基于单片机控制的分布式温度监控系统.docVIP

[摘要]随着计算机技术的不断发展，采用上位微机与下位单片机构成的主从式监控系统越来越多，本文既利用了单片机价格低、功能强、抗干扰性能好等优点，又利用了Windows的高级用户界面，操作方便灵活。本PC—单片机分布式温度监控系统利用A/D转换技术，在RS232和RS422串口通信总线标准下，将VB和分布式系统结合起来，构成了一个高效的监控网络系统。 [关键词]分布式，监控，上位机，下位机，通信 1．前言 在自动化领域中，许多简单重复性操作或对人体有害的工作都由机器完成，这就需要相关设备来监视机器工作情况，并作出相应的操作。为了实现这些工作，必须采集现场的情况，即相关设备的状态物理量，再将采集结果以一定的数据形式发送给主机进行状态的判断，主机根据设备的状态作出相应的操作。这样，就要充分利用现代的通信网络技术，因通信要求的不同，相应的通信标准也有许多，目前，由于RS232串行通讯的局限性，使得抗噪声好、传输距离远、传输数据快的RS422串行通信方式在工业环境中迅速发展。 2．PC—单片机分布式温度监控系统的功能及其要求 本PC—单片机分布式温度监控系统具有以下几个基本功能：实时数据显示、瞬时曲线描绘、数据记录保存、控制操作、控制设置、语音报警、通信与网络。 2．1显示功能 本监控系统以数值和曲线两种方式形象显示被监控对象的温度情况。 2．2数据归档 在显示界面所显示的温度数值，均由系统自动保存在数据库中，供以后查询或对被监控对象作更深入的分析之用。 2．3控制功能 这部分包括两方面的内容：控制操作和控制设置。本监控系统先要进行控制设置，再执行控制操作，控制设置采用下拉列表可以设置控制的档位，而控制操作是采用简单的点击命令按钮。 2．4报警功能 本监控系统在上位机和下位机上均设置有报警功能，上位机中，采用语音报警，同时还有相关提示；下位机则采用报警灯提示。 2．5通信与网络 本监控系统的主要通信网络采用RS422总线标准，RS422使用双绞线传输，具有很强的抑制共模干扰能力。 2.6温度监控系统的基本性能要求 （1）稳定性：监控系统可以长期稳定地工作； （2）准确性：尽可能减少误码，使数据读取和控制操作准确无误； （3）实时性：监控系统在数据读取和控制操作速度要满足工业控制的要求； （4）可扩展性：只要少许工作便可增强或改变系统功能。 3．PC—单片机分布式温度监控系统实现方案 3.1 PC—单片机分布式监控系统硬件连接方案 在工业控制系统中，电机转速监控、水位监控和温度监控是很常见的，所以在构想PC—单片机分布式监控系统时，把这三种监控方式纳入到本监控系统的监控范围，也就是说，所要设计的PC—单片机分布式监控系统具有三个监控终端，可以实现电机转速监控、水位监控和温度监控三种功能，在分布式监控系统中有一定代表性。PC—单片机分布式监控系统整个系统的结构框图如图1所示。 图1 PC—单片机分布式监控系统结构总图 3.2利用ADC0809实现温度监控的方案 这部分方案的思想是利用温度采样网络将温度变化转化为电压变化，再利用A/D转换技术把变化电压转化为二进制数值送给单片机处理，以作出相应的操作。 利用ADC0809实现温度监控的方案框图如图2所示。 图2利用ADC0809实现温度监控的方案框图 图3 上位机程序结构框图 3.3 PC—单片机分布式温度监控系统上位机程序实现方案 本监控系统的上位机采用VB编程，各个操作都是事件驱动的，其程序的结构框图如图3所示。由图3.3 可知，上位机程序是以通信程序为核心的，上位机通信程序的流程图如图4所示。 3.4 PC—单片机分布式温度监控系统下位机程序实现方案 根据模块化的编程方法，把下位机的功能进行分块处理，一种功能用一个子程序来实现，下位机程序结构框图如图5所示。如同上位机，下位机的通信部分也很关键，下位机的通信程序流程图如图6所示。 图4 上位机通信程序流程图 图6 下位机通信程序流程图 图5 下位机程序结构框图 4.PC—单片机分布式温度监控系统的硬件设计 4．1硬件设计 在编写程序时，模块化思想是很有用的，它实质上是把复杂的大问题分解，分为若干独立、容易解决的小问题，从而达到解决问题的目的。在进行硬件电路设计的时候，本文也是可以采用这种思想的，即把整个电路构想分为若干功能块，然后再用较简单的电路来实现这些功能块。 在设计PC—单片机分布式温度监控系统的硬件电路时，可以把它分为如下几块：电源部分、89s51单片机基本电路、温度采样部分、设备控制部分。将各模块电路连接起来便可构成PC—单片机分布式温度监控系统。 4．2硬件电路的制作 PC—单片机分布式温度监控系统硬件电路的制作步骤是： (1)利用Prote