基于C机与单片机分布式温度采集系统的设计

近年来，我国的各项技术得到了较大程度的发展，并通过科技方式出现在了人们的日常生活中。其中，分布式温度系统是在我国最近技术成果基础上所研究出的一种新型设备，在工业建设中具有着重要的作用。而要想保证其能够得到良好的应用，就需要我们能够做好其稳定性、可靠性以及安全性的分析。在本文中，将就基于PC机与单片机分布式温度采集系统的设计进行一定的研究与分析。

【关键词】PC机 单片机 分布式温度 采集系统 设计

1 引言

在一般的电子测量系统中，传感器同计算机间以会导线的方式保持连接。而在实际以该种方式对数据进行传输的过程中，传感器数量则会对信号传输的质量产生一定的影响，即在不同位置空间中，在系统对温度进行测定时可能会出现不同类型器材间由于存在干扰而发生连接现象，并且会随着导线数量的增多而多系统设备以及器材的结构产生影响，进而使测量结果出现了不准确的现象。为了能够对该种问题进行改进、解决，我们特将总线系统引入到其中，并通过单机与PC机工作的开展以远程的方式实现数据交换。同时，通过这种方式的应用还能够对200路以上的测量信息进行检测，能够在提升系统信息检测准确程度的同时对上述问题进行了较好的解决。

2 分布式温度采集系统

在对该系统进行设计的过程中，温度传感器是一种以数字为方式的传感器，且在PC接口与单片机位置间所具有的输出、输入信息为系统的一条导线，这种方式在对于单总线数据传输以及数字式传感器交换中都能够被应用。对此，在我们对温度进行测量时，所测出的结果温度则会通过温度传感器的应用对系统所具有的功能进行读取，并在读取时需要对系统的实际情况进行充分的考虑，根据设计需求以及系统实际情况对其进行分析，进而能够在适当编程的基础上对一定范围内的数值进行读取。而在本系统中，为了能够对PC机实现长距离的数据通信，我们使用了串口的接口方式，这种方式能够保证数据最大的传输距离会达到15m，而如果我们使用的为较为先进的RS485或者RS422接口，数据的传输距离会接近1km。

结构方面，PC机以及单片机为本系统的两个主要通信设备，通过这两个设备的加入，能够有效的完成在对信息进行接收的同时实现温度信息的的管理与控制。而在整个数据采集系统中，对于信息传输的实现就是先将单片机控制模板之下的温度数据做好处理与收集工作，通过多机通信功能的方式将系统所收集到的每个信息数据都传输到单机上，并通过PC机的应用在运行程序将温度数据传递到PC机中。

3 温度采集系统设计

根据本系统特点，在硬件方面其主要分为主从控制器、温度传感器、串口通信以及PC这几个部分。其中，单片机所具有的温度信息由主单片机进行接收，并在此过程中通过多个通信系统的应用将不同点位的温度信息发送给PC机，并由事先预定的程序对其进行处理。

3.1 温度传感器

对于该设备来说，其可以说是原有智能数字温度传感器在改进之后所使用的一类设备，同以往传感器设备相比而言，其所具有的热敏电阻能够更好的对温度信息进行获取与传输。在构造方面，该种传感器一般是通过一根总线的方式对数据进行传输的，以此在保证中央处理器与促进传感器数据传输稳定的基础上保证温度度数的准确性。此外，还可以使用以技术选择温度读取的方式进行，并可以将传感器同时应用于同一条单线总线上，以此保证系统能够对多个温度点进行控制与检测。

3.2 主从控制器

在温度采集系统中，其所具有的控制器主要处于下位机以及主控制器中。其中，主控制器的应用即是通过主控制器的应用对下位机所采集的温度进行收集，并将所采集到的温度传送给PC机。而对于下位机来说，其则是对不同测量点温度数据进行直接的测量与收集。在该过程中，控制器主要有EDA、DSP以及单片机。根据系统所需要的可靠性以及操作性要求，经过对上述方式的比较，我们选择了单片机作为系统控制器。尤其是在目前经过科学技术的发展，单片机控制器已经具有了非易失性以及高密度的特点，且在系统单机与指令系统间可以并容，在控制器内部由Flash与中央处理组组成。对于该系统来说，其所具有的规模非常小，且在操作方面也具有着十分简单的特征，只要保证其同系统中的电路保持连接就能够建立起就能够在系统中建立起分布式温度获取点，具有着可靠、易开发、方面简单等特点，非常适合我们温度采集系统控制器使用的需求。

