多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

目前許多場(chǎng)合都要對(duì)溫度進(jìn)行控制。如倉(cāng)庫(kù)，不同的儲(chǔ)藏室儲(chǔ)存物品的溫度都不同；再比如醫(yī)院，為了使病人的治療效果最好，需要對(duì)每一個(gè)病房的溫度進(jìn)行控制。該文研究的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Χ鄠€(gè)位置的溫度進(jìn)行設(shè)置、檢測(cè)，根據(jù)溫度設(shè)置值與檢測(cè)值來(lái)控制調(diào)溫設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)溫度。

l 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及功能
本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，為了滿(mǎn)足多通道數(shù)據(jù)采集和處理，系統(tǒng)采用了一臺(tái)上位機(jī)和多個(gè)下位機(jī)的集總式結(jié)構(gòu)。上位機(jī)采用AT89S51單片機(jī)，下位機(jī)采用AT89C2051單片機(jī)。上位機(jī)與下位機(jī)之間采用RS 485總線(xiàn)通信。其中上位機(jī)系統(tǒng)配置液晶顯示屏、按鍵。按鍵用于調(diào)整各個(gè)點(diǎn)的預(yù)置溫度和系統(tǒng)時(shí)間，查詢(xún)各個(gè)點(diǎn)的預(yù)置溫度值、實(shí)際溫度值以及調(diào)溫設(shè)備運(yùn)行情況，輸入下位機(jī)的控制信息。液晶顯示屏用于顯示系統(tǒng)時(shí)間，以及各點(diǎn)的預(yù)置溫度值、實(shí)際溫度值和調(diào)溫設(shè)備運(yùn)行情況，如1 min內(nèi)沒(méi)有任何操作，則液晶顯示屏上開(kāi)始循環(huán)顯示各個(gè)點(diǎn)的實(shí)際溫度值、預(yù)置溫度值以及調(diào)溫設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，每一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示的時(shí)間是8 s。下位機(jī)負(fù)責(zé)溫度采集和控制調(diào)溫設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，溫度傳感器采用DSl8820。上位機(jī)首先將預(yù)置溫度值發(fā)送到下位機(jī)，下位機(jī)將實(shí)際溫度與預(yù)置溫度進(jìn)行比較后輸出調(diào)溫設(shè)備控制信號(hào)，并將實(shí)際溫度與調(diào)溫設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)送到上位機(jī)。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 下位機(jī)電路設(shè)計(jì)
下位機(jī)電路主要由三部分構(gòu)成：溫度采集電路、RS 485總線(xiàn)接口電路、調(diào)溫設(shè)備的控制電路，其電路原理圖如圖2所示。

2．1．1 溫度采集電路
溫度傳感器采用DSl8820，其是一種單總線(xiàn)智能型溫度傳感器，只有三線(xiàn)接口，分別為地線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)、電源線(xiàn)。DSl8820輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，處理器與DSl8820通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)來(lái)完成雙向通信，因此采用DSl8820使得電路十分簡(jiǎn)單。溫度變換功率可以來(lái)源于外電源，也可以來(lái)源于數(shù)據(jù)總線(xiàn)，總線(xiàn)本身也可以向所掛接的DSl8820供電。DSl8820的電壓范圍為+3．O～+5．5 V，測(cè)溫范圍為一55～+125℃，固有的測(cè)溫分辨率為O．5℃，最高精度可達(dá)0．067 5℃，最大的轉(zhuǎn)換時(shí)間為200 ms。一條總線(xiàn)上面可以?huà)旖佣鄠€(gè)Dsl8820實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。本系統(tǒng)中每臺(tái)下位機(jī)只接一個(gè)DSl8820。
采用單片機(jī)的P3．7口與DS18820進(jìn)行通信，采集溫度信號(hào)，由于其是雙向通信，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是開(kāi)漏，所以在總線(xiàn)上要加一個(gè)10。kΩ上拉電阻。
2．1．2 RS 485總線(xiàn)接口電路
本系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)之間采用RS 485總線(xiàn)通信，其通信距離可達(dá)1 200 m。總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)芯片采用MAX485，RO接單片機(jī)的RXD，DI接TXD，MAX485芯片的發(fā)送和接收功能轉(zhuǎn)換由芯片的RE，DE端控制。DE=1時(shí)，MAX485處于發(fā)送狀態(tài)；RE=O，DE=0時(shí)，芯片處于接收狀態(tài)。將RE，DE接在單片機(jī)的一根口線(xiàn)P3．4上。
在上電復(fù)位時(shí)，為了避免分機(jī)咬總線(xiàn)的情況，總線(xiàn)上的各分機(jī)應(yīng)處于接收狀態(tài)。而在上電復(fù)位時(shí)，單片機(jī)各端口處于高電平狀態(tài)，硬件電路穩(wěn)定也需要一定的時(shí)間，則可能向總線(xiàn)發(fā)送信息，為了避免這種情況，將P3．4口接一個(gè)74HCl4反相器，使MAX485上電時(shí)處于接收狀態(tài)。另外在數(shù)據(jù)傳輸之前，先要通過(guò)一個(gè)低電平起始位實(shí)現(xiàn)握手，給R0外接10 kΩ上拉電阻，防止干擾信號(hào)誤觸發(fā)產(chǎn)生負(fù)跳變，使單片機(jī)進(jìn)入接收狀態(tài)?？偩€(xiàn)上面掛接多個(gè)分機(jī)，其中任何一只芯片故障就可能將總線(xiàn)“拉死”，因此在MAX485的A，B口線(xiàn)與總線(xiàn)之間各串接一只20Ω的電阻實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)隔離。如果是最后一臺(tái)分機(jī)，則在差分端口A，B之間接120 Ω的平衡匹配電阻，減少由于不匹配而引起的反射，并且能夠吸收噪聲，抑止干擾，保證通信質(zhì)量。注意不能在中間分機(jī)節(jié)點(diǎn)上并接平衡匹配電阻。