多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　(2007屆)</b></p><p>　　多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)</p><p>　　學(xué)生姓名： __*** </p><p>　　學(xué) 號(hào)：

2、 </p><p>　　院 系： 機(jī)電工程系 </p><p>　　專 業(yè)： __自動(dòng)化 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成日

3、期： </p><p>　　多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)為多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)由上位機(jī)、下位機(jī)、通訊三部分組成。采用以計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，以單片機(jī)為核心的儀器作為下位機(jī)，再加上通訊來(lái)完成設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)是利用多臺(tái)下位機(jī)來(lái)采集分布在不同位置的

4、溫度值，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)的測(cè)量，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)通訊，解決了溫度測(cè)量中分布與多點(diǎn)的問(wèn)題，并且由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的集中監(jiān)視與管理。多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)設(shè)計(jì)的溫度測(cè)量管理軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并對(duì)下位機(jī)可進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定；實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫度的采集、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)顯示、報(bào)表，打印等功能。下位機(jī)主要以單片機(jī)AT89C52為核心，用Small Rtos51作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行巡回檢測(cè)，包括溫度轉(zhuǎn)換、溫度設(shè)定、顯示以及報(bào)警等

5、功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。通訊采用串口的方式，以應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言Modbus協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)，便于聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)管理。</p><p>　　關(guān)鍵詞 溫度檢測(cè)；高精度；Small RTOS51；串口；Modbus</p><p>　　The cycling multi-point temperature detection system</p><p>&

6、lt;b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The design of the cycling multi-point temperature detection system uses computers and microcontrollers as PCs and lower computers respectively, together with communicati

7、ons between them.</p><p>　　This system adopts several lower computers to acquire the temperature, distributing in different positions, and solves the problem of distribution and different points in the measu

8、rement of temperature through computer communications network, monitoring and management of the temperature can also be reached.</p><p>　　The cycling multi-point temperature detection system consists of PCs,

9、 lower computers and communications, and manages the entire system by software, realizing the functions just as acquisition, data processing, real-time display, report, print of multi-point temperature and so on. The cor

10、e of lower computers is AT89C52 MCU. The software in the instrument adopts Small RTOS51. This part implements the cycling detection of multi-point temperature, including the functions of conversion, setting, dis</p>

11、;<p>　　KEYWORDS temperature detection; High precision; Small RTOS51; Serial Port; Modbus</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要 ………………………………………………………………………….I</p><p&

12、gt;<b>　　英文摘要II</b></p><p><b>　　1前言1</b></p><p><b>　　2系統(tǒng)設(shè)計(jì)1</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)要求1</b></p><p>　　2.2溫度傳感器及其測(cè)溫原理1&

13、lt;/p><p>　　2.1.1分立式式溫度傳感器1</p><p>　　2.1.2模擬集成溫度傳感器2</p><p>　　2.1.3集成數(shù)字化溫度傳感器2</p><p>　　2.1.4系統(tǒng)分析和測(cè)溫傳感器的選擇2</p><p>　　2.2系統(tǒng)方案的確定3</p><p>

14、;　　3多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與各功能模塊4</p><p>　　3.2 AD5906</p><p>　　3．2．1 AD590的性能特點(diǎn)與工作原理6</p><p>　　3．2．2 AD590的應(yīng)用7</p><p>　　3.3 數(shù)據(jù)采集及處理模塊7<

15、;/p><p>　　3.3.1 AT89C52簡(jiǎn)介8</p><p>　　3.3.2 通道選擇的實(shí)現(xiàn)8</p><p>　　3.3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)9</p><p>　　3.4 顯示報(bào)警及操作模塊9</p><p>　　3.4.1 液晶顯示9</p><p>　　3.4.2 報(bào)警模塊

16、10</p><p>　　3.4.3 按鍵模塊10</p><p>　　3.5 數(shù)據(jù)通訊模塊10</p><p>　　4多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.1下位機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.1.1下位機(jī)程序開(kāi)發(fā)方法簡(jiǎn)介11</p><p>　　

17、4.1.2 Small RTOS5l簡(jiǎn)介11</p><p>　　4.1.3 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)12</p><p>　　4.1.4 串口通訊及協(xié)議13</p><p>　　4.2 上位機(jī)溫度控制軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　5系統(tǒng)測(cè)試與分析17</p><p>　　5.1通道選擇調(diào)試17</

18、p><p>　　5.2溫度測(cè)量17</p><p>　　5.3上位機(jī)與下位機(jī)通訊調(diào)試17</p><p>　　6系統(tǒng)的抗干擾措施18</p><p>　　6.1 下位機(jī)的抗干擾措施18</p><p>　　6.2 數(shù)據(jù)通訊校驗(yàn)18</p><p>　　7系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展方向19<

19、;/p><p><b>　　8參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　9附錄20</b></p><p><b>　　10致謝23</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　溫度是科學(xué)技

20、術(shù)中最基本的物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開(kāi)溫度。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，諸如航空抗天、電力、化工、制藥、石油、食品工程等領(lǐng)域，溫度作為最普遍、最重要的操作參數(shù)之一。例如在許多電子儀器設(shè)備中，其要在一定的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，否則輕則不能正常工作，重則燒壞設(shè)備；在石油冶煉、化工生產(chǎn)、生物制藥領(lǐng)域，它們是利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品，其中溫度是作為重要的反應(yīng)條件；如果沒(méi)有一個(gè)合適的溫度，糧倉(cāng)內(nèi)的糧食就會(huì)發(fā)霉，酒類的品質(zhì)就無(wú)法保障，許多食品

21、將無(wú)法保存。由此可見(jiàn)，溫度的檢測(cè)及其控制對(duì)生產(chǎn)和研究非常重要。</p><p>　　在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的許多場(chǎng)合，特別是在大規(guī)模的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，需要對(duì)多點(diǎn)且分布于不同位置溫度的進(jìn)行檢測(cè)，溫度的多點(diǎn)巡回檢測(cè)已成為一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。目前，市場(chǎng)上有許多溫度巡回檢測(cè)儀，其設(shè)計(jì)精度一般都已滿足現(xiàn)在測(cè)量的要求，然而其支持的測(cè)溫點(diǎn)數(shù)量有限，對(duì)溫度的數(shù)據(jù)也缺少必要的管理。用一個(gè)系統(tǒng)來(lái)管理控制大規(guī)模溫度檢測(cè)顯得十分重要 &

22、lt;/p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)要求</b></p><p>　　1.支持16點(diǎn)AD590溫度傳感器(或熱電阻)；</p><p>　　2.溫度能夠提供0.1度分辨率；</p><p>　　3.檢測(cè)范圍-50℃～100℃；

