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　　引言
　　
　　目前檢測溫度一般采用熱電偶或熱敏電阻作為傳感器。這種傳感器至儀表之間一般都要用的溫度補償導線；而溫度補償導線價格很貴，并且線路太長也會影響測量精度。在實際應用中往往需要對較遠處（1km左右）的溫度信號進行監(jiān)視?，F(xiàn)有的解決方案有很多，例如：①在現(xiàn)場用智能儀表對溫度信號進行測量，用計算機作上位機與智能儀表進行通信來實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。采用這種方案要增加計算機設(shè)備及相關(guān)計算機軟件。②NCU+DDC實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。用2個DDC，一個安裝在現(xiàn)場測量溫度，另一個安裝在監(jiān)視地，2個DDC通過NCU進行通信，從而實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。
　　
　　但以上方案都存在成本高的問題。有沒有低成本的解決方案呢？其實，在單片機應用日益廣泛的今天，*可以用單片機以極低的成本來實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。
　　
　　1、問題的提出
　　
　　我單位管理的鍋爐房同時給2棟建筑物內(nèi)的2家酒店供應蒸汽，由安裝在2棟建筑物地下室的熱交換器進行熱交換后產(chǎn)生熱水送給客房。從鍋爐房至2個熱交換站的距離分別約600m，值班人員要不停地奔波于2個熱交換站與鍋爐房之間進行設(shè)備巡視，檢查熱水溫度是否控制在規(guī)定的范圍。這樣不僅增加了值班人員的勞動強度，同時也使鍋爐房經(jīng)常無人（因每班1人值班）。如果能在鍋爐房顯示2個熱交換站內(nèi)各熱交換器的熱水溫度，則值班人員僅在熱水溫度異常時才需到熱交換站檢查設(shè)備，這樣便可解決上述問題。經(jīng)過分析，本人用單片機+智能儀表以低成本實現(xiàn)溫度遠程顯示，并且經(jīng)過實驗取得了成功。
　　
　　2、控制要求及解決方案選擇
　　
　　①2個熱交換站分高低區(qū)共安裝有8個熱交換器，正常水溫在45~65℃之間；2個熱交換站與鍋爐房的距離分別為500m和600m左右。
　　
　?、谝笤阱仩t房內(nèi)能以巡回及定點2種方式顯示8個熱交換器的熱水溫度：巡回方式以3s為周期輪流更新及顯示各熱交換器熱水溫度；定點方式時，每按上鍵或下鍵1次則顯示上或下1個熱交換器熱水溫度，每3s自動更新數(shù)據(jù)1次。
　　
　?、鄹鶕?jù)控制要求選擇單片機+智能儀表的解決方案：用帶通信接口的智能儀表安裝在現(xiàn)場測量溫度，設(shè)計制作1個單片機裝置完成與智能儀表的通信及數(shù)據(jù)顯示。
　　
　　3、通信協(xié)議、智能儀表選擇及其參數(shù)介紹
　　
　　因熱水溫度信號變化較慢，因而對通信的速度要求不高。對于這種低速率、遠距離的通信選用RS485總線適宜。RS485是EIA（美國電子工業(yè)聯(lián)合會）在1983年公布的新的平衡傳輸標準，是工業(yè)界使用的雙向、平衡傳輸線標準接口。它以半雙工方式通信，支持多點連接，傳統(tǒng)驅(qū)動器允許創(chuàng)建多達32個節(jié)點的網(wǎng)絡，且其具有傳輸距離遠（zui大傳輸距離為1200m），傳輸速度快（1200m時為100Kbps）等優(yōu)點，連接方法如圖1所示。　　
　　為了滿足現(xiàn)場溫度檢測及與單片機裝置通信的要求，必須選擇至少有5個溫度檢測點及具有RS485通信端口的智能儀表。經(jīng)過對市場上常用的溫度檢測儀進行分析，選擇由重慶川儀十八廠生產(chǎn)的XJ-08S型巡回檢測儀作現(xiàn)場測量儀表。
　　
　　3.1XJ-08S主要特點
　　
　?、俣嗔砍谭绞?，熱電偶、熱電阻，1~5V標準信號混合輸入，可通過鍵盤進行設(shè)置；
