用C語言進行模塊化程序設計，包括：參數初始化、溫度測量、PID調節、LCD顯示、按鍵處理、數據存儲、打印和通信模塊。若要增加或刪減系統的某些功能，只需更改相應的程序模塊即可。該溫控儀的主程序模塊流程如圖3所示。
　　由于溫控對象普遍具有時變性、慣性大、純滯后等特點。對于一般的溫度測量，用中值數字濾波的方法提高測量的度。對于恒溫控制，采用PID控制。采取變速積分措施，防止或消除系統出現的積分飽和現象。變速積分的規律是設法改變積分項的累加速度，使其與偏差大小相對應，即偏差小時，提高積分累加速度，以增強積分作用；偏差大時，降低積分的累加速度，以減弱積分的作用。PID算法的各參數需根據不同的監控對象進行多次反復實驗來確定。
　　對于抗干擾方面，通過軟件陷阱、指令冗余等方法進行處理，以保證系統正常可靠地工作。
　　上位機用VB編程，完成數據的顯示、存儲、生成報表、報警輸出以及對下位機參數的設定等功能。