多点温度监控系统的设计

目前许多场合都要对温度进行控制。如仓库，不同的储藏室储存物品的温度都不同；再比如医院，为了使病人的治疗效果最好，需要对每一个病房的温度进行控制。该文研究的多点温度监控系统能够对多个位置的温度进行设置、检测，根据温度设置值与检测值来控制调温设备运转，调节温度。

l 系统的总体结构及功能
本系统的总体结构框图如图1所示，为了满足多通道数据采集和处理，系统采用了一台上位机和多个下位机的集总式结构。上位机采用AT89S51单片机，下位机采用AT89C2051单片机。上位机与下位机之间采用RS 485总线通信。其中上位机系统配置液晶显示屏、按键。按键用于调整各个点的预置温度和系统时间，查询各个点的预置温度值、实际温度值以及调温设备运行情况，输入下位机的控制信息。液晶显示屏用于显示系统时间，以及各点的预置温度值、实际温度值和调温设备运行情况，如1 min内没有任何操作，则液晶显示屏上开始循环显示各个点的实际温度值、预置温度值以及调温设备运转情况，每一个点的数据在液晶屏上显示的时间是8 s。下位机负责温度采集和控制调温设备运转，温度传感器采用DSl8820。上位机首先将预置温度值发送到下位机，下位机将实际温度与预置温度进行比较后输出调温设备控制信号，并将实际温度与调温设备运转状态发送到上位机。

2 硬件电路设计
2．1 下位机电路设计
下位机电路主要由三部分构成：温度采集电路、RS 485总线接口电路、调温设备的控制电路，其电路原理图如图2所示。

2．1．1 温度采集电路
温度传感器采用DSl8820，其是一种单总线智能型温度传感器，只有三线接口，分别为地线、数据线、电源线。DSl8820输出信号为数字信号，处理器与DSl8820通过数据线来完成双向通信，因此采用DSl8820使得电路十分简单。温度变换功率可以来源于外电源，也可以来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DSl8820供电。DSl8820的电压范围为+3．O～+5．5 V，测温范围为一55～+125℃，固有的测温分辨率为O．5℃，最高精度可达0．067 5℃，最大的转换时间为200 ms。一条总线上面可以挂接多个Dsl8820实现多点测温。本系统中每台下位机只接一个DSl8820。
采用单片机的P3．7口与DS18820进行通信，采集温度信号，由于其是双向通信，内部结构是开漏，所以在总线上要加一个10。kΩ上拉电阻。
2．1．2 RS 485总线接口电路
本系统上位机与下位机之间采用RS 485总线通信，其通信距离可达1 200 m。总线驱动芯片采用MAX485，RO接单片机的RXD，DI接TXD，MAX485芯片的发送和接收功能转换由芯片的RE，DE端控制。DE=1时，MAX485处于发送状态；RE=O，DE=0时，芯片处于接收状态。将RE，DE接在单片机的一根口线P3．4上。
在上电复位时，为了避免分机咬总线的情况，总线上的各分机应处于接收状态。而在上电复位时，单片机各端口处于高电平状态，硬件电路稳定也需要一定的时间，则可能向总线发送信息，为了避免这种情况，将P3．4口接一个74HCl4反相器，使MAX485上电时处于接收状态。另外在数据传输之前，先要通过一个低电平起始位实现握手，给R0外接10 kΩ上拉电阻，防止干扰信号误触发产生负跳变，使单片机进入接收状态。总线上面挂接多个分机，其中任何一只芯片故障就可能将总线“拉死”，因此在MAX485的A，B口线与总线之间各串接一只20Ω的电阻实现总线隔离。如果是最后一台分机，则在差分端口A，B之间接120 Ω的平衡匹配电阻，减少由于不匹配而引起的反射，并且能够吸收噪声，抑止干扰，保证通信质量。注意不能在中间分机节点上并接平衡匹配电阻。