　　
　?、趜ui多8個測量通道（能測量8個溫度信號）；
　　
　?、鄄捎肦S485通信標準，可將各通道數(shù)據(jù)向上位機傳送。
　　
　　重要的是，該儀表的說明書詳細介紹了與該儀表進行數(shù)據(jù)交換的命令及格式，其通信協(xié)議也相對較簡單，這給我們用單片機實現(xiàn)溫度遠程顯示降低了難度（雖然有RS485端口的儀表很多，但大多沒有通信命令的詳細說明。
　　
　　3.2XJ-08S巡回檢測儀通信協(xié)議
　　
　?。?）通信口設(shè)置
　　
　　◇通信方式：RS485標準電平。
　　
　　◇同步方式：起停同步方式。
　　
　　◇波特率：9600bps。
　　
　　◇通信距離：不大于1200m。
　　
　　◇通信線：2線。
　　
　　◇數(shù)據(jù)代碼：ASCII碼。
　　
　　◇數(shù)據(jù)格式：每字符10位，即1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位。
　　
　?。?）數(shù)據(jù)傳輸格式
　　
　　◇地址：2字節(jié)（高字節(jié)在前，低字節(jié)在后）。
　　
　　◇數(shù)據(jù)：按地址順序，儀表數(shù)據(jù)傳輸格式為十六進制2字節(jié)定點數(shù)。
　　
　　2字節(jié)定點數(shù)=低字節(jié)高4位+低字節(jié)低4位
　　
　　（ASCII碼）（ASCII碼）
　　
　　高字節(jié)高4位+高字節(jié)低4位
　　
　?。ˋSCII碼）（ASCII碼）
　　
　　若數(shù)據(jù)為負數(shù)，則采用補碼方式傳輸。
　　
　　◇在傳輸實時測量值時，傳輸完2字節(jié)定點數(shù)后，緊接著又傳輸2字節(jié)定點數(shù)，其中高字節(jié)低4位為小數(shù)位數(shù)。
　　
　　例：（50.0）10表示為4634303130303031
　　
　　低字節(jié)高字節(jié)小數(shù)位數(shù)
　　
　　（3）儀表通信格式
　　
　　@DE幀類型幀數(shù)據(jù)CRCCR
　　
　　◇@：通信起始符。
　　
　　◇DE：儀表設(shè)備號（地址）。
　　
　　◇幀類型：操作命令。
　　
　　◇幀數(shù)據(jù)：各種操作命令所對應的命令及數(shù)據(jù)。
　　
　　◇CRC：校驗字節(jié)（除@外CRC之前的其它幾個字節(jié)的異或值）。
　　
　　◇CR：結(jié)束符（回車符）。
　　
　?。?）應用中用到的命令及數(shù)據(jù)格式
　　
　　◇讀儀表全部動態(tài)數(shù)據(jù)命令幀
　　
　　@DERDCRCCR
　　
　　◇命令回送幀正確@DERD幀數(shù)據(jù)CRCCR
　　
　　錯誤@DE**CRCCR
　　
　　例：讀28號儀表的全部動態(tài)數(shù)據(jù)
　　
　　命令：
　　
　　'@1CRD64',0D（ASCII碼40314352443634d）錯誤返回碼
　　
　　'@1C**72',0D（ASCII碼4031432A2A37320D）正確返回數(shù)據(jù)'@1CRDXXXXXXXX
　　
　　第0通道
　　
　　XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
　　
　　第1通道第2通道第3通道第4通道第5通道第6通道
　　
　　XXXXXXXXXX',0D
　　
　　第7通道校驗
　　
　　4、單片機選擇及硬件電路設(shè)計
　　
　?、龠x用Atmel公司生產(chǎn)的AT89S8252-24PC單片機，其主要參數(shù)及特點如下。
　　
　　◇與MCS-51產(chǎn)品兼容。
　　
　　◇具有8K字節(jié)可擦寫的Flash內(nèi)部程序存儲器，可擦寫1000次；2K字節(jié)EEPROM，可擦寫100000次；SPI口（用PC機的并口連接５條線即可通過SPI口下載程序，軟件可從網(wǎng)上下載，這樣可節(jié)省購買編程器的費用；如果用1片AT89C2051自編1個小程序可制成1個燒寫式仿真器，不占用單片機任何資源，并且燒寫完可自動運行程序，非常方便。本文介紹的遠程溫度顯示裝置就是用這種方法開發(fā)完成的）。