23、</p><p>　　4.檢測(cè)絕對(duì)精度保證0.5度以上；</p><p>　　5.支持RS485通訊，支持MODBUS協(xié)議，上位機(jī)可以進(jìn)行設(shè)定及讀操作。</p><p>　　2.2溫度傳感器及其測(cè)溫原理</p><p>　　傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，啟重要作用就如同人體的五官。溫度傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用

24、，啟數(shù)量居各種傳感器之首。目前國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。溫度傳感器大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器；模擬集成溫度傳感器（亦稱單片集成溫度傳感器）；智能集成溫度傳感器（亦稱數(shù)字溫度傳感器）。</p><p><b>　　分立式式溫度傳感器</b></p><p>　　傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導(dǎo)體溫

25、度傳感器，均屬于分立式溫度傳感器，傳感器本身就是一個(gè)完整的、獨(dú)立的感溫元件。此類傳感器通常要配溫度變送器，以獲得標(biāo)示準(zhǔn)的模擬量(電壓或電流)輸出信號(hào)。使用時(shí)還需配上二次儀表，才能完成溫度測(cè)量及控制功能。</p><p>　　分立式溫度傳感器根據(jù)敏感材料不同又可分成熱電阻式和熱敏電阻式，是利用一些材料的電阻隨溫度變化的性質(zhì)，通過(guò)測(cè)量敏感材料的電阻來(lái)確定被測(cè)的溫度。熱電阻式一般用金屬材料制成，如鉑、銅、鎳等。熱敏電阻

26、是以半導(dǎo)體材料制成的陶瓷器件，如錳、鎳、鈷等金屬的氧化物與其它化合物按不同配比燒結(jié)而成。</p><p>　　分立式溫度傳感器的主要缺點(diǎn)是外圍電路比較復(fù)雜、測(cè)量精度較低．分辨力不高、需進(jìn)行溫度校準(zhǔn)(例如非線性校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償、傳感器標(biāo)定等)，另外它們的體積較大、使用也不夠方便，因此，分立式溫度傳感器將逐漸被淘汰。</p><p><b>　　模擬集成溫度傳感器</b>&

27、lt;/p><p>　　集成傳地器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問(wèn)世的，它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上，可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專用IC它屬于最簡(jiǎn)單的一種集成溫度傳感器，模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一僅測(cè)量溫度)、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗．適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫．不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路

28、簡(jiǎn)單，它是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的種集成傳感器。典型產(chǎn)品有AD590、AD592、TMP17、LMl35等。</p><p>　　集成數(shù)字化溫度傳感器</p><p>　　溫度檢測(cè)的傳統(tǒng)方法是使用模擬傳感器，那么一個(gè)溫度量要經(jīng)過(guò)感溫元件、測(cè)量電路、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之后才能得到相應(yīng)的數(shù)字量。這樣設(shè)計(jì)者須考慮的線路環(huán)節(jié)較多．相應(yīng)測(cè)溫裝置中元器件數(shù)量降不下來(lái)，隨之影響產(chǎn)品的可靠性和體積微

29、縮化。而且模擬信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中，如何抗電磁干擾是一個(gè)難以解決的問(wèn)題。對(duì)于多點(diǎn)溫度檢測(cè)的場(chǎng)合，各被測(cè)點(diǎn)到測(cè)試裝置之間引線距離往往不同。還有各敏感元件參數(shù)的不一致性都是造成誤差的原因。把被測(cè)溫度這一非模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量．將其處理過(guò)程的多個(gè)環(huán)節(jié)集成在單片IC器件內(nèi)部，是解決傳統(tǒng)溫度檢測(cè)方法弊病的理想途徑。</p><p>　　與模擬傳感器相比．由于采取高集成度設(shè)計(jì)，使數(shù)字式傳感器在可靠性、抗干擾能力以及器件微小化

30、方面都有明顯的優(yōu)點(diǎn)．但受半導(dǎo)體器件本身限制。數(shù)字式傳感器還存在一些不夠理想的地方。比如實(shí)際應(yīng)用時(shí)需加修正值，剩溫范圍不寬，一般為，-50~+150℃。雖然存在一些不足，但是充分利用微處理技術(shù)發(fā)展數(shù)字化、集成化和自動(dòng)化的溫度傳感器仍是溫度傳感器的發(fā)展方向之一</p><p>　　系統(tǒng)分析和測(cè)溫傳感器的選擇</p><p>　　溫度是許多監(jiān)控系統(tǒng)中的一個(gè)重要參數(shù)，比如在糧食存儲(chǔ)過(guò)程中，為了保證

31、糧食的存儲(chǔ)品質(zhì)，必須實(shí)時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)存糧食的溫度。過(guò)去糧食溫度的檢測(cè)是靠人工手測(cè)進(jìn)行，不但測(cè)試速度慢、測(cè)試精度低，而且人員勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。由于糧庫(kù)大部分是由數(shù)個(gè)容積較大的平倉(cāng)、筒倉(cāng)等組成．這些糧倉(cāng)都高約二十米、直徑達(dá)十米以上，對(duì)它的溫度檢測(cè)除了要求解決被測(cè)參數(shù)技術(shù)問(wèn)題外(如精度，可靠性等)，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言，就是解決多點(diǎn)和分布的問(wèn)題。多點(diǎn)和分布也同樣是其它測(cè)控系統(tǒng)所面臨的問(wèn)題。像無(wú)人職守的機(jī)站會(huì)分布在很大的范圍內(nèi)，各機(jī)站與監(jiān)控中心的距離很遠(yuǎn)，數(shù)

32、據(jù)必須通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸進(jìn)行交換。多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)正是針對(duì)上述問(wèn)題而研制的。</p><p><b>　　系統(tǒng)分析：</b></p><p><b>　　1．溫度測(cè)量范圍</b></p><p>　　在糧倉(cāng)、樓宇、機(jī)站等場(chǎng)合．測(cè)量溫度范圍一般為周圍環(huán)境溫度的變化范圍。溫傳感器的測(cè)溫范圍在50℃～+150℃之間，就可以滿足測(cè)量

33、需要。</p><p>　　2．多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集</p><p>　　多點(diǎn)測(cè)溫過(guò)程中主要有兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的編碼問(wèn)題．另一個(gè)是各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)的采集、處理問(wèn)題。測(cè)溫點(diǎn)的選擇通常是通過(guò)各路開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　測(cè)溫點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)的采集，處理過(guò)程會(huì)隨著測(cè)溫傳感器的不同而不同。選用分立元件作為傳感器，如熱電阻,熱電偶,其電路相對(duì)復(fù)雜，再則

