用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示

引 言

目前檢測(cè)溫度一般采用熱電偶或熱敏電阻作為傳感器。這種傳感器至儀表之間一般都要用專用的溫度補(bǔ)償導(dǎo)線；而溫度補(bǔ)償導(dǎo)線價(jià)格很貴，并且線路太長(zhǎng)也會(huì)影響測(cè)量精度。在實(shí)際應(yīng)用中往往需要對(duì)較遠(yuǎn)處（1 km左右）的溫度信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視。現(xiàn)有的解決方案有很多，例如：① 在現(xiàn)場(chǎng)用智能儀表對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，用計(jì)算機(jī)作上位機(jī)與智能儀表進(jìn)行通信來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)。采用這種方案要增加計(jì)算機(jī)設(shè)備及相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件。② NCU+DDC實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)。用2個(gè)DDC，一個(gè)安裝在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量溫度，另一個(gè)安裝在監(jiān)視地，2個(gè)DDC通過(guò)NCU進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)。

但以上方案都存在成本高的問(wèn)題。有沒(méi)有低成本的解決方案呢？其實(shí)，在單片機(jī)應(yīng)用日益廣泛的今天，完全可以用單片機(jī)以極低的成本來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)。

1 問(wèn)題的提出

我單位管理的鍋爐房同時(shí)給2棟建筑物內(nèi)的2家酒店供應(yīng)蒸汽，由安裝在2棟建筑物地下室的熱交換器進(jìn)行熱交換后產(chǎn)生熱水送給客房。從鍋爐房至2個(gè)熱交換站的距離分別約600 m，值班人員要不停地奔波于2個(gè)熱交換站與鍋爐房之間進(jìn)行設(shè)備巡視，檢查熱水溫度是否控制在規(guī)定的范圍。這樣不僅增加了值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也使鍋爐房經(jīng)常無(wú)人(因每班1人值班)。如果能在鍋爐房顯示2個(gè)熱交換站內(nèi)各熱交換器的熱水溫度，則值班人員僅在熱水溫度異常時(shí)才需到熱交換站檢查設(shè)備，這樣便可解決上述問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析，本人用單片機(jī)+智能儀表以低成本實(shí)現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示，并且經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)取得了成功。

2 控制要求及解決方案選擇

① 2個(gè)熱交換站分高低區(qū)共安裝有8個(gè)熱交換器，正常水溫在45~65℃之間；2個(gè)熱交換站與鍋爐房的距離分別為500 m和600 m左右。

② 要求在鍋爐房?jī)?nèi)能以巡回及定點(diǎn)2種方式顯示8個(gè)熱交換器的熱水溫度：巡回方式以3 s為周期輪流更新及顯示各熱交換器熱水溫度；定點(diǎn)方式時(shí)，每按上鍵或下鍵1次則顯示上或下1個(gè)熱交換器熱水溫度，每3 s自動(dòng)更新數(shù)據(jù)1次。

③ 根據(jù)控制要求選擇單片機(jī)+智能儀表的解決方案：用帶通信接口的智能儀表安裝在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量溫度，設(shè)計(jì)制作1個(gè)單片機(jī)裝置完成與智能儀表的通信及數(shù)據(jù)顯示。

3 通信協(xié)議、智能儀表選擇及其參數(shù)介紹

因熱水溫度信號(hào)變化較慢，因而對(duì)通信的速度要求不高。對(duì)于這種低速率、遠(yuǎn)距離的通信選用RS485總線適宜。RS485是EIA（美國(guó)電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）在1983年公布的新的平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)，是工業(yè)界使用最為廣泛的雙向、平衡傳輸線標(biāo)準(zhǔn)接口。它以半雙工方式通信，支持多點(diǎn)連接，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器允許創(chuàng)建多達(dá)32 個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，且其具有傳輸距離遠(yuǎn)（最大傳輸距離為1200 m），傳輸速度快（1200 m時(shí)為100 Kbps）等優(yōu)點(diǎn)，連接方法如圖1所示。

為了滿足現(xiàn)場(chǎng)溫度檢測(cè)及與單片機(jī)裝置通信的要求，必須選擇至少有5個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)及具有RS485通信端口的智能儀表。經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)上常用的溫度檢測(cè)儀進(jìn)行分析，選擇由重慶川儀十八廠生產(chǎn)的XJ-08S型巡回檢測(cè)儀作現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表。

3.1 XJ-08S主要特點(diǎn)

　?、?多量程方式，熱電偶、熱電阻，1~5 V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)混合輸入，可通過(guò)鍵盤進(jìn)行設(shè)置；
　?、?最多8個(gè)測(cè)量通道（能測(cè)量8個(gè)溫度信號(hào)）；
　?、?采用RS485通信標(biāo)準(zhǔn)，可將各通道最新數(shù)據(jù)向上位機(jī)傳送。

重要的是，該儀表的說(shuō)明書詳細(xì)介紹了與該儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的命令及格式，其通信協(xié)議也相對(duì)較簡(jiǎn)單，這給我們用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示降低了難度（雖然有RS485端口的儀表很多，但大多沒(méi)有通信命令的詳細(xì)說(shuō)明。

3.2 XJ-08S巡回檢測(cè)儀通信協(xié)議

（1） 通信口設(shè)置
　　◇ 通信方式：RS485標(biāo)準(zhǔn)電平。
　　◇ 同步方式：起停同步方式。
　　◇ 波特率：9600 bps。
　　◇ 通信距離：不大于1200 m。
　　◇ 通信線：2線。
　　◇ 數(shù)據(jù)代碼：ASCII碼。
　　◇ 數(shù)據(jù)格式：每字符10位，即1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位。

（2）數(shù)據(jù)傳輸格式
　　◇ 地址：2字節(jié)（高字節(jié)在前，低字節(jié)在后）。
　　◇ 數(shù)據(jù)：按地址順序，儀表數(shù)據(jù)傳輸格式為十六進(jìn)制2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)。
　　2字節(jié)定點(diǎn)數(shù) = 低字節(jié)高4位+低字節(jié)低4位
　　　　　　　　　（ASCII碼） （ASCII碼）
　　　　　　　　　高字節(jié)高4位+高字節(jié)低4位
　　　　　　　　?。ˋSCII碼） （ASCII碼）
　　若數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)，則采用補(bǔ)碼方式傳輸。

　　◇ 在傳輸實(shí)時(shí)測(cè)量值時(shí)，傳輸完2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)后，緊接著又傳輸2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)，其中高字節(jié)低4位為小數(shù)位數(shù)。

　　例：（50.0）10 表示為 46 34 　30 31　30 30　30 31
　　　　　　　　　　　　　低字節(jié) 高字節(jié) 　　　小數(shù)位數(shù)