　　
　　◇256字節(jié)RAM，32根可編程I/O線，可編程串行口，內(nèi)置看門狗。
　　
　　與看門狗有關(guān)的特殊功能寄存器WMCON地址=96H，與看門狗有關(guān)的控制位為96H中的第0、1、5、6、7位。第5、6、7位用于設(shè)置看門狗定時時間。本應用中第5、6、7位均置1，設(shè)置看門狗溢出時間為2048ms，第0位為看門狗使能控制位。該位置1將使能看門狗，其第1位為復用位，向第1位寫1將復位看門狗定時器，具體操作如下：
　　
　　a.使能看門狗，并將其溢出時間設(shè)定為2048ms：ORL96H,#0E1H;
　　
　　b.看門狗定時器清0：ORL96H,#2。
　　
　?、诎存I設(shè)計。為方便使用，設(shè)計了3個按鍵，分別為巡回/定點切換鍵、上鍵、下鍵。切換鍵用于巡檢與定點模式的切換，上鍵向上切換通道，下鍵向下切換通道。其中巡檢/定點切換鍵通過外部中斷1以中斷方式工作，中斷程序?qū)⒀不?定點標志取反后直接跳到主程序中巡回/定點標志判斷程序前運行，由判斷程序完成巡回/定點的切換。按鍵信號由單片機P3.3、P3.4、P3.5引腳輸入。
　　
　?、埏@示電路設(shè)計。為方便觀察，選用3個2位共陽級8段數(shù)碼顯示管（TOD5201AE）動態(tài)顯示，1位顯示儀表地址（A~F），1位顯示通道號（0~7通道），其余4位用來顯示實時溫度值；用單片機P1口驅(qū)動1片74HC244以吸收電流的方式控制段碼，用單片機P0.0~P0.5引腳驅(qū)動6個ＰＮＰ三極管（9012）控制位選。
　　
　?、茈娫催x用5V/1A市售成品開關(guān)電源。
　　
　?、莞鶕?jù)智能儀表通信協(xié)議的要求，串行口定義為方式1工作，1幀10位：1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個停止位；用1片75176完成數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，由于RS485為半雙工，故用單片機P3.2引腳控制發(fā)送與接收的切換；2個智能儀表處于RS485總線的2個端點，為提高可靠性，在RS485總線的2個端點上分別并聯(lián)1個120Ω、1/4W終端電阻。
　　
　　看門狗溢出時間表如表1所列。系統(tǒng)方框圖如圖2所示。　　
　　5、單片機軟件設(shè)計說明及程序流程圖
　　　　
　　6、調(diào)試及運行情況
　　
　　調(diào)試步驟如下。
　　
　　◇硬件連接：將各芯片插在面包板上并用導線按原理圖連接。
　　
　　◇軟件開發(fā)環(huán)境：KeiluVision2forWindows。該軟件的模擬調(diào)試器支持C語言及匯編語言源代碼調(diào)試，其匯編程序支持宏匯編及模塊化編程，使用方便。
　　
　　◇首先在模擬調(diào)試器中調(diào)試各子模塊，各子模塊調(diào)試正常后再將各子模塊及主模塊全部匯編連接成目標文件，zui后將目標代碼下載到單片機中并連接智能儀表進行統(tǒng)調(diào)。
　　
　　該系統(tǒng)軟硬件已全部開發(fā)完成并投入使用，經(jīng)過近半年的連續(xù)運行觀察，運行可靠穩(wěn)定，*使用要求。
　　
　　結(jié)束語
　　
　　用單片機+智能儀表構(gòu)成的溫度遠程顯示系統(tǒng)總造價約人民幣7000元（2塊智能儀表+溫度傳感器約3500元，通信電纜約2000元，單片機裝置及施工費用約1500元），與采用其它方案的系統(tǒng)比較，造價較低。其硬件及軟件的設(shè)計、制作都較簡單，有一定的電子及單片機知識便可完成。同時對該裝置軟件稍加修改即可與其它帶有RS485通信端口的儀器儀表通信（如變頻器、電路傳感器等），實現(xiàn)遠程測量、監(jiān)視及控制。