34、是對(duì)多路溫度進(jìn)行檢測(cè)，其電路就會(huì)更加復(fù)雜；而選用模擬的溫度傳感器AD590，就會(huì)精簡(jiǎn)大量的硬件設(shè)計(jì),且達(dá)到了精度0.5度的要求,用此方案結(jié)構(gòu)清晰,選擇測(cè)溫范圍是55℃～+125℃，完全符合系統(tǒng)的要求。</p><p><b>　　3．測(cè)溫點(diǎn)分布</b></p><p>　　針對(duì)測(cè)溫點(diǎn)分布范圍較廣這個(gè)特點(diǎn)，系統(tǒng)由下位機(jī)和上位機(jī)構(gòu)成一個(gè)分布式的測(cè)量系統(tǒng)。每一臺(tái)下位機(jī)采集和

35、處理多點(diǎn)的溫度信息，然后通過(guò)遠(yuǎn)程通信模塊把溫度信息傳到上位機(jī)。根據(jù)測(cè)溫點(diǎn)的分布情況，可以靈活的決定下位機(jī)數(shù)量的多少。</p><p>　　由于信息傳輸?shù)木嚯x較遠(yuǎn)．在傳輸過(guò)程中可能會(huì)遇到各種各樣的干擾，遠(yuǎn)程傳輸?shù)目煽啃跃褪且粋€(gè)必須要解決的問(wèn)題。在這個(gè)系統(tǒng)中是可通過(guò)頻移鍵控的調(diào)制解調(diào)器，把數(shù)字信號(hào)調(diào)制成不同頻率的模擬信號(hào)來(lái)進(jìn)行傳輸。而且通過(guò)調(diào)制解調(diào)器也有利于系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展和無(wú)線通信。</p><p&

36、gt;<b>　　4．集中監(jiān)視和管理</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)測(cè)最控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)之一就是集中監(jiān)控和管理。系統(tǒng)中由上位機(jī)的測(cè)溫管理軟件統(tǒng)一管理卜位機(jī)．對(duì)測(cè)溫點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、巡回檢測(cè)各測(cè)溫點(diǎn)溫度、顯示當(dāng)前溫度、對(duì)超限溫度報(bào)警顯示、可以查詢溫度報(bào)表和歷史曲線。其運(yùn)行環(huán)境為Microsoft Windows 2000/XP。有良好的人機(jī)界面、通用性好、操作方便。</p>&l

37、t;p><b>　　系統(tǒng)方案的確定</b></p><p>　　根據(jù)對(duì)系統(tǒng)需求的分析，系統(tǒng)主要分為四個(gè)部分：分別是測(cè)溫點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集處理模塊、遠(yuǎn)程通信模塊和測(cè)溫管理軟件，見(jiàn)圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)框架</p><p>　　其中測(cè)溫點(diǎn)有AD590作為傳感器，它把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；溫度采集處理模塊主要由單片機(jī)A

38、T89C52構(gòu)成，完成對(duì)數(shù)據(jù)的讀取、處理及傳輸，此溫度采集處理模塊最多可處理16路溫度值。通訊模塊是通信模塊分下位機(jī)通信接口和上位機(jī)通信接口兩部分。下位機(jī)利用AT89C52單片機(jī)的串行口傳輸和接收數(shù)據(jù)．?dāng)?shù)據(jù)從單片機(jī)的串行口出來(lái)以后經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換接口（485轉(zhuǎn)換為232接口）到達(dá)上位機(jī)的RS-232串行口。測(cè)溫管理軟件運(yùn)行在上位機(jī)上，對(duì)整個(gè)的測(cè)溫過(guò)程進(jìn)行管理，包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、巡回檢測(cè)各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)溫度并實(shí)時(shí)顯示溫度信息和報(bào)警信息，以及溫度報(bào)表

39、的管理等等。</p><p>　　多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與各功能模塊</p><p>　　多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，如圖3-1所示。系統(tǒng)是由一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）和數(shù)臺(tái)由單片機(jī)構(gòu)成的測(cè)溫模塊（下位機(jī)）組成二級(jí)主從分布式微機(jī)測(cè)量系統(tǒng)。</p><p>　　上位機(jī)是系統(tǒng)的核心，在它的統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)

40、指揮下，系統(tǒng)合理有序的工作。它的主要功能為：</p><p>　　1、實(shí)時(shí)顯示模塊：對(duì)下位機(jī)的數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。</p><p>　　2、數(shù)據(jù)管理模塊：數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)保存和對(duì)數(shù)據(jù)操作，可以實(shí)現(xiàn)查詢，插入，刪除等功能。</p><p>　　圖3-1 多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　3、打印輸出模塊：可以輸出報(bào)表等

41、數(shù)據(jù)。</p><p>　　4、通訊模塊：與下位機(jī)通訊，搜集數(shù)據(jù)及命令操作。</p><p>　　下位機(jī)主要由AT89C52單片機(jī)構(gòu)成，完成溫度的采集、處理和傳輸。下位機(jī)的數(shù)量和一個(gè)下位機(jī)測(cè)量多少個(gè)溫度點(diǎn)，都可以進(jìn)行靈活的設(shè)定。系統(tǒng)最大可掛247個(gè)下位機(jī)，下位機(jī)最多可巡檢16個(gè)溫度值。下位機(jī)的硬件框圖如圖3-2所示</p><p>　　下位機(jī)要實(shí)現(xiàn)的功能為：<

42、/p><p>　　1、溫度采集：溫度采集是系統(tǒng)的第一個(gè)步驟，把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以便對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算。</p><p>　　2、通道選擇：通道選擇是系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，可以完成巡回檢測(cè)及定點(diǎn)檢測(cè)。</p><p>　　3、模數(shù)轉(zhuǎn)化：由于溫度采集所得到的信號(hào)是模擬信號(hào)，需要把它轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，給單片機(jī)處理。</p><p>　　4、顯示和鍵盤(pán)：

43、顯示即提供操作界面，又是狀態(tài)提示；鍵盤(pán)提供輸入設(shè)定。</p><p>　　5、通訊：與上位機(jī)通訊，提供數(shù)據(jù)，且接受上位機(jī)指令控制。</p><p>　　上位機(jī)和下位機(jī)之間的通訊是通過(guò)電平轉(zhuǎn)化電路實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)的串行口電平與單片機(jī)的接收和輸出電平是不同的，需要轉(zhuǎn)換，即232接口與485接</p><p>　　圖3-2 下位機(jī)硬件結(jié)構(gòu)</p><

