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免费电子论文 多点温度检测系统(一)信息工

2013-06-16 01:04

多点温度检测系统
摘 要
 本实验以89C52、89C51单片机系统进行多点温度采集与控制，温度信号由AD574和温度/电压转换电路提供，温度传输采用多机通讯，主控器能对各温度检测器通过串传输线实现温度数据的传输以及显示。
 另外，本实验可以选择摄氏温度c和绝对温度r两种显示模式。实验中加入了带上下限报警的温度检测器，在设定范围内，绿指示灯亮。超上限时红灯亮并鸣笛，低于下限时黄灯亮并鸣笛，按任意键停止报警，但若温度不在正常范围内还会再次报警。充分考虑到了系统的可靠性及安全性。
 本机实现了：1、检测温度范围：0℃--200℃。
             2、检测分辨率±0.1℃。
             3、各检测器与主控器之间的距离100米(实验中用10米传输线代替)
             4、各检测器单元可显示检测的温度值。
             5、设计并制造了各检测器及主控器所用的直流稳压电源。由单相220V交流电压供电。
 本机特色：  1、Pt100非线性系统采用软件分段线性补偿方案。
             2、带有上下限设置的报警功能；精确到0.1℃。
             3、带有摄氏温度和绝对温度转换功能。
 一、方案
 本实验是设计一个多路温度监测系统，要求检测范围为：0℃--200℃，检测分辨率为：±0.1℃,各检测器与主控器之间的距离100米(实验中用10米传输线代替),各显示器单元可显示检测的温度值，设计并制作个检测器以及主控器所用的直流稳压电源，由单相220V交流电压供电。经过改进的系统具有较好的快速型与较小的超调，以及数码管显示及测量精度提高等。 （科教范文网 Lw.nsEAc.com编辑整理）
测量部分
 采用Pt100。它的国际测温标准为：-40~+450℃，可选环境温度为：-40~70℃，精度为：±0.1℃，完全符合要求。且安装尺寸小，可直接安装在印刷电路板上，可焊SIP封装。
 综上比较分析，我们选择方案三，以便于更好的提高测量精度。
多机远程通信部分
 RS485接口采用不同的方式：每个信号都采用双绞线(两根信号线)传送，两条线间的电压差用于表示数字信号。例如把双绞线中的一根标为A(正)，另一根标为B(负)，当A为正电压(通常为+5V)，B为负电压时(通常为0)，表示信号“1”；反之，A为负电压，B为正电压时表示信号“0”。RS485/422允许通讯距离可达到1200米，采用合适的电路可达到2.5MB/s的传输速率。
 综上比较分析，方案二具有更高的精度和测量距离远的优势，我们选择方案二。
 二、硬件连接
总体框图

 

 多路数据采集系统，通过串行传输线实现温度数据的传输及显示。
 
AD574与8051的连接。
 
 由于AD574输出带三态控制，故其输出直接挂在数据总线上。图1中为12位数据分高8位和低四位两次输出的接线方式。当8051执行外部数据存储器写指令时，使得CE=1,=0, R/=0,A0=0,启动12位转换有效。然后8051通过P1.0线查询STS端口状态，当STS=0时，表明转换结束。由于AD574的12位转换速度很快，故适用于查询方式。之后8051执行两条读外部数据存储器指令，分别读取转换结果的高8位和低四位数据。此时，CE=1，=0 , A0=0(或A0=1)。另外，接口电路中模拟量的输入为双极性输入。

 
 图1

 

            
 
 AD574启动时序
 
 
 

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 AD574读时序
 3、串行通信
 <1>电路设计背景及功能
 嵌入式系统中，单片机除了要和用户交互信息和指令外，很多时候还要和其它主从
系统进行指令和数据的交换，这就需要系统之间进行通信。
 单片机有多个能和外界交换信息的接口，在要和其他的单片机通信的时候，由于多个并行端口要用于本机的数据传输，同时也为了适应长距离传输的周边电磁环境，这里采用串行通信的方式。
 <2>多机系统的特点
 多机系统是指由多台计算机组成的系统。
 多机系统的结构有很多种，如果从系统中各台计算机的关系上分，可分为紧密耦合型和松散耦合型两类。
 在紧密耦合的多机系统中，各台计算机之间的联系紧密，一般情况下他们通过总线(包括公共存储器)进行频繁的信息交换，并在一个总的操作系统——分布式操作系统的控制下协调地工作。
 在松散耦合的多机系统中，计算机之间的联系较少，每一台计算机都有独立的存贮器，并在各自的操作系统下独立地工作。计算机之间通过通讯来协同工作。这类多机系统又可分为分布式和主从式两类。分布式多机系统中，各台计算机具有平等的地位和相似的结构。主从式多机系统中，有一台功能较强的主计算机和若干台结构相似的从计算机。我们采用主从式系统完成本实验。
 在主从式多机系统中，计算机之间的通信由主机控制。主机主动和从机联络通信，向从机发出各种命令，如设计从机的工作参数、修改从机的实时时钟、询问从机的状态、收集从机的数据等。而从机不能主动向主机或其他从机进行通讯联系，他只有在主机向它发出命令时才做出相应，向主机回送信息。因此主计算机处于主导地位，而从计算机处于处于从属地位。

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 在主从式多机系统中，主机的功能往往是监视各从机的工作，定时收集各个从机的实时数据信息并将收集到的数据信息进行处理、存档、格式化显示和打印等。同时，操
 
 作人员通过人-机通讯，在主机上查询从机的状态，诊断系统中各个从机是否出现故障，以便系统维护。
 
 从机的功能一般是进行现场数据信息的采集、计算和对现场的控制，从机自动完成对各要素的定时采样和计算，在接到主机的命令时将结