多路溫度采集及監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1 引言

溫度是生產(chǎn)過程和科學試驗中普遍且重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)過程中的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、速度等進行有效控制。其中溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當大的比例。準確地測量和有效地控制溫度是優(yōu)質、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的主要條件。

2 系統(tǒng)概述

整個溫度控制系統(tǒng)主要由計算機控制系統(tǒng)(上位機)、單片機測控系統(tǒng)(下位機)、溫度傳感器組、功率加熱系統(tǒng)等部分組成。系統(tǒng)采用了模塊化的設計思想，組建方式靈活，并可利用多塊單片機測控系統(tǒng)組合的方法增加測量點，具有良好的擴展性。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

溫度測量采用高精度的溫度傳感器PT100獲得物體當前溫度，經(jīng)過低功耗、低輸入失調電壓、線性好的OP07A進行信號放大，送至8051F350內部高速率24位A／D轉換器，根據(jù)系統(tǒng)設定的目標溫度(由上位機發(fā)送)和控制范圍，通過6路PWM控制加熱器的工作狀況，使物體達到目標溫度并且保持恒溫狀態(tài)。同時可以利用單片機內部的Flash存儲器把各通道設定的溫度、系統(tǒng)參數(shù)存儲起來。當系統(tǒng)斷電或復位后，可以繼續(xù)運行，增強了系統(tǒng)的抗干擾性能。

3 系統(tǒng)硬件設計

3.1 主控電路

溫度采集監(jiān)控系統(tǒng)的主控電路采用高性能、功能強大的8051F350。 8051F350是由Cygnal公司推出的完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片(SoC)，具有CIP-51微控制器內核，與MCS51指令集完全兼容；機器周期由標準的12個系統(tǒng)時鐘降為1個系統(tǒng)時鐘周期，處理能力大大提高，峰值速度可達25 MI／s；內部集成了構成單片機數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)所需要的幾乎所有模擬和數(shù)字外設及其他功能元件(包括PGA、ADC、DAC、電壓比較器、電壓基準、溫度傳感器、SMBus／I2C、UART、SPI、定時器、可編程計數(shù)器／定時器陣列、內部振蕩器、看門狗定時器以及電源監(jiān)視器等)。