44、p><b>　　口的轉(zhuǎn)換。</b></p><p><b>　　3.2 AD590</b></p><p>　　AD590是由美國(guó)哈里斯（Harris）公司、模擬器件（ADI）等生產(chǎn)的恒流源式模擬集成溫度傳感器。它兼有集成恒流源和集成溫度傳感器的特點(diǎn)，具有測(cè)量誤差小、動(dòng)態(tài)阻抗高、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等優(yōu)點(diǎn)，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、

45、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)。</p><p>　　3．2．1 AD590的性能特點(diǎn)與工作原理</p><p>　　AD590屬于采用激光修正的精密集成溫度傳感器。該產(chǎn)品有3種封裝形式：TO-52封裝、陶瓷封裝（測(cè)溫范圍是－55～＋150℃）、TO-92封裝（測(cè)溫范圍是0～＋70℃）。AD590系列產(chǎn)品的外形及符號(hào)如圖4所示。這類器件的外形與小</p><p>　　功

46、率晶體管相仿，共有3個(gè)管腳：1腳為正極，2腳為負(fù)極，3腳接管殼。使用時(shí)將3腳接地，可起到屏蔽作用。本設(shè)計(jì)使用的AD590為T(mén)O－52，其測(cè)溫范圍</p><p>　　是－55～＋150℃，最大非線性誤差為±0.5℃。</p><p>　　圖3-3 AD590外形與符號(hào) 圖3-4 25℃時(shí)電流與溫度關(guān)系</p><p>

47、;　　AD590的電流－溫度（I-T）特性曲線如圖5所示，熱力學(xué)溫度值與攝氏溫</p><p><b>　　度值換算關(guān)系為：</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　3．2．2 AD590的應(yīng)用</p><p>　　本設(shè)計(jì)在溫度巡回檢測(cè)中對(duì)AD590進(jìn)行應(yīng)用，其硬件圖

48、如圖3-5所示。</p><p>　　AD590是恒流源式模擬集成溫度傳感器，要使其正常工作，其兩端壓差需在4V－30V范圍內(nèi)，右圖中VCC電壓在 11V左右。為了使有效的控制給不同AD590送電，采用兩級(jí)控制。只有當(dāng)8550的基極為低電平時(shí)，8550就導(dǎo)通，給AD590供電，由于VCC的電壓為11V左右，因此加2803，在低電平時(shí)2803阻斷，讓8550基極高阻關(guān)斷給AD590供電，當(dāng)</p>&

49、lt;p>　　高電平時(shí)給2803導(dǎo)通，8550導(dǎo)通，AD590就獲得工作電壓。</p><p>　　圖3-5中R17為精密電阻，誤差為0.1％，溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的公式為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　如圖3-5中Port7為輸出端。</p><p>　　3.3 數(shù)據(jù)采集及處

50、理模塊</p><p>　　系統(tǒng)中下位機(jī)要完成溫度的采集、轉(zhuǎn)化及數(shù)據(jù)的處理。以單片機(jī)為核心，控制溫度選擇通道模塊把經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換得到的模擬信號(hào)提供給A/D轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)處理。系統(tǒng)所使用的單片機(jī)是ATMEL公司的AT89C52單片機(jī)。</p><p>　　3.3.1 AT89C52簡(jiǎn)介 </p><p>　　AT89C52單

51、片機(jī)是一種帶8K字節(jié)閃速可編程可擦除存儲(chǔ)器的低電壓、高性能COMS 8位微控制器。它與MCS－51系列單片機(jī)兼容，有256個(gè)字節(jié)的RAM，4個(gè)I/O端口共32線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，全雙工串口通道，5個(gè)兩級(jí)中斷源結(jié)構(gòu)。使用AT89C52是一個(gè)高性能而有廉價(jià)的選擇。圖3-6為 AT89C52管腳圖。</p><p>　　3.3.2 通道選擇的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　系統(tǒng)的采集在AD5

52、90把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信 圖3-6 AT89C52管腳</p><p>　　號(hào)后，就要把各路電信號(hào)送給A/D轉(zhuǎn)換器，由于是要把16路信號(hào)逐個(gè)送入。本設(shè)計(jì)是在只用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的情況下，通過(guò)單片機(jī)對(duì)通道的選擇，采用巡回檢測(cè)的方式，把各個(gè)溫度值給A/D轉(zhuǎn)換器處理轉(zhuǎn)換，最后給單片機(jī)計(jì)算與處理，這個(gè)過(guò)程的硬件設(shè)計(jì)如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 通道選擇電路

53、 圖3-8 TPIC6B595時(shí)序圖 </p><p>　　本設(shè)計(jì)通道選擇電路主要應(yīng)用了移位寄存器TPIC6B595。TPIC6B595是一種單片、高電壓、中等電流的功率8位移位寄存器，是專為用戶相對(duì)高的負(fù)載功率的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。該器件包括一個(gè)內(nèi)部的輸出電壓箝位電路以防止電感瞬變電壓。</p><p>　　該器件包括一個(gè)8位的串入、并出移

54、位寄存器，它的輸出反饋一個(gè)8位D型寄存器。數(shù)據(jù)分別在移位寄存器時(shí)鐘（SRCK）和寄存器時(shí)鐘（RCK）的上升沿傳輸?shù)揭莆患拇嫫骱痛鎯?chǔ)寄存器。當(dāng)移位寄存器清零端（SRCLK）為高時(shí)，存儲(chǔ)寄存器傳輸數(shù)據(jù)到緩沖器。當(dāng)SRCLK為低時(shí)，輸入端的移位寄存器被清零。當(dāng)輸出使能（G）保持為高時(shí)，在輸出緩沖器中所有的數(shù)據(jù)保持低電平并且所有的漏極輸出時(shí)關(guān)斷的。當(dāng)輸出使能（G）為低時(shí)，從存儲(chǔ)寄存器到輸出緩沖器的數(shù)據(jù)時(shí)透明的。當(dāng)輸出緩沖器中的數(shù)據(jù)為低電平時(shí)，D

55、NOS晶體管的輸出端是關(guān)斷的。當(dāng)數(shù)據(jù)為高時(shí)，DNOS晶體管的輸出端具有吸入電流的能力。串口輸出斷（SER OUT）允許將移位寄存器與其它器件的數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)系起來(lái)傳送。其時(shí)序圖入圖3-8所示。</p><p>　　由于下位機(jī)要實(shí)現(xiàn)對(duì)16路溫度值的采集，本設(shè)計(jì)通道選擇電路主要應(yīng)用了TPIC6B595的移位功能，并且應(yīng)用串聯(lián)使用功能，主要目的是為了節(jié)省單片機(jī)IO口，使系統(tǒng)資源充分的利用。具體的原理為：如圖3-8所示，選擇通

