多路溫度采集及監控系統的設計與實(shí)現

1 引言

溫度是生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)試驗中普遍且重要的物理參數。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)過(guò)程中的主要參數，如溫度、壓力、流量、速度等進(jìn)行有效控制。其中溫度控制在生產(chǎn)過(guò)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(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的主要條件。

2 系統概述

整個(gè)溫度控制系統主要由計算機控制系統(上位機)、單片機測控系統(下位機)、溫度傳感器組、功率加熱系統等部分組成。系統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組合的方法增加測量點(diǎn)，具有良好的擴展性。系統結構框圖如圖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(guò)低功耗、低輸入失調電壓、線(xiàn)性好的OP07A進(jìn)行信號放大，送至8051F350內部高速率24位A／D轉換器，根據系統設定的目標溫度(由上位機發(fā)送)和控制范圍，通過(guò)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(shí)可以利用單片機內部的Flash存儲器把各通道設定的溫度、系統參數存儲起來(lái)。當系統斷電或復位后，可以繼續運行，增強了系統的抗干擾性能。

3 系統硬件設計

3.1 主控電路

溫度采集監控系統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(gè)系統時(shí)鐘降為1個(gè)系統時(shí)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據采集或控制系統所需要的幾乎所有模擬和數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(shí)器、可編程計數器／定時(shí)器陣列、內部振蕩器、看門(mén)狗定時(shí)器以及電源監視器等)。