用單片機實(shí)現溫度遠程顯示

引 言

目前檢測溫度一般采用熱電偶或熱敏電阻作為傳感器。這種傳感器至儀表之間一般都要用專(zhuān)用的溫度補償導線(xiàn)；而溫度補償導線(xiàn)價(jià)格很貴，并且線(xiàn)路太長(cháng)也會(huì )影響測量精度。在實(shí)際應用中往往需要對較遠處（1 km左右）的溫度信號進(jìn)行監視?，F有的解決方案有很多，例如：① 在現場(chǎng)用智能儀表對溫度信號進(jìn)行測量，用計算機作上位機與智能儀表進(jìn)行通信來(lái)實(shí)現遠程溫度監測。采用這種方案要增加計算機設備及相關(guān)計算機軟件。② NCU+DDC實(shí)現遠程溫度監測。用2個(gè)DDC，一個(gè)安裝在現場(chǎng)測量溫度，另一個(gè)安裝在監視地，2個(gè)DDC通過(guò)NCU進(jìn)行通信，從而實(shí)現遠程溫度監測。

但以上方案都存在成本高的問(wèn)題。有沒(méi)有低成本的解決方案呢？其實(shí)，在單片機應用日益廣泛的今天，完全可以用單片機以極低的成本來(lái)實(shí)現遠程溫度監測。

1 問(wèn)題的提出

我單位管理的鍋爐房同時(shí)給2棟建筑物內的2家酒店供應蒸汽，由安裝在2棟建筑物地下室的熱交換器進(jìn)行熱交換后產(chǎn)生熱水送給客房。從鍋爐房至2個(gè)熱交換站的距離分別約600 m，值班人員要不停地奔波于2個(gè)熱交換站與鍋爐房之間進(jìn)行設備巡視，檢查熱水溫度是否控制在規定的范圍。這樣不僅增加了值班人員的勞動(dòng)強度，同時(shí)也使鍋爐房經(jīng)常無(wú)人(因每班1人值班)。如果能在鍋爐房顯示2個(gè)熱交換站內各熱交換器的熱水溫度，則值班人員僅在熱水溫度異常時(shí)才需到熱交換站檢查設備，這樣便可解決上述問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析，本人用單片機+智能儀表以低成本實(shí)現溫度遠程顯示，并且經(jīng)過(guò)實(shí)驗取得了成功。

2 控制要求及解決方案選擇

① 2個(gè)熱交換站分高低區共安裝有8個(gè)熱交換器，正常水溫在45~65℃之間；2個(gè)熱交換站與鍋爐房的距離分別為500 m和600 m左右。

② 要求在鍋爐房?jì)饶芤匝不丶岸c(diǎn)2種方式顯示8個(gè)熱交換器的熱水溫度：巡回方式以3 s為周期輪流更新及顯示各熱交換器熱水溫度；定點(diǎn)方式時(shí)，每按上鍵或下鍵1次則顯示上或下1個(gè)熱交換器熱水溫度，每3 s自動(dòng)更新數據1次。

③ 根據控制要求選擇單片機+智能儀表的解決方案：用帶通信接口的智能儀表安裝在現場(chǎng)測量溫度，設計制作1個(gè)單片機裝置完成與智能儀表的通信及數據顯示。

3 通信協(xié)議、智能儀表選擇及其參數介紹

因熱水溫度信號變化較慢，因而對通信的速度要求不高。對于這種低速率、遠距離的通信選用RS485總線(xiàn)適宜。RS485是EIA（美國電子工業(yè)聯(lián)合會(huì )）在1983年公布的新的平衡傳輸標準，是工業(yè)界使用最為廣泛的雙向、平衡傳輸線(xiàn)標準接口。它以半雙工方式通信，支持多點(diǎn)連接，傳統驅動(dòng)器允許創(chuàng )建多達32 個(gè)節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )，且其具有傳輸距離遠（最大傳輸距離為1200 m），傳輸速度快（1200 m時(shí)為100 Kbps）等優(yōu)點(diǎn)，連接方法如圖1所示。

為了滿(mǎn)足現場(chǎng)溫度檢測及與單片機裝置通信的要求，必須選擇至少有5個(gè)溫度檢測點(diǎn)及具有RS485通信端口的智能儀表。經(jīng)過(guò)對市場(chǎng)上常用的溫度檢測儀進(jìn)行分析，選擇由重慶川儀十八廠(chǎng)生產(chǎn)的XJ-08S型巡回檢測儀作現場(chǎng)測量?jì)x表。

3.1 XJ-08S主要特點(diǎn)

　?、?多量程方式，熱電偶、熱電阻，1~5 V標準信號混合輸入，可通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行設置；
　?、?最多8個(gè)測量通道（能測量8個(gè)溫度信號）；
　?、?采用RS485通信標準，可將各通道最新數據向上位機傳送。

重要的是，該儀表的說(shuō)明書(shū)詳細介紹了與該儀表進(jìn)行數據交換的命令及格式，其通信協(xié)議也相對較簡(jiǎn)單，這給我們用單片機實(shí)現溫度遠程顯示降低了難度（雖然有RS485端口的儀表很多，但大多沒(méi)有通信命令的詳細說(shuō)明。

3.2 XJ-08S巡回檢測儀通信協(xié)議

（1） 通信口設置
　　◇ 通信方式：RS485標準電平。
　　◇ 同步方式：起停同步方式。
　　◇ 波特率：9600 bps。
　　◇ 通信距離：不大于1200 m。
　　◇ 通信線(xiàn)：2線(xiàn)。
　　◇ 數據代碼：ASCII碼。
　　◇ 數據格式：每字符10位，即1個(gè)起始位，8個(gè)數據位，1個(gè)停止位。

（2）數據傳輸格式
　　◇ 地址：2字節（高字節在前，低字節在后）。
　　◇ 數據：按地址順序，儀表數據傳輸格式為十六進(jìn)制2字節定點(diǎn)數。
　　2字節定點(diǎn)數 = 低字節高4位+低字節低4位
　　　　　　　　?。ˋSCII碼） （ASCII碼）
　　　　　　　　　高字節高4位+高字節低4位
　　　　　　　　?。ˋSCII碼） （ASCII碼）
　　若數據為負數，則采用補碼方式傳輸。

　　◇ 在傳輸實(shí)時(shí)測量值時(shí)，傳輸完2字節定點(diǎn)數后，緊接著(zhù)又傳輸2字節定點(diǎn)數，其中高字節低4位為小數位數。

　　例：（50.0）10 表示為 46 34 　30 31　30 30　30 31
　　　　　　　　　　　　　低字節 高字節 　　　小數位數