基于RS-485通信的溫度水位遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)

摘要：為滿足太陽能熱水工程遠(yuǎn)距離測(cè)控的需要，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)控制的溫度和水位遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的主機(jī)和從機(jī)均以ATmega16為控制器，二者通過RS-485通信，距離可以超過1 km。用NTC熱敏電阻作測(cè)溫元件，使用單片機(jī)內(nèi)置的10位A／D轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)多路溫度的測(cè)量。通過非對(duì)稱式多諧振蕩器電路把水位轉(zhuǎn)換為振蕩頻率，再用計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率來實(shí)現(xiàn)水位的測(cè)量。給出了主機(jī)和從機(jī)的完整電路及功能，較詳細(xì)地介紹了水位和溫度的測(cè)量電路以及傳感器參數(shù)。
關(guān)鍵詞：RS-485；ATmega16；水位；溫度；遠(yuǎn)程

目前，與太陽能集熱熱水工程配套的控制器基本上都是單機(jī)工作，需要安裝在離太陽能熱水工程現(xiàn)場(chǎng)較近的位置，而太陽能熱水工程一般是安裝在工廠、賓館和居民樓的樓頂上，因此管理人員必須爬上樓頂才能完成信息查看和功能操作，管理和操作十分便。為滿足太陽能熱水工程遠(yuǎn)距離測(cè)控的需求，本設(shè)計(jì)采用ATmega16單片機(jī)，利用RS-485通信技術(shù)、NTC熱敏傳感器和多諧振蕩器測(cè)量水位方法，研制開發(fā)了溫度水位遠(yuǎn)距離測(cè)控系統(tǒng)，解決了太陽能熱水工程需要遠(yuǎn)距離測(cè)控的問題。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理
遠(yuǎn)距離溫度和水位測(cè)控系統(tǒng)用于選擇功能，設(shè)置參數(shù)，測(cè)量和顯示太陽能熱水工程儲(chǔ)水箱中的水溫和水位、集熱器的溫度、溫差循環(huán)管道溫度和出水溫度，控制上水、溫差循環(huán)換能、輔助電加熱、管道防凍等。系統(tǒng)主要由主機(jī)、從機(jī)、溫度和水位傳感器及電氣控制部分組成，遠(yuǎn)程溫度和水位測(cè)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主機(jī)以ATmega16單片機(jī)為控制芯片，通過RS-485與從機(jī)通信，完成基本功能設(shè)置，用LCD顯示工作狀態(tài)、水位、多路溫度等數(shù)據(jù)，并把設(shè)置的參數(shù)和控制信息傳送給從機(jī)。從機(jī)也是以ATmega16為控制芯片，主要負(fù)責(zé)完成水位、溫度等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和電氣控制。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
ATmega16單片機(jī)內(nèi)置10位A／D模塊，可直接實(shí)現(xiàn)多達(dá)8個(gè)通道模擬信號(hào)的A／D轉(zhuǎn)換輸入，有兩個(gè)8位和一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器，帶有512的E2PROM，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)掉電保護(hù)，ATmega16還帶有串行接口，可以接485轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)RS-485通信。