多路溫度采集及監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 引言

溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)試驗(yàn)中普遍且重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效生產(chǎn)，必須對(duì)生產(chǎn)過程中的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、速度等進(jìn)行有效控制。其中溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當(dāng)大的比例。準(zhǔn)確地測(cè)量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的主要條件。

2 系統(tǒng)概述

整個(gè)溫度控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(上位機(jī))、單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)(下位機(jī))、溫度傳感器組、功率加熱系統(tǒng)等部分組成。系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，組建方式靈活，并可利用多塊單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)組合的方法增加測(cè)量點(diǎn)，具有良好的擴(kuò)展性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

溫度測(cè)量采用高精度的溫度傳感器PT100獲得物體當(dāng)前溫度，經(jīng)過低功耗、低輸入失調(diào)電壓、線性好的OP07A進(jìn)行信號(hào)放大，送至8051F350內(nèi)部高速率24位A／D轉(zhuǎn)換器，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的目標(biāo)溫度(由上位機(jī)發(fā)送)和控制范圍，通過6路PWM控制加熱器的工作狀況，使物體達(dá)到目標(biāo)溫度并且保持恒溫狀態(tài)。同時(shí)可以利用單片機(jī)內(nèi)部的Flash存儲(chǔ)器把各通道設(shè)定的溫度、系統(tǒng)參數(shù)存儲(chǔ)起來。當(dāng)系統(tǒng)斷電或復(fù)位后，可以繼續(xù)運(yùn)行，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性能。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 主控電路

溫度采集監(jiān)控系統(tǒng)的主控電路采用高性能、功能強(qiáng)大的8051F350。 8051F350是由Cygnal公司推出的完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)，具有CIP-51微控制器內(nèi)核，與MCS51指令集完全兼容；機(jī)器周期由標(biāo)準(zhǔn)的12個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘降為1個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，處理能力大大提高，峰值速度可達(dá)25 MI／s；內(nèi)部集成了構(gòu)成單片機(jī)數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)所需要的幾乎所有模擬和數(shù)字外設(shè)及其他功能元件(包括PGA、ADC、DAC、電壓比較器、電壓基準(zhǔn)、溫度傳感器、SMBus／I2C、UART、SPI、定時(shí)器、可編程計(jì)數(shù)器／定時(shí)器陣列、內(nèi)部振蕩器、看門狗定時(shí)器以及電源監(jiān)視器等)。