3.3 串口通信系统

对于串口通信系统来说，其功能主要为实现同从机之间的通信功能，并在对温度进行处理之后将相关处理信息发送到计算机中。目前，同步、异步接受信息与发送芯片是较为常用的通信方式。而在单片机同PC机之间的通信中，89C2051是隶属于单片机的输入输出，在接口方面存在着一定的差别，而为了能够对该种问题进行解决，就可以使用MAX232接口芯片对其进行处理。此外，在单片机实现多机通信时，也使用标准的接口实现采集，且通信间距可以达到15m左右。为了能够保证这种远距离通信的稳定性，我们也使用了MSX232芯片对其它机穿行接口同主机穿行接口的信息实现电平交换。

4 系统软件设计

在系统软件的设计中，主要包括有温度测量设计、PC机通信软件设计以及多机通信软件设计，在具体实现方面，则主要从以下方面入手：

4.1 DS18B20温度测量软件

在对温度测量软件进行设计时，我们选择了分时的方式进行设计，并以单线通信的方式实现DS18B20的设计，其具有着较为严格的时隙概念，所以需要我们在设计时能够对其读写时序引起充分的重视。在系统操作方面，也需要严格按照协议开展：首先，要对DS18B20进行初始化，发出ROM的功能命令，之后再发出存储器操作命令，进而对数据进行处理。其次，在主机通过对DS18B20的控制实现温度的转换方面，则主要具有以下三个步骤，即初始化、ROM以及存储器命令。我们假设系统所具有的晶振频率为12MHz，根据DS18B20时序情况则可以将其分别编写三个不同的自程序：初始化程序INIT、数据子程序READ以及写程序WRITE，在对所有数据进行读取时，都是从最低位开始。在系统运行中，主程序所具有的功能就是现实系统的实时温度，并在读出之后对其进行处理，在测量的时距方面为每s测量一次。

4.2 多机通讯软件设计

在DS18B20单片机中，具有着串行控制寄存器、特殊功能寄存器以及串行发送缓冲器等。通过对于串行控制寄存器的不同设置方面，其则具有着4种不同的工作方式，其中方式2、3都适合系统的多级通信。在实现通信工作之前，需要程序首先将不同从机的设置方式更改为2或者3，并将REN于SM2设置为1，即保证串行口可中断。而当主机同从机进行通信时，则可以将SM设置为0，准备对相关数据进行接收，也可以根据实际需求将SM2设置为1，以此保证主机在对数据进行发送时只有地址符合要求的从机能够对数据进行接收，并以此实现多机通讯集散型控制系统将各控制单元分散到现场各控制点。

4.3 VB通讯软件设计

上位机方面，我们使用了VB进行编程，该语言所具有的MSComm通讯控件提供了标准对事件、方法与函数进行处理的方式，我们在不对通信过程中API函数以及底层操作情况进行了解的基础上就能够以较为高效、简单的方式实现了串口通信的功能。同时，为了对通讯程序功能进行实现，我们也在该开发环境下设置了一个专门控制通讯的窗体，该窗体能够以定时的方式对相应时间驱动程序进行触发。

5 结束语

远距离温度检测是我们企业日常运行过程中非常重要的一项工作，在上文中，我们对基于PC机与单片机分布式温度采集系统进行了一定的设计，并从软、硬两个方面提出了解决措施，具有一定的应用意义。

参考文献

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作者简介

李艳（1982-），女，江苏省徐州市人。大学本科学历。现为四川工业科技学院讲师。

作者单位

四川工业科技学院 四川省德阳市 618500