用单片机实现温度远程显示

引 言

目前检测温度一般采用热电偶或热敏电阻作为传感器。这种传感器至仪表之间一般都要用专用的温度补偿导线；而温度补偿导线价格很贵，并且线路太长也会影响测量精度。在实际应用中往往需要对较远处（1 km左右）的温度信号进行监视。现有的解决方案有很多，例如：① 在现场用智能仪表对温度信号进行测量，用计算机作上位机与智能仪表进行通信来实现远程温度监测。采用这种方案要增加计算机设备及相关计算机软件。② NCU+DDC实现远程温度监测。用2个DDC，一个安装在现场测量温度，另一个安装在监视地，2个DDC通过NCU进行通信，从而实现远程温度监测。

但以上方案都存在成本高的问题。有没有低成本的解决方案呢？其实，在单片机应用日益广泛的今天，完全可以用单片机以极低的成本来实现远程温度监测。

1 问题的提出

我单位管理的锅炉房同时给2栋建筑物内的2家酒店供应蒸汽，由安装在2栋建筑物地下室的热交换器进行热交换后产生热水送给客房。从锅炉房至2个热交换站的距离分别约600 m，值班人员要不停地奔波于2个热交换站与锅炉房之间进行设备巡视，检查热水温度是否控制在规定的范围。这样不仅增加了值班人员的劳动强度，同时也使锅炉房经常无人(因每班1人值班)。如果能在锅炉房显示2个热交换站内各热交换器的热水温度，则值班人员仅在热水温度异常时才需到热交换站检查设备，这样便可解决上述问题。经过分析，本人用单片机+智能仪表以低成本实现温度远程显示，并且经过实验取得了成功。

2 控制要求及解决方案选择

① 2个热交换站分高低区共安装有8个热交换器，正常水温在45~65℃之间；2个热交换站与锅炉房的距离分别为500 m和600 m左右。

② 要求在锅炉房内能以巡回及定点2种方式显示8个热交换器的热水温度：巡回方式以3 s为周期轮流更新及显示各热交换器热水温度；定点方式时，每按上键或下键1次则显示上或下1个热交换器热水温度，每3 s自动更新数据1次。

③ 根据控制要求选择单片机+智能仪表的解决方案：用带通信接口的智能仪表安装在现场测量温度，设计制作1个单片机装置完成与智能仪表的通信及数据显示。

3 通信协议、智能仪表选择及其参数介绍

因热水温度信号变化较慢，因而对通信的速度要求不高。对于这种低速率、远距离的通信选用RS485总线适宜。RS485是EIA（美国电子工业联合会）在1983年公布的新的平衡传输标准，是工业界使用最为广泛的双向、平衡传输线标准接口。它以半双工方式通信，支持多点连接，传统驱动器允许创建多达32 个节点的网络，且其具有传输距离远（最大传输距离为1200 m），传输速度快（1200 m时为100 Kbps）等优点，连接方法如图1所示。

为了满足现场温度检测及与单片机装置通信的要求，必须选择至少有5个温度检测点及具有RS485通信端口的智能仪表。经过对市场上常用的温度检测仪进行分析，选择由重庆川仪十八厂生产的XJ-08S型巡回检测仪作现场测量仪表。

3.1 XJ-08S主要特点

　　① 多量程方式，热电偶、热电阻，1~5 V标准信号混合输入，可通过键盘进行设置；
　　② 最多8个测量通道（能测量8个温度信号）；
　　③ 采用RS485通信标准，可将各通道最新数据向上位机传送。

重要的是，该仪表的说明书详细介绍了与该仪表进行数据交换的命令及格式，其通信协议也相对较简单，这给我们用单片机实现温度远程显示降低了难度（虽然有RS485端口的仪表很多，但大多没有通信命令的详细说明。

3.2 XJ-08S巡回检测仪通信协议

（1） 通信口设置
　　◇ 通信方式：RS485标准电平。
　　◇ 同步方式：起停同步方式。
　　◇ 波特率：9600 bps。
　　◇ 通信距离：不大于1200 m。
　　◇ 通信线：2线。
　　◇ 数据代码：ASCII码。
　　◇ 数据格式：每字符10位，即1个起始位，8个数据位，1个停止位。

（2）数据传输格式
　　◇ 地址：2字节（高字节在前，低字节在后）。
　　◇ 数据：按地址顺序，仪表数据传输格式为十六进制2字节定点数。
　　2字节定点数 = 低字节高4位+低字节低4位
　　　　　　　　　（ASCII码） （ASCII码）
　　　　　　　　　高字节高4位+高字节低4位
　　　　　　　　　（ASCII码） （ASCII码）
　　若数据为负数，则采用补码方式传输。

　　◇ 在传输实时测量值时，传输完2字节定点数后，紧接着又传输2字节定点数，其中高字节低4位为小数位数。

　　例：（50.0）10 表示为 46 34 　30 31　30 30　30 31
　　　　　　　　　　　　　低字节 高字节 　　　小数位数