56、道的指令在P1.1 、P1.2 、P1.3、 P1.4及P2.4按照上述時(shí)序控制下，由P1.0以串行輸入，指令為16位數(shù)據(jù)，由于一個(gè)TPIC6B595只有8個(gè)輸出，需兩個(gè)TPIC6B595級(jí)聯(lián)，U2的串行輸出作為U1的串行輸入，以此達(dá)到控制16路溫度的巡回檢測(cè)。</p><p>　　3.3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　A/ D轉(zhuǎn)換電路主要是由AD7705完成的。AD7705是應(yīng)

57、用與低頻測(cè)量的2/3通道的模擬前端。該器件可以接受直接來(lái)自傳感器的低電平的輸入信號(hào)，然后產(chǎn)生串行的數(shù)字輸出。利用∑-△轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了16位無(wú)丟失代碼性能。選定的輸入信號(hào)被送到一個(gè)基于模擬調(diào)制器的增益可編程專用前端。片內(nèi)數(shù)字濾波器處理調(diào)制器的輸出信號(hào)。通過(guò)片內(nèi)控制寄存器可調(diào)節(jié)濾波器的截止點(diǎn)和輸出更新速率，從而對(duì)數(shù)字濾波器的第一個(gè)陷波進(jìn)行編程。</p><p>　　如圖3-10所示，SCLK為串行時(shí)鐘， 施密特邏輯輸

58、入。CS片選，低電平 圖3-10 AD轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　有效的邏輯輸入。DRDY為邏輯輸出。 DOUT為串行數(shù)據(jù)輸出端。 DIN 為串行數(shù)據(jù)輸入端。在單片機(jī)根據(jù)控制字對(duì)AD7705進(jìn)行操作。</p><p>　　3.4 顯示報(bào)警及操作模塊</p><p>　　顯示報(bào)警及操作模塊一般作為系統(tǒng)的人機(jī)界面，是系統(tǒng)功能的集中體現(xiàn)。<

59、/p><p>　　3.4.1 液晶顯示</p><p>　　顯示部分有兩種選擇，用數(shù)碼管(LED)或液晶（LCD），用數(shù)碼管作為顯示溫度的設(shè)備其有成本低的優(yōu)點(diǎn)，然而其電路接線復(fù)雜，顯示溫度點(diǎn)的數(shù)目有限；本設(shè)計(jì)為了讓溫度盡可能多的在同一界面顯示，減少接線的復(fù)雜度，采用液晶顯示測(cè)量溫度。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的液晶為ST7920是臺(tái)灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的中文圖形控制

60、芯片，它是一種內(nèi)置128×64-12漢字圖形點(diǎn)陣的液晶顯示控制模塊，用于顯示漢</p><p>　　字及圖形?？娠@示32個(gè)漢字，一行8個(gè)，或者顯示64個(gè)字符。其可以由兩種方式控制，串行控制和并行控制，本設(shè)計(jì)為了節(jié)省單片機(jī)I/O口，采用了串行</p><p>　　控制顯示。P2.0接CS，P2.1接SCLK， P2.2接SID，其控制時(shí)序如圖3-11所</p><

61、;p>　　圖3-11 串行模式時(shí)序</p><p>　　示。 </p><p>　　3.4.2 報(bào)警模塊</p><p>　　報(bào)警部分要實(shí)現(xiàn)的功能為在有任何一處的溫度值超出設(shè)定溫度值范圍時(shí)就要及時(shí)報(bào)警，做出報(bào)警動(dòng)作。對(duì)與報(bào)警部分硬件電路的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，一是蜂鳴報(bào)警，二是顯示提示，在LCD上顯示。</p>&l

62、t;p>　　3.4.3 按鍵模塊</p><p>　　系統(tǒng)的操作模塊即為按鍵的設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，主要用于溫度值的設(shè)定和校準(zhǔn)。需要由4個(gè)按鍵要實(shí)現(xiàn)以下功能：第一個(gè)按鍵是功能切換，第二個(gè)按鍵是向上調(diào)節(jié)，第三個(gè)按鍵是實(shí)現(xiàn)向下調(diào)節(jié)，第四個(gè)按鍵是確認(rèn)鍵。</p><p>　　3.5 數(shù)據(jù)通訊模塊</p><p>　　下位機(jī)上通訊部分的硬件電路設(shè)計(jì)為圖3-12所示

63、。</p><p>　　圖3-12 下位機(jī)通訊接口電路</p><p>　　如圖3-12所示，通訊接口電路主要應(yīng)用了SN65LBC184芯片。SN65LBC184是SN5176行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的差分?jǐn)?shù)據(jù)線收發(fā)器，它帶有內(nèi)置高能量瞬變?cè)肼暠Ｗo(hù)裝置。這種設(shè)計(jì)特點(diǎn)顯著提高了抵抗數(shù)據(jù)同步傳輸電纜上的瞬變?cè)肼暤目煽啃?，這種可靠性超過(guò)了多數(shù)現(xiàn)有器件。采用這類電路可提供可靠的低成本的直連（不帶絕緣變壓器）

64、數(shù)據(jù)線接口，不需要任何外部元件。</p><p>　　應(yīng)用原理為：P0.5控制SN65LBC184的讀寫(xiě)使能，在其控制下單片機(jī)的RXD、TXD通過(guò)SN65LBC184，在通過(guò)485/232接口與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。如圖3-12，在與SN65LBC184連接時(shí)都用了光耦隔離，光耦兩邊使用不同的電源，＋5V和VCC（＋5V）表示不同的電源。其目的是為了防止干擾，實(shí)現(xiàn)通信的穩(wěn)定傳輸。</p><p>

65、;　　多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1下位機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1下位機(jī)程序開(kāi)發(fā)方法簡(jiǎn)介</p><p>　　本設(shè)計(jì)下位機(jī)部分就其功能來(lái)講，具一個(gè)有獨(dú)立作業(yè)的智能儀表。當(dāng)前很多智能儀表采用前／后臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)用程序是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)，后臺(tái)程序循環(huán)調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的處理，中斷服務(wù)程序處理異步事件。時(shí)間相關(guān)性很強(qiáng)的關(guān)鍵

66、操作靠中斷服務(wù)來(lái)保證的。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是程序比較直觀，但由此帶來(lái)一個(gè)重要的問(wèn)題是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性較差。中斷服務(wù)提供的信息一直要等到后臺(tái)程序運(yùn)行到該處理這個(gè)信息時(shí)才能得到處理，最壞情況下的任務(wù)級(jí)響應(yīng)時(shí)間(處理信息的及時(shí)性)取決于整個(gè)循環(huán)的時(shí)間，而循環(huán)的執(zhí)行時(shí)間不是常數(shù)，程序經(jīng)過(guò)某一特定部分的準(zhǔn)確時(shí)間不能確定，進(jìn)而若程序修改了循環(huán)的時(shí)序也會(huì)受到影響。在智能儀表中移植嵌入式操作系統(tǒng)能較好的解決以上問(wèn)題，并使軟件開(kāi)發(fā)工作變得規(guī)范、容易測(cè)試、

