在众多测温系统中，测温元件通常选用热敏电阻、半导体测温二极管以及集成模拟温度传感器等。中间环节由低通滤波、多路切换、信号放大、模数转换等几部分组成。由于以上各类温度传感器及其他器件的互换性较差，温漂和非线性误差较大，因此，整个测温系统的测量误差也随之增大。同时，由于中间环节较多，系统的抗干扰性能也不理想，测量度相对较低。随着对环境的检测与控制的要求越来越高，以及各种精密技术(如纳米技术)的飞速发展，研发具有测量度高、使用简单、不易受环境干扰等特点的数字式温度传感器势在必行。
　　本文介绍的高度数字温度测控仪具有下列功能特点：测量度高(优于0.05℃)、测量范围为-55℃～+125℃；用192*64点阵式液晶显示器，实现中文显示，操作简便、灵活；有64kb带掉电保护的数据存储器，在不接上位机的情况下，可存储大量数据，以便查询、打印、报表输出；无需外接电路，一台仪表可直接连接8路温度传感器。容易实现多路温度测量；通过串行口与PC机连接，PC机可进行实时数据显示、存储、打印，也可发送命令控制测控仪表。

二 硬件设计

　　本温度测控仪用低功耗、高度的数字温度传感器DS1624完成温度测量，系统的原理如图1所示。以具有低功耗和高功能集成特点的STC89C516RD为微控制器。用轻便、抗干扰强的开关电源模块提供所需的不同电压。各种温度控制参数、温度值等数据通过点阵式液晶显示器LG19264-SLV实现全中文显示。用低功耗、高速读写的DS1225Y实现大量数据存储。通过RS-485收发器，控制器和上位机相连接。通过数字量输出驱动报警、加热或其他执行机构。用4*4矩阵式键盘完成各种参数的设定与功能的选择。用汉字针式微型打印机WH4008A15实现汉字打印。
　　作为仪器的控制核心，选择一款合适的微控制芯片是非常关键的。本设计采用的CPU是STC公司的STC89C516RD。它是一种8位微控制器，与标准的8052*兼容。它有64k+8k Flash存储器和1024B的RAM。具有看门狗功能。其在系统可编程ISP(In-System Programm-　ability)功能非常有利于对器件的多次编程或反复编程，很容易实现系统的远程升级和调试。
　　数据采集用数字温度传感器代替传统的模拟温度传感器，避免了信号在传输过程中所受的各种干扰，使测量更准确、电路更简单。所用的温度传感器是美国Dallas Semiconductor公司生产的数字式温度传感器DS1624，它测温范围宽、读数稳定、分辨力高、无须外接电路、与单片机接口简单、抗外界*力强。DS1624支持I²C总线协议，测温范围是-55℃～+125℃，分辨力为0.03125℃。通过标定，其度可优于0.05℃。它内部带有256B的E2PROM，可用作标定后修正数据的存储器。它有两种工作方式：单次温度测量和连续温度测量方式。本仪表选用连续温度测量方式，CPU可不停地读取温度值。由于DS1624的SDA、SCLK两端子均为漏极开路I/O，所以必须给其加上拉电阻。如需实现多点温度测量，可增加DS1624的数量，相应地改变软件进行轮流采样即可。通过对地址A2、A1、A0作不同的调整，一片控制器可直接控制8片传感器，接法如图2所示。
　　数据存储采用低功耗、高速读写的DS1225Y。它为64kb、全静态非易失RAM，自带有锂电池和控制电路。控制电路连续监视VCC是否超出容差范围，一旦超出容差范围，锂电池便自动切换至供电状态、写保护将无条件使能、防止数据(如：设定参数，测量温度)被破坏。掉电期间数据被自动保护。该器件没有写次数限制，可直接与微处理器接口、不需要额外的支持电路。在没有外部电源的情况下，数据zui少可保存10年。其大容量保证了大量测量结果存储在DS1225Y中，供以后进行数据查询。
　　单片机与上位机之间的数据传送经过RS-485收发器，选用75LBC184芯片，半双工通信。控制器与上位机或其他设备之间可实现双向通信功能。
　　通过PID算法运算后的数字量输出必须经过D/A转换变为模拟量后才能控制加热装置。从而达到温度控制的目的。本仪器采用可编程双通道D/A转换器TLC5618。其分辨力可达到1.3mV，*控制度的要求。
　　实时时钟模块选用美国Dallas公司的DS12887串行时钟芯片，它具有低功耗、高度、可靠稳定、外围接口简单等优点，可自动产生时间信息。通电时，DS1288内部集成的充电电路便自动对其内部的可充电电池充电，充足一次电可供芯片时钟运行半年之久，正常工作时可保证时钟数据10年内不会丢失。
　　点阵式液晶显示器LCD采用三星公司的LG19264-SLV。通过编程建立字库，可实现中文显示。打印输出选用炜煌公司的汉字针式微型打印机WH4008A15。

三 软件设计

　　整个系统使用C语言进行模块化程序设计，包括：参数初始化、温度测量、PID调节、LCD显示、按键处理、数据存储、打印和通信模块。若要增加或删减系统的某些功能，只需更改相应的程序模块即可。该温控仪的主程序模块流程如图3所示。
　　由于温控对象普遍具有时变性、惯性大、纯滞后等特点。对于一般的温度测量，用中值数字滤波的方法提高测量的度。对于恒温控制，采用PID控制。采取变速积分措施，防止或消除系统出现的积分饱和现象。变速积分的规律是设法改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应，即偏差小时，提高积分累加速度，以增强积分作用；偏差大时，降低积分的累加速度，以减弱积分的作用。PID算法的各参数需根据不同的监控对象进行多次反复实验来确定。
　　对于抗干扰方面，通过软件陷阱、指令冗余等方法进行处理，以保证系统正常可靠地工作。
　　上位机用VB编程，完成数据的显示、存储、生成报表、报警输出以及对下位机参数的设定等功能。