32路温度巡检仪设计

【摘 要】本文利用单片机来实现对32路温度的巡回检测，系统能够对多路温度进行巡回检测、数据记录、数据处理、数据显示和越限报警，并且可以通过键盘设定实现任一通道的温度显示，其测量范围为0℃～+650℃，可用于工业生产、农业生产等方面的温度测量，具有测温范围广、实用性强、可靠性高、测量精度高等特点。

【关键词】多路温度巡检仪；温度传感器；温度检测

一、引言

在工业生产中，温度是最基本的检测参数之一，温度的检测和控制直接和安全生产、产品质量、生产效率、节约能源等重大技术指标相联系。随着半导体技术的发展，以单片机为主题，将计算机技术与测量控制技术结合起来组成的智能仪表在生产中得到了广泛的应用。数字式智能多路巡检仪可以测量多个传感器数据，通过巡回显示方式，在单台仪表上可以显示多个数据，因而可有效节省成本。因此，多路温度巡检仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求。该设计正是从生产需要出发，低成本的多路数据采集系统的设计，配以多个传感器完成数据的采集、显示、控制与数据越限报警。

二、系统设计方案及其控制原理

1、系统设计

基于AT89C51单片机的32路温度巡检系统，单片机在温度采集和处理时，主要对温度进行巡回检测、数据记录、数据处理、数据显示和越限报警。整个系统分为以下几个模块：传感器模拟信号采集处理模块，多路数据选择模块，A/D转换模块，键盘及显示模块，单片机系统模块及报警控制模块。设计采用32路传感器输入，数据选择开关由CD4051组成，地址线决定对哪一路温度进行数据转换，这样可实现对32路温度的巡回检测；A/D采集由集成电路AD7705组成，将采集的温度模拟量转换为数字量送入单片机进行数据处理；键盘模块采用4个操作按钮，键盘扫描识别采用软件查询的方法，由键盘可以设定数据扫描方式为循环扫描和固定通道扫描方式；6位数码管作为显示，其中4位数码管用于显示温度值，2位数码管显示通道号；报警方式采用声光报警。通常情况下，仪表自动循环显示多路数据，也可通过键盘设定实现任一通道的温度显示。

2、硬件设计

（1）AT89C51单片机的介绍

AT89C51采用40引脚的双列直插式封装（DIP）形式，内部由CPU，4KB的ROM，256B的RAM，2个16位的定时／计数器T0和T1，4个8位的I／O端口和一个全双工串行通信口等部分组成。AT89C51单片机具有系统结构简单，成本低，可靠性高，低功耗等特点。特别是内部集成了4KB的FLASH程序存储器，使单片机系统的结构更加简单，也使其得到了广泛的应用。同时，它还具有高级语言编程的特点，指令丰富，软件开发简单。

（2）温度传感器PT100

PT100是以铂做成的电阻式温度检测器，最为稳定，耐酸碱、不会变质、相当线性。而且PT100铂热电阻被密封在金属棒中，这样使得本温度测量系统不但可以检测室内的气体温度，还可以检测土壤、液体、种子等内的温度，大大提高了温度测量系统的适用范围，且采用PT100铂热电阻为温度采集元件，可有效地降低开发成本。

（3）32通道的实现

选用单八路模拟开关CD4051，相当于一个8掷开关，并用4片CD4051进行扩展，得到一个32掷开关，实现32路通道，开关接通哪一通道，就进行哪路温度的转换及显示，用单片机的5个I/O接口控制模拟开关的通道选通。

（4）数据报警设

报警模块采用声光报警方式实现温度越限报警。当温度值超过报警值时喇叭报警且相应通道报警指示灯点亮，并设置上下限报警指示灯，高于上限时红色报警灯点亮，低于下限时绿色报警灯点亮。

（5）键盘设置作用

本系统的输入控制简单，故采用独立式键盘及接口电路。输入电路由4个按钮开关组成，键扫描识别采用软件查询的方法。键盘模块中，设置键盘的作用是切换温度值的显示方式，及循环显示方式和固定通道显示方式。设置4个按键，由“SET”、“MOD”、“+”和“—”键组成。具体功能如下，“SET”为模式切换键，未按下时为循环显示方式，按下时为固定显示方式；“MOD”为确定键，固定通道显示方式下，通道号确定后按此键结束；“+”和“-”为通道变换键，固定通道显示方式下，通道加1和减1。

3、系统工作流程

32路温度巡检仪在实现温度测量显示时，有两种显示方式。第一种是循环方式，即显示32路的温度，从第1路到第32路再到第1路循环显示；第二种是固定显示方式，即固定显示32路中的任意一路，显示方式由键盘设定。每显示完一路后，以查询方式查询温度显示方式为自动循环或固定显示方式，若为固定显示方式，可用键盘设定通道号。当温度值超过上下限报警值时，通过喇叭和指示灯作报警提示。

三、软件设计

程序设计思想是首先上电／复位AD7705，配置AT89C51单片机的串行接口，将并行扩展芯片8155初始化，然后将AD7705初始始化，确定按键后，转换显示相应通道数据，读写数据之前必须调用重新排序子程序。查询DRDY引脚，如果为低电平，则读通道数据寄存器，把数据转化为温度值，再调显示子程序，调延时，返回，继续采集数据，查询DRDY，显示，直到结束。

四、结语

论文针对多路温度巡检仪设计的要求，设计了一套由AT89C51单片机、温度传感器、A/D转换器、显示电路和报警电路等主要设备构成的多路温度巡检控制系统，此系统自身带有微处理器，在结构上自成一体，能独立进行测试，使用灵活方便，通过巡回显示方式，在单台仪表上可以显示多个数据，有效的节省了成本。软件设计选用C语言，可移植好，结构严禁，开发速度快，具有一定的使用价值。

参考文献

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