67、實(shí)現(xiàn)模塊化編程和縮短開(kāi)發(fā)周期。</p><p>　　隨著系統(tǒng)硬件功的增強(qiáng)，成本的降低，功能要求的增加和復(fù)雜化，需要實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)對(duì)多個(gè)任務(wù)進(jìn)行合理協(xié)調(diào)調(diào)度，管理系統(tǒng)資源的要求越來(lái)越迫切。同時(shí)，各種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，對(duì)硬件配置要求的不再苛刻，實(shí)時(shí)性不斷增強(qiáng)，效率不斷提高使得在自動(dòng)化儀表中使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)成為可能。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用Small Rtos51作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)

68、，實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行巡回檢測(cè)，包括溫度轉(zhuǎn)換、溫度設(shè)定、顯示以及報(bào)警等功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信。</p><p>　　4.1.2 Small RTOS5l簡(jiǎn)介</p><p>　　Small RTOS5l是一個(gè)基于51系列單片機(jī)的、免費(fèi)的、源代碼公開(kāi)的多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，可以在單片51系統(tǒng)上運(yùn)行。它使用了RTX51 Tiny的堆棧管理機(jī)制，并像uc/os-II一樣是搶占式的。Small R

69、TOS51是為51系列單片機(jī)編寫(xiě)，具有處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理，支持任務(wù)動(dòng)態(tài)建立與刪除和動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，提供了用于任務(wù)間通信的信號(hào)量、消息隊(duì)列。Small RTOS5 l是為小RAM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，對(duì)于采用只有較小RAM和ROM的5l微控制器的系統(tǒng)而言，移植Small RTOS5l是一個(gè)較好的選擇。</p><p>　　4.1.3 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　根據(jù)下位機(jī)所要實(shí)

70、現(xiàn)的功能在Small RTOS5 1的配置文件configh中建立了6個(gè)任務(wù)：通道選擇任務(wù)chunnelsel、報(bào)警任務(wù)warn、溫度計(jì)算任務(wù)caltemper、讀傳感器溫度任務(wù)readad、顯示任務(wù)display和系統(tǒng)參數(shù)修改任務(wù)modipara。由于各任務(wù)的重要性和實(shí)時(shí)性要求不一樣，任務(wù)間的通信利用信號(hào)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，其代碼如下：</p><p><b>　　//任務(wù)定義</b></p&

71、gt;<p>　　#ifdef IN_OS_CPU_C </p><p>　　extern void chunnelsel (void);</p><p>　　extern void modipara (void);</p><p>　　extern void warn (void);</p><p>　　extern void

72、 caltemper (void);</p><p>　　extern void readad (void);</p><p>　　extern void display (void);</p><p>　　void (* const TaskFuction[OS_MAX_TASKS])(void)={ chunnelsel, modipara, warn, ca

73、ltemper, readad , display };</p><p>　　//函數(shù)數(shù)組TaskFuction[]保存了各個(gè)任務(wù)初始 PC指針,其按任務(wù)ID(既優(yōu)先級(jí)次序)順序保存</p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p><p>　　主程序的程序框圖如圖4-

74、1。主程序的有兩個(gè)函數(shù)init()和OSStart()，其中init()主要定義了系統(tǒng)節(jié)拍中斷頻率，OSStart()的作用是啟動(dòng)Small RTOS51的多任務(wù)環(huán)境，在調(diào)用此函數(shù)前系統(tǒng)不允許中斷。</p><p>　　圖4-2 通道選擇程序流程 圖4-3 讀傳感器溫度流程</p><p>　　通道選擇任務(wù)chunnelSel負(fù)責(zé)按設(shè)定的參數(shù)選擇數(shù)據(jù)輸入通道，然后睡眠

75、設(shè)定的時(shí)間。由于系統(tǒng)要對(duì)多路溫度進(jìn)行檢測(cè)，只有即時(shí)切換輸入通道才保證各輸入信號(hào)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)被檢測(cè)，因而通道選擇任務(wù)在系統(tǒng)中擁有最高優(yōu)先級(jí)。通道選擇程序流程如圖14。</p><p>　　讀傳感器溫度任務(wù)readad如圖4-3，溫度計(jì)算任務(wù)caltemper程序流程見(jiàn)圖4-4。溫度計(jì)算任務(wù)caltemper、讀傳感器溫度任務(wù)readad控制AD7705將傳感器輸入信</p><p>　　圖4

76、-4 溫度計(jì)算任務(wù)</p><p>　　號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 并向溫度計(jì)算任務(wù)caltemper發(fā)送tempepsig信號(hào)。任務(wù)caltemper通過(guò)全局變量獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)，接收readad任務(wù)發(fā)送的信號(hào)后查找與傳感器相對(duì)應(yīng)的分度表，得到測(cè)點(diǎn)的溫度，檢查溫度是否正常后發(fā)送nodispsig或warnsig信號(hào)，通知其他任務(wù)。</p><p>　　顯示任務(wù)display用于顯示檢測(cè)溫度和測(cè)點(diǎn)號(hào)，

77、并進(jìn)行LED報(bào)警。系統(tǒng)參數(shù)修改任務(wù)modipara監(jiān)視用戶按鍵輸入，調(diào)整系統(tǒng)檢測(cè)參數(shù)。</p><p>　　報(bào)警任務(wù)warn根據(jù)溫度計(jì)算任務(wù)caltemper送來(lái)warnsig信號(hào)實(shí)現(xiàn)報(bào)警輸出顯示。</p><p>　　4.1.4 串口通訊及協(xié)議</p><p>　　串口通信要把下位機(jī)所采集到的溫度送給上位機(jī)，它們之間的通信按照一

78、 定的協(xié)議來(lái)完成，本設(shè)計(jì)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通訊按照modbus來(lái)編寫(xiě)。</p><p>　　Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。</p><p>　　表4-1 RTU模式的消息結(jié)構(gòu)</

79、p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議有兩種傳輸方式：ASCII模式和RTU模式。在ASCII模式下，消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)都作為兩個(gè)ASCII字符發(fā)送，采用縱向冗長(zhǎng)檢測(cè)(LRC)校驗(yàn)。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)到ls而不產(chǎn)生錯(cuò)誤。在RTU</p><p>　　(Remote Terminal Unit)模式下，采用字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸、CRC校驗(yàn)。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特

