用單片機實現(xiàn)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用的溫度補償導(dǎo)線；而溫度補償導(dǎo)線價格很貴，并且線路太長也會影響測量精度。在實際應(yīng)用中往往需要對較遠處（1 km左右）的溫度信號進行監(jiān)視?，F(xiàn)有的解決方案有很多，例如：① 在現(xiàn)場用智能儀表對溫度信號進行測量，用計算機作上位機與智能儀表進行通信來實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。采用這種方案要增加計算機設(shè)備及相關(guān)計算機軟件。② NCU+DDC實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。用2個DDC，一個安裝在現(xiàn)場測量溫度，另一個安裝在監(jiān)視地，2個DDC通過NCU進行通信，從而實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。

但以上方案都存在成本高的問題。有沒有低成本的解決方案呢？其實，在單片機應(yīng)用日益廣泛的今天，完全可以用單片機以極低的成本來實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。

1 問題的提出

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

2 控制要求及解決方案選擇

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

② 要求在鍋爐房內(nèi)能以巡回及定點2種方式顯示8個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；定點方式時，每按上鍵或下鍵1次則顯示上或下1個熱交換器熱水溫度，每3 s自動更新數(shù)據(jù)1次。

③ 根據(jù)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(xiàn)場測量溫度，設(shè)計制作1個單片機裝置完成與智能儀表的通信及數(shù)據(jù)顯示。

3 通信協(xié)議、智能儀表選擇及其參數(shù)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總線適宜。RS485是EIA（美國電子工業(yè)聯(lián)合會）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、平衡傳輸線標準接口。它以半雙工方式通信，支持多點連接，傳統(tǒng)驅(qū)動器允許創(chuàng)建多達32 個節(jié)點的網(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時為100 Kbps）等優(yōu)點，連接方法如圖1所示。

為了滿足現(xiàn)場溫度檢測及與單片機裝置通信的要求，必須選擇至少有5個溫度檢測點及具有RS485通信端口的智能儀表。經(jīng)過對市場上常用的溫度檢測儀進行分析，選擇由重慶川儀十八廠生產(chǎn)的XJ-08S型巡回檢測儀作現(xiàn)場測量儀表。

3.1 XJ-08S主要特點

　　① 多量程方式，熱電偶、熱電阻，1~5 V標準信號混合輸入，可通過鍵盤進行設(shè)置；
　　② 最多8個測量通道（能測量8個溫度信號）；
　　③ 采用RS485通信標準，可將各通道最新數(shù)據(jù)向上位機傳送。

重要的是，該儀表的說明書詳細介紹了與該儀表進行數(shù)據(jù)交換的命令及格式，其通信協(xié)議也相對較簡單，這給我們用單片機實現(xiàn)溫度遠程顯示降低了難度（雖然有RS485端口的儀表很多，但大多沒有通信命令的詳細說明。

3.2 XJ-08S巡回檢測儀通信協(xié)議

（1） 通信口設(shè)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：2線。
　　◇ 數(shù)據(jù)代碼：ASCII碼。
　　◇ 數(shù)據(jù)格式：每字符10位，即1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位。

（2）數(shù)據(jù)傳輸格式
　　◇ 地址：2字節(jié)（高字節(jié)在前，低字節(jié)在后）。
　　◇ 數(shù)據(jù)：按地址順序，儀表數(shù)據(jù)傳輸格式為十六進制2字節(jié)定點數(shù)。
　　2字節(jié)定點數(shù) = 低字節(jié)高4位+低字節(jié)低4位
　　　　　　　　?。ˋSCII碼） （ASCII碼）
　　　　　　　　　高字節(jié)高4位+高字節(jié)低4位
　　　　　　　　?。ˋSCII碼） （ASCII碼）
　　若數(shù)據(jù)為負數(shù)，則采用補碼方式傳輸。

　　◇ 在傳輸實時測量值時，傳輸完2字節(jié)定點數(shù)后，緊接著又傳輸2字節(jié)定點數(shù)，其中高字節(jié)低4位為小數(shù)位數(shù)。

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