基于RS-485通信的溫度水位遠程測控系統

摘要：為滿足太陽能熱水工程遠距離測控的需要，設計了一個基于單片機控制的溫度和水位遠程測控系統。系統的主機和從機均以ATmega16為控制器，二者通過RS-485通信，距離可以超過1 km。用NTC熱敏電阻作測溫元件，使用單片機內置的10位A／D轉換模塊實現多路溫度的測量。通過非對稱式多諧振蕩器電路把水位轉換為振蕩頻率，再用計數器測量頻率來實現水位的測量。給出了主機和從機的完整電路及功能，較詳細地介紹了水位和溫度的測量電路以及傳感器參數。
關鍵詞：RS-485；ATmega16；水位；溫度；遠程

目前，與太陽能集熱熱水工程配套的控制器基本上都是單機工作，需要安裝在離太陽能熱水工程現場較近的位置，而太陽能熱水工程一般是安裝在工廠、賓館和居民樓的樓頂上，因此管理人員必須爬上樓頂才能完成信息查看和功能操作，管理和操作十分便。為滿足太陽能熱水工程遠距離測控的需求，本設計采用ATmega16單片機，利用RS-485通信技術、NTC熱敏傳感器和多諧振蕩器測量水位方法，研制開發了溫度水位遠距離測控系統，解決了太陽能熱水工程需要遠距離測控的問題。

1 系統結構和工作原理
遠距離溫度和水位測控系統用于選擇功能，設置參數，測量和顯示太陽能熱水工程儲水箱中的水溫和水位、集熱器的溫度、溫差循環管道溫度和出水溫度，控制上水、溫差循環換能、輔助電加熱、管道防凍等。系統主要由主機、從機、溫度和水位傳感器及電氣控制部分組成，遠程溫度和水位測控系統的總體結構如圖1所示。主機以ATmega16單片機為控制芯片，通過RS-485與從機通信，完成基本功能設置，用LCD顯示工作狀態、水位、多路溫度等數據，并把設置的參數和控制信息傳送給從機。從機也是以ATmega16為控制芯片，主要負責完成水位、溫度等現場數據的采集和電氣控制。

2 系統硬件設計
ATmega16單片機內置10位A／D模塊，可直接實現多達8個通道模擬信號的A／D轉換輸入，有兩個8位和一個16位的計數器，帶有512的E2PROM，可以實現數據掉電保護，ATmega16還帶有串行接口，可以接485轉換芯片實現RS-485通信。