80、率下，可比ASCII方式傳送更多的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)要傳輸?shù)臏囟戎挥?6路之多，選擇采用RTU方式傳輸。RTU方式傳輸?shù)母袷揭?jiàn)表4-1所示。</p><p>　　如表所示開(kāi)始T1－T2－T3－T3表示消息發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符的停頓時(shí)間，8位地址，可能的地址為0-247個(gè)，其中0作為廣播地址，當(dāng)Modbus應(yīng)用于更高水準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，廣播方式不被允許。8位功能碼可能的代碼為1-255。本設(shè)計(jì)中只用到03(讀取保持寄存器&

81、#160;   在一個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值)，數(shù)據(jù)段包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)值，CRC校驗(yàn)包括高低兩位。以1號(hào)機(jī)為例，下位機(jī)所要發(fā)送的數(shù)據(jù)為：</p><p>　　01 03 16 Data1…Data16 CRC高位 CRC低位</p><p>　　下位機(jī)的程序具體見(jiàn)附錄。</p><p>　　4.2 上位機(jī)溫度控制軟件設(shè)計(jì)

82、</p><p>　　整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的管理是通過(guò)在上位機(jī)運(yùn)行的測(cè)溫系統(tǒng)管理軟件來(lái)完成。根</p><p>　　圖4-5 測(cè)溫系統(tǒng)管理軟件的功能結(jié)構(gòu)</p><p>　　據(jù)對(duì)溫度測(cè)量系統(tǒng)的分析，溫度測(cè)量系統(tǒng)如圖4-5所示。</p><p>　　上位機(jī)的測(cè)溫管理軟件以VC++ 6.0為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用MFC視圖類應(yīng)用。其主界面如圖4-6。</p&

83、gt;<p>　　圖4-6 測(cè)溫軟件主界面</p><p>　　串口通訊中應(yīng)用了串口類函數(shù)SerialPort，其調(diào)用是使用的代碼為：</p><p>　　int CMainFrame::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)</p><p><b>　　{</b></p>&

84、lt;p><b>　　...</b></p><p>　　submenu->EnableMenuItem(ID_Set1,MF_BYCOMMAND|MF_DISABLED| MF_GRAYED);</p><p>　　nbaud=9600;</p><p><b>　　ncom=2;</b></p>

85、<p><b>　　ndata=8;</b></p><p><b>　　nstop=1;</b></p><p>　　cparity='N';</p><p><b>　　count=0;</b></p><p><b>　　retur

86、n 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void CMainFrame::Onoff() </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　...</b></p><p>　　if(b

87、mportopen)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　...</b></p><p>　　ndwCommEvents=EV_RXFLAG | EV_RXCHAR;</p><p>　　if(m_port.InitPort(this,ncom,nbaud,cpari

88、ty,ndata,nstop,ndwCommEvents,512))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　m_port.StartMonitoring();</p><p><b>　　...</b></p><p><b>　　}</b></p&

89、gt;<p><b>　　...</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　各設(shè)置功能界面，為串口設(shè)置、測(cè)溫參數(shù)設(shè)置、溫度記錄。見(jiàn)圖4-7、圖4-8和圖4-9。</p><p>　　圖4-7 串口設(shè)

90、置界面 圖4-8 測(cè)溫點(diǎn)設(shè)置界面</p><p>　　圖4-9 溫度記錄界面</p><p><b>　　系統(tǒng)測(cè)試與分析</b></p><p><b>　　5.1通道選擇調(diào)試</b></p><p>　　通道的調(diào)試是能否實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)巡回檢測(cè)的關(guān)鍵，

91、其調(diào)試過(guò)程為：</p><p>　　1.給TPIC6B595送通道選擇的控制字，對(duì)應(yīng)1到16路輸出；</p><p>　　2.在送一個(gè)控制字后，就測(cè)量其輸出通道是否按控制要求導(dǎo)通，具體測(cè)8550是否導(dǎo)通，用2個(gè)字節(jié)控制16路，程序中定義為cha_h,cha_l。其控制對(duì)應(yīng)見(jiàn)表5-1。</p><p>　　表5-1 通道選擇控制字節(jié)表</p><p

92、>　　調(diào)試結(jié)果為在給輸出控制字時(shí)有對(duì)應(yīng)的輸出，通道選擇設(shè)計(jì)完全可行。</p><p><b>　　5.2溫度測(cè)量</b></p><p>　　溫度測(cè)量部分的調(diào)試過(guò)程為：首先進(jìn)行溫度的校準(zhǔn)，分有零度校準(zhǔn)和滿度校準(zhǔn)；然后進(jìn)行校準(zhǔn)后數(shù)據(jù)分析。</p><p>　　零度校準(zhǔn)和滿度用玻璃溫度計(jì)作為校準(zhǔn)基準(zhǔn)，校準(zhǔn)后調(diào)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表5-2。</p&g

93、t;<p>　　表5-2 理論溫度與實(shí)際溫度比較</p><p>　　表5-2所示，在校準(zhǔn)時(shí)由于校準(zhǔn)基準(zhǔn)的條件限制，只能在0℃和100℃附近進(jìn)行校準(zhǔn)。最大絕對(duì)溫差為0.1℃，滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　5.3上位機(jī)與下位機(jī)通訊調(diào)試</p><p>　　上位機(jī)與下位機(jī)通訊的調(diào)試過(guò)程分兩部分，首先是對(duì)下位機(jī)部分的接收和發(fā)送進(jìn)行調(diào)試；然后對(duì)上位機(jī)的

94、接收和發(fā)送功能進(jìn)行調(diào)試。其中在調(diào)試過(guò)程中用到的工具為串口調(diào)試工具V2.2。</p><p>　　通過(guò)串口調(diào)試工具V2.2，按Modbus協(xié)議發(fā)送給下位機(jī)接收，比較串口調(diào)試工具V2.2發(fā)送的數(shù)據(jù)與接受的數(shù)據(jù)一致，下位機(jī)接受正常。下位機(jī)給串口調(diào)試工具V2.2發(fā)送數(shù)據(jù)，顯示比較一致，下位機(jī)發(fā)送正常。</p><p>　　同樣方法用串口調(diào)試工具V2.2與上位機(jī)進(jìn)行調(diào)試，收發(fā)功能正常。</p&

