基于单片机的远程温度智能监控系统的设计与实现.pdf

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1、1．系统总体设计总体结构：本系统由一个上位机节点和若干个网络节点构成。上位机及各网络节点间通过CAN总线进行通信，网络节点与上位机之间消息的传递是相互的【1】。网络节点包括控制节点和现场设备，控制设备包括微控制器、CAN控制器、CAN收发器、LED显示、键盘输入模块及电源等；而现场设备则包括一定数量的传感器设备、环境调节设备和报警设备。2．系统工作过程上位机通过与网络节点通信，进而将所有与其相连的现场传感器设备的数据进行监视，并且当现场数据不符合要求时，通过网络节点对现场的环境调节设备进行控制，从而调节现场环境12]。上位机将环境要求方案

2、修改并下载至相应节点，并可随时收集各节点的数据，进行存储或显示等。各网络节点分布在车间的不同位置，每个节点与一定数量的传感器回路和控制回路相连。当传感器监测到环境的温度发生变化时，传感器随即向与之相连的网络节点发送信号；网络节点接收到传感器的信号后搜索从上位机下载的该节点的环境设定方案，如果现场的环境数据超出设定方案的上下限值，系统报警；同时，网络节点还负责对CAN网络上的报文要求进行响应，这包括对上位机的现场数据读取的要求作出响应，还包括对上位机发来的包含设定方案的数据报文的接收；此外，网络节点还负责将与该节点相连的传感器的数据进行LE

3、D显示，以及响应键盘的输入等，从而实现监控的智能化。3．系统电路设计3．1网络节点基本结构网络节点由控制节点和现场设备组成，控制节点包括单片机微控制器、CAN控制器、CAN收发器、键盘人机接口模块、LED显示、电源等部分【3】；现场设备包括温度传感器信号调理电路、环境调节设备和报警设备，其基本结构如图l所示。图l网络节点结构框图3．2网络硬件设计PCA82C250收发器与SJAl000接口的典型应用如图2所示，协议控制器SJAl000的串行数据输出线TX和串行数据输入线RX分别通过光电隔离电路连接到收发器PCA82c250，收发器PCA8

4、2C250通过有差动发送和接收功能的两个总线终端CANH和CANL，连接到总线电缆。输入RS用于模式控制。作者简介：捌杨．男。山东沂南人，硕士研究生，研宄方向：信号与信息处理．信号与图像的非线性处理。一5l一3．3传感器电路对于温度传感器，由于所测出的Pt电阻温度传感器两端的电压信号较弱，所以此电压在进行A／D转换之前必须经过放大电路(如图3所示)的放大值卜luv(最大值)；输入失调漂移电压为0．003pV／℃，失调电压长期漂移为0．003pV。经过计算，TLC2652的性能参数可以满足本系统测量精度的要求，所以本系统的放大电路中的运放采

5、用了TLC2652。圈3信号100温度传感器的调理电路3．4LED驱动电路由于每个控制节点外接2路的温度采集电路，所以每个控制节点同时也负责这2路信号的当前值的显示。系统使用专用的LED驱动芯片MAx7219作显示驱动。MAX7219是美国MAXIM(美信1公司推出的多位LED显示驱动器，采用3线串行接口传送数据，可直接与单片机连接，用户能方便修改其内部参数以实现多位LED显示。显示的数据通过单片机的数据处理后，送给MAX7219显示。通信方式采用串行数据方式，只需LOAD，DIN，CLK三个管脚便可实现数据传送，可与任何一种单片机方便连

6、接。㈣7219的几个主要的引脚信号如下：(1)LOAD装载数据控制端，在LOAD的上升沿，最后送入的16位串行数据被锁存到数据或控制寄存器中。(2)DOUT串行数据输出端，进入DIN的数据在16．5个时钟后送到D01IT端，以便在级联时传送到下一片MAX7219。(3)Lset，LED段峰值电流提供端。它通过一只电阻与电源相连，以便给LED段提供峰值电流。(4)CLK，串行时钟输入端，最高输入频率为100MHz，在CLK的上升沿，数据被移入内部移位寄存器。在CLK的下降沿，数据被移至DOUT端。3．5键盘输入电路采用专用的键盘驱动芯片，使

7、用单片机P87LPC769的12C接口，分别对2个温度传感器的上下限设置操作作出响应。ZLG7290是一种12C总线接口方式的键盘及LED驱动芯片，外接8M的高速晶振提供内部时序，能驱动8位共阴数码管或64只独立LED和“个按键，提供扫描位数、任一数码管闪烁以及数据译码和循环、移位、段寻址等控制，可一52一扩展驱动电流和驱动电压【5】。ZLG7290芯片与主器件之间的数据传输是通过SCL和SDA两个脚，按12C总线接口方式进行数据的读取和写入，SCL脚的最大时钟频率为32KHz，且通过ZLG7290的／INT引脚，给主器件提供键盘中断信号

8、。ZLG7290能在3．3伏供电的情况下正常工作。单片机提供三条I／O线(一条中断信号线，另两条为12C总线的SDA与SCL)I!P可与ZLG7290相连，如图4所示。圈4ZLG7290与P8