1序言

糧食是人類生存的必需品，而溫度是保存好糧食的先決條件之一，我國的公糧現(xiàn)均集中存放在國家或地方的糧庫中，最大的糧庫方圓幾公里，倉庫房為數(shù)十個測點大約數(shù)十個。按照國家糧庫保護法規(guī)，必須定期抽樣檢查各點的糧食溫度。糧食的保存需要一定的溫度和濕度，否則糧食就會變質(zhì)。但我國的大部分糧庫還采用人工測溫的方法，不僅效率低，勞動時間長，測試的實時性不能滿足，而且抽樣不徹底，不能發(fā)現(xiàn)局部糧食溫度過高，致使部分糧食變質(zhì)，從而引起大面積的糧食變質(zhì)，每年造成重大的經(jīng)濟損失和嚴重的后果。鑒于此，在糧食部門的要求下，我們開發(fā)了此溫度檢測系統(tǒng)。

2系統(tǒng)簡介

2.1系統(tǒng)功能

(l)能實時測定糧倉的溫度。

(2)能對以前的溫度數(shù)據(jù)進行報告、繪圖和輸出。

(3)能對某一點溫度進行連續(xù)檢測，給出不同時期的曲線變化并輸出。

(4)可人工或自動測試。

(5)可進許遠距離可靠通訊。

2.2系統(tǒng)的特點

(l)硬件系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，由于采取一系列抗干擾措施，能經(jīng)受無惡劣環(huán)境的考驗。

(2)通訊硬件及軟件可靠，可達到實時操作的要求。

(3)圖表、繪圖功能齊全，可滿足各種需要。

2.3技術(shù)指標

測溫范圍:一30一+50℃;

誤差范圍:(土0.6℃;

測量精度:蕊0.75%;

功耗:最大功耗不大于row。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)的硬件設(shè)計可分為三個主要部分。

第一部分:下拉主控機硬件電路板設(shè)計，包括復(fù)位電路、前放、電流環(huán)通訊、a/d轉(zhuǎn)換、串行控制驅(qū)動等電路。

第二部分:微機通訊路板設(shè)計，包括完成電流環(huán)轉(zhuǎn)換電路。

第三部分:多路轉(zhuǎn)換分線盒電路板設(shè)計，包括完成串行轉(zhuǎn)換控制數(shù)據(jù)的傳送電路。

由以上三部分組成系統(tǒng)整體硬件，硬件框圖如圖1所示。

3.1系統(tǒng)主控機主板設(shè)計

(1)a/d通道設(shè)計

因為檢測范圍為一30一+50℃，模數(shù)轉(zhuǎn)換采用八位a/ d0809，則對應(yīng)a/d轉(zhuǎn)換值為oxffoxooh，則溫度分辨率為80/256 } 0. 3℃，滿足溫度的變化誤差范圍士1 9c，這就滿足了測溫的精度要求?？紤]到整個系統(tǒng)和測溫的精度要求，選擇通用放大器lm224，因起失調(diào)電壓、失調(diào)電流、電壓漂移、共摸抑制比、開環(huán)電壓增益等特性參數(shù)滿足精度要求。并采用曲線擬合的方法來對熱敏電阻的電壓—溫度進行線性擬合，不但節(jié)省大量的硬件開支，使測量電路簡單，而且提高了精度。

(2)主控機與多路轉(zhuǎn)換分線盒通訊設(shè)計由于主控機與多路轉(zhuǎn)換分線盒進行連接，所以主控機如何控制多個多路轉(zhuǎn)換器就成為設(shè)計的關(guān)鍵。

在設(shè)計中，我們采用串行控制多路轉(zhuǎn)換的技術(shù)，即數(shù)據(jù)信號和控制信號的送出采用串行方式，把復(fù)雜的硬件轉(zhuǎn)化為軟件設(shè)計。這樣不僅節(jié)省了硬件費用，而且簡化了硬件電路，提高了系統(tǒng)的可靠性。

在主控機中，我們采用串行信號鎖存、每個多路轉(zhuǎn)換分線盒分配唯一地址的方法來實現(xiàn)。具體措施如下:

