多路溫度采集及監控系統的設計與實現

1 引言

溫度是生產過程和科學試驗中普遍且重要的物理參數。在工業生產中，為了高效生產，必須對生產過程中的主要參數，如溫度、壓力、流量、速度等進行有效控制。其中溫度控制在生產過程中占有相當大的比例。準確地測量和有效地控制溫度是優質、高產、低耗和安全生產的主要條件。

2 系統概述

整個溫度控制系統主要由計算機控制系統(上位機)、單片機測控系統(下位機)、溫度傳感器組、功率加熱系統等部分組成。系統采用了模塊化的設計思想，組建方式靈活，并可利用多塊單片機測控系統組合的方法增加測量點，具有良好的擴展性。系統結構框圖如圖1所示。

溫度測量采用高精度的溫度傳感器PT100獲得物體當前溫度，經過低功耗、低輸入失調電壓、線性好的OP07A進行信號放大，送至8051F350內部高速率24位A／D轉換器，根據系統設定的目標溫度(由上位機發送)和控制范圍，通過6路PWM控制加熱器的工作狀況，使物體達到目標溫度并且保持恒溫狀態。同時可以利用單片機內部的Flash存儲器把各通道設定的溫度、系統參數存儲起來。當系統斷電或復位后，可以繼續運行，增強了系統的抗干擾性能。

3 系統硬件設計

3.1 主控電路

溫度采集監控系統的主控電路采用高性能、功能強大的8051F350。 8051F350是由Cygnal公司推出的完全集成的混合信號系統級芯片(SoC)，具有CIP-51微控制器內核，與MCS51指令集完全兼容；機器周期由標準的12個系統時鐘降為1個系統時鐘周期，處理能力大大提高，峰值速度可達25 MI／s；內部集成了構成單片機數據采集或控制系統所需要的幾乎所有模擬和數字外設及其他功能元件(包括PGA、ADC、DAC、電壓比較器、電壓基準、溫度傳感器、SMBus／I2C、UART、SPI、定時器、可編程計數器／定時器陣列、內部振蕩器、看門狗定時器以及電源監視器等)。