多點溫度監控系統的設計

目前許多場合都要對溫度進行控制。如倉庫，不同的儲藏室儲存物品的溫度都不同；再比如醫院，為了使病人的治療效果最好，需要對每一個病房的溫度進行控制。該文研究的多點溫度監控系統能夠對多個位置的溫度進行設置、檢測，根據溫度設置值與檢測值來控制調溫設備運轉，調節溫度。

l 系統的總體結構及功能
本系統的總體結構框圖如圖1所示，為了滿足多通道數據采集和處理，系統采用了一臺上位機和多個下位機的集總式結構。上位機采用AT89S51單片機，下位機采用AT89C2051單片機。上位機與下位機之間采用RS 485總線通信。其中上位機系統配置液晶顯示屏、按鍵。按鍵用于調整各個點的預置溫度和系統時間，查詢各個點的預置溫度值、實際溫度值以及調溫設備運行情況，輸入下位機的控制信息。液晶顯示屏用于顯示系統時間，以及各點的預置溫度值、實際溫度值和調溫設備運行情況，如1 min內沒有任何操作，則液晶顯示屏上開始循環顯示各個點的實際溫度值、預置溫度值以及調溫設備運轉情況，每一個點的數據在液晶屏上顯示的時間是8 s。下位機負責溫度采集和控制調溫設備運轉，溫度傳感器采用DSl8820。上位機首先將預置溫度值發送到下位機，下位機將實際溫度與預置溫度進行比較后輸出調溫設備控制信號，并將實際溫度與調溫設備運轉狀態發送到上位機。

2 硬件電路設計
2．1 下位機電路設計
下位機電路主要由三部分構成：溫度采集電路、RS 485總線接口電路、調溫設備的控制電路，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，其是一種單總線智能型溫度傳感器，只有三線接口，分別為地線、數據線、電源線。DSl8820輸出信號為數字信號，處理器與DSl8820通過數據線來完成雙向通信，因此采用DSl8820使得電路十分簡單。溫度變換功率可以來源于外電源，也可以來源于數據總線，總線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，測溫范圍為一55～+125℃，固有的測溫分辨率為O．5℃，最高精度可達0．067 5℃，最大的轉換時間為200 ms。一條總線上面可以掛接多個Dsl8820實現多點測溫。本系統中每臺下位機只接一個DSl8820。
采用單片機的P3．7口與DS18820進行通信，采集溫度信號，由于其是雙向通信，內部結構是開漏，所以在總線上要加一個10。kΩ上拉電阻。
2．1．2 RS 485總線接口電路
本系統上位機與下位機之間采用RS 485總線通信，其通信距離可達1 200 m。總線驅動芯片采用MAX485，RO接單片機的RXD，DI接TXD，MAX485芯片的發送和接收功能轉換由芯片的RE，DE端控制。DE=1時，MAX485處于發送狀態；RE=O，DE=0時，芯片處于接收狀態。將RE，DE接在單片機的一根口線P3．4上。
在上電復位時，為了避免分機咬總線的情況，總線上的各分機應處于接收狀態。而在上電復位時，單片機各端口處于高電平狀態，硬件電路穩定也需要一定的時間，則可能向總線發送信息，為了避免這種情況，將P3．4口接一個74HCl4反相器，使MAX485上電時處于接收狀態。另外在數據傳輸之前，先要通過一個低電平起始位實現握手，給R0外接10 kΩ上拉電阻，防止干擾信號誤觸發產生負跳變，使單片機進入接收狀態。總線上面掛接多個分機，其中任何一只芯片故障就可能將總線“拉死”，因此在MAX485的A，B口線與總線之間各串接一只20Ω的電阻實現總線隔離。如果是最后一臺分機，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，保證通信質量。注意不能在中間分機節點上并接平衡匹配電阻。