發布時間：2014-07-23所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：多路智能溫度控制器作為下位機，運行MCGS 工業組態軟件的 PC 機作為上位機對下位機進行監控。上下位機間的通信方式可以采用串口通信或者以太網通信，這在啟動 MCGS 時可以選擇。 關鍵詞： 單片機,聲光報警,C語言 一、系統的構成 多溫度控制器總體解決
摘 要：多路智能溫度控制器作為下位機，運行MCGS 工業組態軟件的 PC 機作為上位機對下位機進行監控。上下位機間的通信方式可以采用串口通信或者以太網通信，這在啟動 MCGS 時可以選擇。
關鍵詞： 單片機,聲光報警,C語言
一、系統的構成
多溫度控制器總體解決方案是以微處理器為核心，在外圍設計電源轉換模塊、通信模塊、存儲模塊、溫度采集模塊、人機交互模塊以及輸出模塊，系統框圖如圖1所示。
(一) 電源轉換模塊
電源轉換模塊是系統得以正常運行的基本保證。多路智能溫度控制器上有多種電源需求：微控制器LPC2220的工作電壓為1.8V±0.15V，I/O口電壓要求范圍為3.0V~3.6V，最大不能超過5V;存儲芯片、DAC器件TLC5620等需要+5V電源;鍵盤控制芯片ZLG7290、Data Flash SST25VF016B、RS232轉換芯片等需要+3.3V電源;IO板、電壓-電流轉換芯片AM422等需要+24V電源;同時，為防止模擬信號受數字信號的干擾，電源設計采取數字電源和模擬電源隔離的方式，對數字器件、模擬器件進行分別供電。
系統供電結構。市電220V經AC-DC模塊轉換得到-12V、+12V和+24V，然后再經DC-DC模塊得到5V電源，3.3V、1.8V則由LDO模塊輸出得到。設計中選擇芯片SPX1117-3.3來產生+5V到+3.3V的轉換，SPX1117系列LDO芯片輸出電流可達800mA，輸出電壓的精度在±1%以內，還具有電流限制和熱保護功能，廣泛應用在手持式儀表、數字家電和工業控制等領域。使用時，輸出端需要一個至少10μF 的電容來改善瞬態響應和穩定性。
(二) 溫度采集模塊
設計中采用單總線數字溫度傳感器DS18B20獲取現場數據，不僅使電路簡化而且能得到更為準確的溫度測量值。
DS18B20 是美國 DALLAS 公司推出的單總線數字溫度傳感器，測溫范圍為-55~125℃，通過編程可實現 9~12 位的 A/D轉換精度。同時DS18B20 可以設置成兩種供電方式：數據總線供電方式和外部供電方式。另外，在單總線上可以掛任意多片 DS18B20，而且如果它們都使用外部電源的話，就可以先發一個 Skip ROM 命令，再接一個 Convert T 命令，讓它們同時進行溫度轉換。
(三)通信模塊
控制器的通信模塊中含有較為豐富的通訊接口，這樣才能達到數據共享、提高工作效率。通訊接口主要包含 1 路 RS-485 接口、2 路 RS-232 接口以及 1 路以太網接口。這就使多臺儀表與上位機組建監控網絡變得很容易。
(四) 人機交互模塊
人機交互模塊是人與控制器之間傳遞、交換信息的接口，本設計中的人機交互接口主要有三個：鍵盤、液晶屏和開關量輸入。
1.鍵盤
鍵盤是最基本的輸入設備。本設計中采用 I2C 接口的 ZLG7290 作為鍵盤控制芯片，編程簡單、操作靈活。外接的輕觸式矩陣薄膜鍵盤 20 個按鍵中用到了 10 個數字鍵和 9個功能鍵，其中功能鍵包括小數點、取消、確認、設置、清除、上一頁、下一頁、左移以及右移，剩余 1 個鍵為擴展功能預留。
本設計采用ZLG2790芯片設計鍵盤接口電路，ZLG7290采用I2C接口，能直接驅動8位共陰式數碼管;同時，可掃描管理多達64只按鍵。除具有自動消除抖動功能外，它還具有連擊鍵計數、段閃爍、段點亮等強大功能，并可提供10種數字和21種字母的譯碼顯示功能，用戶可以直接向顯示緩存寫入顯示數據，無需外接元件即可直接驅動數碼管，還可擴展驅動電壓和電流。此外，ZLG7290B的電路簡單，使用也很方便。
2.液晶
設計中采用液晶作為顯示器，以期用圖形和曲線代替數字、字母豐富儀表的顯示功能，增強人機交互效果。設計中采用 OCM240128-7 液晶顯示模塊。它由廣東金鵬肇慶電子有限公司出品，采用直接操作的方式與主板相連，是一款基于T6963C 液晶控制芯片的高性能液晶顯示模塊。
液晶可視顯示區域為 93.0mm(長度)×48.0mm(寬度)，工作電壓為+5V，240×128
點陣，外部顯示存儲器為 64KB。工作溫度范圍為-20℃~70℃。MCU 接口為 8 位并行數
據接口，內有 128 種 5×8，6×8，7×8，8×8 字符(CGROM)、可管理外部 2KB 的 CGRAM(8×8 字符)。顯示方式有圖形方式、文本方式、圖形文本混合方式 3 種。
(五) 輸出模塊
輸出模塊的任務是將微處理器的運算結果經過一定的變換輸出到執行器進行控制。
由于執行器通常有多種類型(比如調節型、開關型等)，對輸出模塊的輸出類型也提出一定要求。為滿足控制器的通用性，輸出模塊中設計了 3 種類型的輸出控制信號，即開關型、電壓型和電流型。
二、軟件流程圖
本系統的程序軟件總體包括：人——機接口程序，測距系統設計、人——機交互系統包括報警程序、顯示程序和鍵盤檢測程序。測量執行系統包括數據處理程序。軟件流程圖中主程序結構圖如圖2所示。
實驗時首先搭建溫控系統。多路智能溫度控制器作為下位機，運行MCGS 工業組態軟件的 PC 機作為上位機對下位機進行監控。上下位機間的通信方式可以采用串口通信或者以太網通信，這在啟動 MCGS 時可以選擇。多路智能溫度控制器的輸出設為開關量輸出，按照相應算法控制控制盒。控制盒內部為兩個中間繼電器和接觸器，形成兩個直流 24V 控制交流 220V 通斷的回路，進而接通或斷開加熱裝置，實現了多路溫度控制。
參考文獻：
[1]劉春雅,程旭,柴光遠,趙輝昌.基于 DS18B20 的煤井多點溫度測量系統研究[J].工業儀表與自動化裝置,2009(2):71-74.
[2]孔慶霞,朱全銀.基于 DS18B20 的遠距離分布式溫度數據采集系統[J].電子測量技術,2009,32(4):154-162.
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