智能温度巡检仪设计

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1、1引言在当今工业化大生产日趋发张的过程中，检测生产过程温度变化的智能温度巡检仪也被赋予很大的作用，在生产工业生产中起着不可替代的作用。目前温度巡检仪的设计技术已基本成熟，设计方案也各种各样，许多心的设计方案也层出不穷，当然随着当今电子技术的不断进步，温度巡检仪的设计也只能是越来越自动化、智能化，在生产中所发挥的作用也会更加的高效。随着社会的发展和超大规模集成电路的出现，与其他独立的电子元件相比，单片机具有体积小，价钱便宜，控制能力强等优点，在工业、消费品、军事、通讯等领域的应用越来越广泛，利用单片机来设计的新产品实现不同程度的智能化将是历史

2、发展的趋势，各种各样的设备也将会随着单片机的发展而更新换代。应用单片机来设计的新产品具有新颖，结构紧凑和设计灵活、方便等特点。2总体设计2.1.硬件总体方案主机电路采用以8位单片机为核心的方案，片内要有足够多的资源，尽量减少扩展外部功能芯片，减小体积，降低造价。单片机要有如下资源：1.足够的片内程序存储器，容量不小于20KB2.足够的片内数据存储器，容量不小于256B3.定时器/计数器不少于3个。（通讯和A/D转换要求）。4.中断源不少于3个5.有串行通讯接口6.有通用I/O接口为保证测量精度，前向通道A/D分辨率不低于12位。为了降低造价

3、，8路温度通道通过多路开关技术，公用一个放大器、一个Ａ／Ｄ转换器。后向通道的多路模拟量输出，采用一个D/A转换器，８路保持器，利用软件定时刷新的方法实现多路模拟量输出。人机接口的显示器采用LED数码管，其亮度高，有效观测距离远，成本低。按键采用薄膜按键，手感好，寿命长。通讯接口采用RS-485传输技术，方便按照总线式网络拓扑组成局域测量网络，而且RS-48５传输技术成熟，成本低。2.2．软件总体方案软件任务比较简单，不需要嵌入操作系统，主要包括监控程序、人机服务程序、数据采集处理程序、通信服务程序几部分。为了保证实时性要求，提高运行效率，采

4、用1ASM51汇编语言编制。2.3．外形结构方案按盘装仪表结构设计，其外形结构尺寸、安装尺寸、安装方式、接线方式与常规测试仪表保持一致，便于替代传统测试仪表。3硬件系统设计8路温度巡检仪的硬件由主机电路、前向通道、后向通道、人机接口电路、通信接口及供电电源几部分组成，如图所示。其中，主机电路由CPU、数据存储器、程序存储器、EEPROM存储器、定时器/计数器、通用异步串行收发器、中断控制器、WDT定时器及通用并行接口等部件组成；前向通道电路由Pt100转换电路、滤波电路、多路模拟开关电路、放大电路、A/D转换电路组成；后向通道电路由D/A转

5、换电路、多路模拟开关电路、V/I转换电路、继电器驱动电路组成；人机接口电路由按键和LED数码管组成；通信接口电路由RS-485接口电路组成；供电电源电路分别向系统数字电路提供逻辑5V电源，向模拟电路提供±12V与±5V模拟电源。3.1主机电路设计主机电路中主要包括AT89C55WD单片机和X5045芯片，就可以满足系统对硬件资源的需求，硬件电路原理图2-3所示。上电复位：若图２－３中电阻Ｒ１取１０K，当系统上电时，将在Ｘ５０４５的引脚７产生一个高电平有效的复位信号，该信号接到单片机的复位引脚ＲＳＴ，实现单片机的上电复位。电源电压监测：Ｘ５０

6、４５工作时，监视Ｖｃｃ跌落到一个确定的数值时，ｘ５０４５的复位引脚７将发出一个高电平有效的复位信号，使单片机复位。只要Ｖｃｃ跌落到一个确定的数值以下，并保持在１Ｖ以上时，Ｘ５０４５能够发出单片机需要的５Ｖ高电平的复位信号，保证单片机可靠复位。这就保证在Ｖｃｃ一旦跌落到单片机允许的工作电压以下时，单片机处于复位状态，否则单片机此时可能执行某些错误的指令，产2生不可预料的结果。选定Ｖｃｃ跌落到多大数值时，产生复位信号，可以通过对Ｘ５０４５编程决定，一般采用Ｘ５０４５出厂时默认的数值即可。ＷＤＴ超时周期选择：Ｘ５０４５内部的ＷＤＴ超时周期有３个数

7、值可以编程选定，即２００ｍｓ、６００ｍｓ、１．４ｓ。ＷＤＴ的超时周期决定了单片机从“死机”状态恢复为重新运行所需的时间。理论上讲，这个时间越短越好，但对于慢速系统来讲，太短的时间不是很有实际意义。时间选得越短，单片机正常运行时，访问Ｘ５０４５的时间间隔也越短，会增加ＣＰＵ的负担。3.2前向通道电路设计3前向通道的任务是接收温度传感器Pt100铂电阻的信号，将其转变为单片机能够进行处理的数字信号，由信号转换电路、动态稳零电路、多路模拟开关、阻抗匹配电路、放大电路、A/D转换电路等几部分组成。原理框图如图2-6所示，硬件电路如图2-7所示。43

8、.2.1．信号转换电路信号转换电路由图2-7中的9个惠斯登电桥组成（由于图面所限，图中仅绘出第1个、第2个和第9个），实现将8路Pt100温度传感器输出的电阻信号转换为电压信号。