下载文档原格式
1 绪论温度是一个很重要的物理参数，自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。
在工业生产过程中，温度检测和控制都直接和安全生产、产品质最、生产效率、节约能源等重大技术经济指标相联系，因此在国民经济的各个领域中都受到普遍重视。
温度检测类仪表作为温度计量工具，也因此得到广泛应用。
随着科学技术的发展，这类仪表的发展也日新月异。
特别是随着计算机技术的迅猛发展，以单片机为主的嵌入式系统已广泛应用于工业控制领域，形成了智能化的测量控制仪器，从而引起了仪器仪表结构的根本性变革。
1.1 温度检测类仪表的现状传统的机械式温度检测仪表在工矿企业中己经有上百年的历史了。
一般均具有指示温度的功能，由于测温原理的不同，不同的仪表在报警、记录、控制变送、远传等方面的性能差别很大。
例如热电阻温度计，它的测温范围是-200℃～650℃，测量准确，可用于低温或温差测量，能够指示报警、远传、控制变送，但维护工作量大并且不能记录；光学温度计测温范围是300℃～3200℃，携带使用方便，价格便宜，但是它只能目测，也就是说必须熟练才能测准，而且不能报警、远传、控制变送。
近年来由于微电子学的进步以及计算机应用的日益广泛，智能化测量控制仪表己经取得了巨大的进展。
我国的单片机开发应用始于80 年代。
在这20 年中单片机应用向纵深发展，技术日趋成熟。
智能仪表在测量过程自动化，测量结果的数据处理以及功能的多样化方面。
都取得了巨大的进展。
目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用单片机使之成为智能仪表的。
从技术背景来说，硬件集成电路的不断发展和创新也是一个重要因素。
各种集成电路芯片都在朝超大规模、全CMOS 化的方向发展，从而使用户具有了更大选择范围。
这类仪器能够解决许多传统仪器不能或不易解决的问题，同时还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，降低仪表的成本以及加快新产品的开发速度。
智能化控制仪表的整个工作过程都是在软件程序的控制下自动完成的。
关于基于MAX6675多路温度采集系统的设计与实现K型热电偶是当前工业生产、科学实验较为常用的一种温度传感器，它可以直接测量各种生产中0～1 300℃范围内的液体蒸汽，气体介质和固体表面温度。
由于它的测量范围及其较高的性价比，使得K型热电偶应用广泛。
然而K型热电偶存在非线性、冷补偿等问题，特别是在处理补偿问题时，需要付出较高的代价且难以有较好的成效。
所以本文介绍的MAX6675温度采集芯片，弥补了K型热电偶上述缺陷。
将MAX6675和K 型热电偶结合并用于工业生产和实验，能为工程带来诸多便利且减少繁琐的附加电路。
本文给出了基于CPLD的多路温度采集系统电路、内部逻辑设计模块、误差分析和实验统计报告，以及MAX6675多路温度采集系统的应用过程和性能报告。
1 MAX6675介绍MAX6675是美国Maxim公司生产的带有冷端补偿、线性校正、热电偶断线检测的串行K型热电偶模数转换器，它的温度分辨能力为0.25 ℃；冷端补偿范围为-20～+80℃；工作电压为3．0～5．5 V。
根据热电偶测温原理，热电偶的输出热电势不仅与测量端的温度有关，而且与冷端的温度有关。
在以往的应用中，有多种冷端补偿方法，如冷端冰点法或电桥补偿法等，但调试较复杂。
另外，由于热电偶的非线性，以往是采用微处理器表格法或线性电路等方法，来减小热电偶本身非线性带来的测量误差，但这些增加了程序编制及调试电路的难度。
而MAX6675对其内部元器件的参数进行了激光修正，从而对热电偶的非线性进行了内部修正。
同时，MAX6675内部集成的冷端补偿电路、非线性校正电路、断线检测电路都给K 型热电偶的使用带来了便利。
MAX6675的特点有：（1）内部集成有冷端补偿电路；（2）带有简单的3位串行接口；（3）可将温度信号转换成12位数字量，温度分辨率达0.25℃；（4）内含热电偶断线检测电路。
其内部原理图如图1所示。
2 系统构架系统框架如图2所示，该系统以CPLD为核心，由多路K型热电偶和MAX6675将外界温度模拟信号采集并转换成数字信号，并将数据传入CPLD进行相应的处理，然后通过通信模块将数据传送给计算机，最后用计算机做数据统计及处理。
多路温度控制器说明书一、功能概述采用高性能单片监控芯片为核心，确保了产品测控的精确性、稳定性。
是一款高精密度、高集成性的控制器。
该产品可以同时配接多路传感器，可以同时对一个环境进行多重控制，或独立监测、控制多个环境的温度。
产品分为4路温度控制；8路温度控制；12路温度控制。
可以分别数字显示12路（最多12路）环境测量的温度值。
产品带有独立的自整定模式和独立的PID参数，且具有计算机通讯功能。
二、机种构成及规格1、面板说明a、显示框（4位数字）：显示测温点温度。
b、PRG键：设定选择。
连续按3秒：进入或退出设定模式。
c: SET键：设置/移位键。
连续按1.5秒：进入或退出设置状态点动按键：移动设定数据位置。
d、点动∧和∨键（增/减）键。
按一次，设定时间数据增/减“1”若按下不放，则连续增/减。
2、技术参数表二、控制器接线方式三、控制器外形及按装尺寸可以采用平底导轨或螺栓固定方式安装。