95、gt;<p>　　最后，調(diào)試上位機(jī)與下位機(jī)的收發(fā)功能，可實(shí)現(xiàn)正常接受和發(fā)送。</p><p><b>　　系統(tǒng)的抗干擾措施</b></p><p>　　6.1 下位機(jī)的抗干擾措施</p><p>　　在溫度測(cè)量過(guò)程中會(huì)遇到比較惡劣的測(cè)溫環(huán)境，有兩個(gè)地方需要提高抗干饒，一個(gè)是提高下位機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力，另一個(gè)是提高在傳輸過(guò)程中

96、的抗干擾能力，保證可靠性。</p><p>　　下位機(jī)的抗干擾措施：</p><p><b>　　1.設(shè)置去耦電容</b></p><p>　　去耦電容接在電源線與地線之間，可以有效的削弱芯片電源線和地線之間的電壓尖峰與毛刺干擾信號(hào)，減少通過(guò)電源線和地線耦合引起的干擾。</p><p>　　2.地線與電源線的處理<

97、/p><p>　　信號(hào)通過(guò)地線和電源線阻抗的耦合將會(huì)產(chǎn)生干擾，因此盡量加大地線和電源線的截面，并盡可能的寬一些，減少交叉布線。</p><p><b>　　3.元器件布局</b></p><p>　　模擬元器件和數(shù)字元器件分別相對(duì)集中布置。數(shù)字元器件的接地共同引出接地-數(shù)字地；模擬器件的接地端共同接地-模擬地。然后將數(shù)字地同模擬地分別引出，最后連接

98、至總接地端形成電路板上的地線。</p><p><b>　　4.信號(hào)線</b></p><p>　　測(cè)溫系統(tǒng)中單片機(jī)與測(cè)溫點(diǎn)之間的信號(hào)傳輸線采用雙絞線。它可以降低鄰近信道的電磁耦合和外部信號(hào)的電磁干擾。采用雙絞線來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸較普通測(cè)溫線傳輸距離來(lái)得遠(yuǎn)。</p><p>　　6.2 數(shù)據(jù)通訊校驗(yàn)</p><p>　　數(shù)據(jù)

99、在傳輸、存取、運(yùn)算過(guò)程中都有可能產(chǎn)生差錯(cuò)。測(cè)溫系統(tǒng)由于受各種干擾的影響，接受到數(shù)據(jù)不可避免的可能會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。這就需要差錯(cuò)控制。</p><p>　　所謂差錯(cuò)控制就是發(fā)送端將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列，按照一定規(guī)律加入一些多余碼元，使原來(lái)不相關(guān)的數(shù)據(jù)變?yōu)橄嚓P(guān)，并把這些冗余碼元作為監(jiān)督元和有關(guān)的信息元一起傳送。接收端根據(jù)信息元與監(jiān)督元之間的規(guī)律性進(jìn)行檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可通過(guò)反饋信道要求對(duì)方重發(fā)有錯(cuò)的信息，也可有接受端的譯碼器

100、自動(dòng)把錯(cuò)誤糾正，這種技術(shù)稱為差錯(cuò)控制技術(shù)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。首先將一個(gè)l6位CRC寄存器置為全“l(fā)”，并設(shè)一個(gè)l6位的CRC因子(例如該因子為AO01H)將接收到的第1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)與CRC寄存器低字節(jié)相異或，然后將CRC寄存器右移l位，最高位補(bǔ)“0”，若移出的最低位為“l(fā)”，則再將CRC寄存器與CRC因子異或，如此循環(huán)8次即完成1個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)碼的生成。若有多個(gè)字節(jié)則重復(fù)

101、以上過(guò)程。圖6-1是CRC碼生成的程序流程。其代碼如下：</p><p>　　Int modbus_crc(uchar buff[],int n)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,j;</p><p>　　unsigned int crc;</p><p&g

102、t;　　crc=0xffff;</p><p>　　for(i=1;i<n;i++) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　crc=crc^buff[i];</p><p>　　for(j=0;j<8;j++)</p>&l

103、t;p><b>　　{</b></p><p>　　if(crc&0x01)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　crc=(crc>>1)&0xa001;</p><p><b>　　}</b></p>&

104、lt;p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　crc=crc>>1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p&

105、gt;<b>　　}</b></p><p>　　return crc;</p><p>　　}// modbus的crc校驗(yàn)</p><p>　　圖6-1 CRC流程圖</p><p>　　上位接收下位機(jī)的數(shù)據(jù)與下位機(jī)一樣，也采用CRC校驗(yàn)。通過(guò)這種方式來(lái)編碼提高抗干擾能力。</p><p>　

106、　系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展方向</p><p>　　多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)目前完成的是對(duì)多點(diǎn)溫度的采集、處理、顯示以及對(duì)溫度報(bào)表的管理。系統(tǒng)主要分為兩大部分：在上位機(jī)通過(guò)測(cè)溫管理軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)的巡回采集、處理、實(shí)時(shí)直觀顯示和多顯示和多溫度報(bào)表的管理；在下位機(jī)通過(guò)單片機(jī)控制各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)完成溫度轉(zhuǎn)換并與主機(jī)實(shí)現(xiàn)多機(jī)通訊。</p><p>　　多點(diǎn)溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的集中監(jiān)視和管

107、理，但還沒(méi)有包括相應(yīng)的反饋控制部分。因?yàn)椴煌谋O(jiān)控場(chǎng)合有不同的控制要求，可以針對(duì)具體的要求加入相應(yīng)的控制部分。這是系統(tǒng)非常值得擴(kuò)展的空間之一。目前的系統(tǒng)中作為下位機(jī)的單片機(jī)，還有很多的資源沒(méi)有利用，系統(tǒng)有充分的擴(kuò)展余地。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 沙占友.智能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 20

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110、　[8] 陳明計(jì),周立功.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)SmallRTOS51原理及應(yīng)用[M].北京航空航天大學(xué)出版社, 2004</p><p>　　[9] 方安平,劉俊,黃志宏.采用Small RTOS51的智能溫度巡檢儀設(shè)計(jì)[J].電子科技 ,2006, 06:70～74 </p><p>　　[10] 李長(zhǎng)林，高潔編著.Visual C++串口通信技術(shù)與典型實(shí)例[M].北京:清華大學(xué)出版社 2

111、006</p><p>　　[11] 龔建偉, 熊光明編著.Visual C++/Turbo C 串口通信編程實(shí)踐[M].電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[12] 張?bào)蘩?，劉?shū)智.Visual C++實(shí)踐與提高[M].中國(guó)鐵道出版社， 2006</p><p>　　[13] 原奕.Visual C++實(shí)踐與提高[M].中國(guó)鐵道出版社， 2006<

112、/p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　主電路圖：</b></p><p>　　溫度采集和通道選擇：</p><p><b>　　電源電路：</b></p><p><b>　　程序</b></p>