基于RS485的工业现场八路数字温度巡检仪

《基于RS485的工业现场八路数字温度巡检仪》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、课程设计题目：基于RS-485的工业现场八路数字温度巡检仪本课程设计要求设计一种基于工业现场远程传输技术的八路温度采集控制系统，该系统要能实现多个点的温度检测和数值显示，通过RS-485串行通信协议实现工业现场环境温度的被动查询。系统主要由温度采集、单片机控制、人机交互、通道选择等几个单元组成。温度采集系统是整个系统的重点，采用热敏电阻对各点的温度进行采集。温度的不同导致热敏电阻的阻值变化，经过固定的电阻分压，利用单片机的内部AD转换对电压进行采集，通过数码管把各个点的温度与通道号显示出来。并可以与上位机进行信息的交换，为进行网络化的扩展做好了接口输出，可进一步集成

2、监控。技术参数和设计任务：1、利用AVR单片机Atmega48实现对数据采集、通道转换、数据显示、数据传输的控制，并利用其内部集成的AD转换器实现了温度值的转换和读取，用最少的硬件结构实现最有效的设计效果；2、采用铂电阻P100作为温度传感器，配合Atmega48内部AD，实现工业现场温度测量，温度范围：-25℃～110℃，精度（±1℃）；3、采用RS-485通信技术，实现远程温度数据被动查询，并可方便的与上位机进行通信，实现网络化扩展和集成监控；4、使用CD4051模拟开关，节省了AD转换器转换通道，实现轮询显示8通道温度；5、使用四位数码管作为显示器件，显示清晰

3、，成本低廉。四位分别显示通道号、正负号、温度值；6、采用电容滤波等硬件滤波技术和中位值滤波等软件滤波技术，一定范围内保证了温度信号采集转换的稳定和准确；-22-一、本课程设计系统概述1、方案选择(1)主控制器方案选择此次设计中考虑到工业现场环境比较恶劣，由于一般的51单片机稳定性、可靠性相对较差，故从多方面考虑，选择Atmel公司生产的AVR系列中具有高性能比的Atmega48单片机作为整个系统的主控制器。ATmega48有如下特点：4KB字节的系统内可编程Flash，256字节EEPROM，512字节SRAM，23个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，三个具有比

4、较模式的灵活的定时器/计数器(T/C)，片内外中断，可编程串行USART，面向字节的两线串行接口，一个SPI串行端口，一个6路10位ADC(TQFP与MLF封装的器件具有8路10位ADC)，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，以及五种可以通过软件选择的省电模式。图1ATmega48内部结构框图-22-ATmega48是以Atmel的高密度非易失性内存技术生产的。片内ISPFlash可以通过SPI接口、通用编程器或引导程序进行多次编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区。在更新应用Flash存储区时引导程序区的代码继续运行。通过将8位RISC

5、CPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内，ATmega48为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的方案。图1为ATmega48内部结构框图，图2为ATmega48引脚图。图2ATmega48引脚图AVR与51、PIC单片机相比具有一系列的优点，主要体现在以下这几个方面：1)在相同的系统时钟下AVR运行速度最快；2)所有AVR单片机的Flash、EEPROM储存器都可以反复烧写、支持在ISP在线编程(烧写)，入门费用非常少；3)片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，使得电路设计变得非常简单；4)每个I/O口作输出时都可以输出很强的

6、高、低电平，作输入时I/O口可以是高阻抗或者带上拉电阻；5)片内具有丰富实用的资源，如A/D模数器、D/A数模器，丰富的中断源、SPI、USART、TWI通信口、PWM等等。-22-(1)传感器方案选择1)方案一数字温度传感器在测温系统中我们常常用到集成型温度传感器。集成型温度传感器可以达到较高的精度，能保证所测的温度值不会有波动。在集成型温度传感器的使用过程中，对单个温度点的采集比较容易实现，但采用的单总线传输方式进行对远距离的多点温度进行检测，在程序的控制上比较复杂。2)方案二选用可编程控制器（PLC）在多点测温系统中，传统的方法是用温度敏感元件通过电路的调整可

7、以把温度信号转换为模拟电压信号，在将模拟电压信号远距离传输进行采集并通过A/D转换得到相应的数字信号，通过程序进行处理得到实时的温度值。为了获得较高的测温精度，在测温系统中就必须采取措施解决远距离的温度信号的传输，而保证高强度的抗干扰能力，从而得到准确的、精确度高的环境温度值。热敏电阻是一种较传统的检测温度信号的敏感元件，测温范围为-40℃~200℃，能够满足大多数场合测温的要求。而价格的低廉得到广泛的使用，选用具有负温度系数的特性的热敏电阻，热敏电阻的阻值随环境温度的改变而相应的改变。在进行远距离的传输中可以把温度信号转换为频率、电流信号进行远距离的传输，从而