①由于采用串形方式，則對應(yīng)的多路轉(zhuǎn)換分線盒中必然有串一并轉(zhuǎn)換器，這樣主控機必須要送出串行數(shù)據(jù)信號和串行時鐘信號，以滿足串一并轉(zhuǎn)換器的要求;

②由于每個多路轉(zhuǎn)換分線盒有一個唯一的地址，系統(tǒng)共有16個多分線盒。因此我們采用密碼的方法，利用四個數(shù)據(jù)位，經(jīng)過譯碼，送給16個多分線盒，以滿足地址選擇，即分線盒選擇的唯一性。

(3)與微機進行電流環(huán)通訊電路設(shè)計

采用電流環(huán)進行通訊。由于電流環(huán)的通訊是以通訊中電流的有無來決定信號的有無，因而抗干擾強。主控機通訊電路主要將8031的接受和發(fā)送信號由ttl電平轉(zhuǎn)換為電流信號，這種轉(zhuǎn)換主要通過光禍器件來完成。通過光禍器件的隔離和轉(zhuǎn)換，即滿足了通訊的要求，又提高了系統(tǒng)通訊的可靠性。

3. 2系統(tǒng)多路轉(zhuǎn)換分線盒的設(shè)計

根據(jù)實際情況，采用一個多路轉(zhuǎn)換分線盒來檢測一個糧垛，每個糧垛中采用犯點檢測的方案。由于是采用串行輸出來控制多個多路轉(zhuǎn)換分線盒。這樣進行數(shù)據(jù)傳送控制，既可節(jié)省硬件資源，又能滿足系統(tǒng)實時性要求。而要使多路轉(zhuǎn)換正常工作，必須有串并轉(zhuǎn)換器件及譯碼器來完成某個確定傳感器的選擇。分線盒電路中，主要通過74ls164串一并移位寄存器和74is138譯碼器及四個模擬開關(guān)cd4051來完成多路轉(zhuǎn)換功能。

3. 3上位管理機通訊電路板的設(shè)計

在系統(tǒng)中，上位管理機與下位主控機之間的通訊非常關(guān)鍵。我們采用電流環(huán)進行光隔離通訊，以保證通訊的可靠性。考慮到下位主控機的電流環(huán)通訊電路以及驅(qū)動和長線傳輸，微機通訊電路主要由驅(qū)動電路和光禍器件構(gòu)成。其中微機提供電源十12 v和+sv來完成電壓到電流的轉(zhuǎn)換，以保證回路有電流通過，其中發(fā)送回路的電源為十1z v，這是因為考慮到一臺上位機要帶多臺下位機，高電壓可增大帶載能力，又由于上位管理機與下位主控機之間的通訊的距離遠，因此要考慮兩者之間的長線電阻ro

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

根據(jù)糧食部門提出的要求，我們設(shè)計了系統(tǒng)管理軟件，采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法、整個程序由四個子模塊構(gòu)成，各模塊之間相互獨立又相輔相成，從而使整個系統(tǒng)有條不紊，急緩有序地達到實時控制生產(chǎn)過程的要求。其中系統(tǒng)管理軟件框圖如圖2所示;快速測溫軟件流程圖如圖3所示。

5結(jié)束語

本系統(tǒng)采用熱敏電阻組成的電纜來測量空間溫度場，在技術(shù)上采用串行輸出控制進行信號的轉(zhuǎn)換功能，在通訊和多路轉(zhuǎn)換中采取了一系列可靠性措施，從而完成了大規(guī)模測量點的實時檢測。

考慮到現(xiàn)場環(huán)境及外界的干擾，除了在軟、硬件方面采取必要的抗干擾措施外，經(jīng)過分析，在系統(tǒng)電源單元還采取了去噪、濾波以及電流環(huán)通訊電路的抗干擾等，取得了理想的效果。

另外，本系統(tǒng)由于涉及硬件及軟件設(shè)計，因而高度周期長，經(jīng)多次試運行，現(xiàn)已完成設(shè)計，投人運行中，在現(xiàn)場環(huán)境中，系統(tǒng)可達到設(shè)計要求。
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