多路温度采集及监控系统的设计与实现

1 引言

温度是生产过程和科学试验中普遍且重要的物理参数。在工业生产中，为了高效生产，必须对生产过程中的主要参数，如温度、压力、流量、速度等进行有效控制。其中温度控制在生产过程中占有相当大的比例。准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的主要条件。

2 系统概述

整个温度控制系统主要由计算机控制系统(上位机)、单片机测控系统(下位机)、温度传感器组、功率加热系统等部分组成。系统采用了模块化的设计思想，组建方式灵活，并可利用多块单片机测控系统组合的方法增加测量点，具有良好的扩展性。系统结构框图如图1所示。

温度测量采用高精度的温度传感器PT100获得物体当前温度，经过低功耗、低输入失调电压、线性好的OP07A进行信号放大，送至8051F350内部高速率24位A／D转换器，根据系统设定的目标温度(由上位机发送)和控制范围，通过6路PWM控制加热器的工作状况，使物体达到目标温度并且保持恒温状态。同时可以利用单片机内部的Flash存储器把各通道设定的温度、系统参数存储起来。当系统断电或复位后，可以继续运行，增强了系统的抗干扰性能。

3 系统硬件设计

3.1 主控电路

温度采集监控系统的主控电路采用高性能、功能强大的8051F350。 8051F350是由Cygnal公司推出的完全集成的混合信号系统级芯片(SoC)，具有CIP-51微控制器内核，与MCS51指令集完全兼容；机器周期由标准的12个系统时钟降为1个系统时钟周期，处理能力大大提高，峰值速度可达25 MI／s；内部集成了构成单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其他功能元件(包括PGA、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus／I2C、UART、SPI、定时器、可编程计数器／定时器阵列、内部振荡器、看门狗定时器以及电源监视器等)。