四、程序设定表程序序号功能设定数值说明Cd00 PID自整定设定101~112 按顺序1-12路分别自整定Cd01-12 1-12路温度设定0-999.9度按顺序分别设定温度Cd13 温度超偏差 5.0度超过5度报警Cd14 Pid工作范围30.0 范围外输出为100%Cd15 温度超偏差停机 2.0度Cd16 滤波系数80 0-99%Cd18 Pid工作周期3秒0-导通角，其它-脉宽Cd19 热电偶型号0-K,1-JCd20 1-12开关控制111111111111(bit) 0-关，1-开Cd21 显示最小值0 0-11 显示实际温度12-23显示设定温度Cd22 显示最大值23Cd23 循环显示时间 3.0秒循环显示12路温度Cd24 温度显示方式0 带一位小数 1不带小数Cd27 比例系数36 群体修改比例系数Cd0=5Cd28 积分时间80s 群体修改积分时间Cd0=5Cd29 微分时间10s 群体修改微分时间Cd0=5Cd31-Cd66 PID使用Cd31 比例系数1 36Cd32 积分时间1 80s五、故障报警：CD13 温度超偏差功能，温度控制器输出端Y12报警输出。
图片简介:本技术提供一种多路远程智能温控装置及多路远程智能温控系统，属于温度自动控制领域，所述多路远程智能温控装置包括：用于检测出当前环境温度的温度传感器；用于显示当前温度的显示模块；用于根据温度传感器的检测结果判断当前环境温度是否超出设定阈值的终端核心控制模块，终端核心控制模块在当前环境温度超出设定阈值时主动控制报警模块进行报警，并启动外置通风换热装置进行温度控制。
本技术提供的方案能够安全、可靠、实时监控环境温度，且各部分采用模块化设计，可根据需求不同灵活组装，成本低、安装简便，益于推广。
技术要求1.一种多路远程智能温控装置，其特征在于，包括温度检测模块、核心控制模块、报警模块、显示模块，以及设置于环境现场用于调节温度的通风换热装置；所述核心控制模块分别与温度检测模块、报警模块及外置通风换热装置连接；所述温度传感器用于检测局部环境温度，并将信息发送给所述核心控制模块，可根据要求安置在不同位置对环境温度进行检测；所述核心控制模块用于根据所述温度传感器提供的温度信息与设定值比对，同时点亮LCD以便显示当前所测温度值，若在阈值范围内则继续读取下一数据；若超限，则向报警模块发出第一报警信号且向外置通风换热装置传送第一控制信号；所述报警模块根据所述第一报警信号现场发出温度超限的语音报警；所述显示模块接受所述核心控制模块传送的信息并予以显示当前温度，显示温度阈值及所属温度检测模块对应传感器的编码和使能状态；所述通风换热装置根据所述第一控制信号，执行调温功能，包括温度高于上限阈值时的通风换热窗的开、合；温度低于下限阈值时的加热器的启、停。
2.如权利要求1所述的一种多路远程智能温控装置，其特征在于，该装置还包括短信预警模块、键盘管理模块和湿度检测模块；所述核心控制模块在发出第一报警信号且向外置通风换热装置传送第一控制信号后，在设定时间内未能将温度调整在阈值范围内，则实时向短信预警模块发送第二报警信号；所述短信预警模块根据所述第二报警信号向预设手机远程发送报警信息；所述键盘管理模块连接于核心控制模块，用于各部分温度阈值设定、报警模块使能、短信预警手机号码设置、信息中心号码设置及通风换热装置使能控制，并向用户提供手动解除报警功能；所述湿度检测模块用于实时监测当前湿度并向所述核心控制模块发送数据信息；所述核心控制模块根据所述湿度检测模块传回的数据与湿度设定阈值进行比对，同时向所述显示模块发送数据信息以便显示当前所测湿度值；若在阈值范围内则继续读取下一数据，若超限；则向所述报警模块发出第三报警信号；所述报警模块根据所述第三报警信号现场发出湿度超限的报警，LED高频闪烁；所述显示模块接收所述核心控制模块传送的信息并予以显示当前湿度。
基于CAN总线的多路温度采集系统的设计学生姓名：朱广东指导教师：黄震梁浙江树人大学信息科技学院电子信息工程114班摘要以嵌入式处理器为核心，总结CAN总线通信技术，设计一套由一个主机，两个从机组成了温度采集的系统，两个从机使用Pt100温度传感器来采集各自部分的温度值，通过CAN 总线将两个从机的温度数据传输给主机，主机接收到从机数据，并将各个从机的温度值显示在LCD液晶屏上。
关键词：温度采集；ARM7；CAN总线；1引言1.1CAN总线研究背景与意义在现代化的工业生产中，温度是极为普遍又极为重要的热工参数之一。
例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。
尽管温度控制很重要，但是要控制好温度常常会遇到意想不到的困难．采用CAN总线对温度迸行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
控制器局部网(CAN—CONTROLLER AREA NETWORK)是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能，现己广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。
CAN总线从形成并应用于汽车工业至今，其突出的特点和优异的性能使它的应用范围不断的扩大。
目前在机械工业、纺织工业、机器人、医疗器械、传感器、智能小区管理和家用电器等领域都得到了应用和发展。
而且CAN也是目前为止唯一具有国际标准的现场总线，因此CAN具有广阔的前景。
CAN总线与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
概括起来有下列一些突出的特点：1．CAN总线为多主工作方式，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，而不是传统的主从方式。
多联机温度控制原理多联机温度控制（Multi-Split Temperature Control），也称为中央空调多路输出控制技术，是一种能够控制多个室内机的温度和制冷/制热功率的技术。
相比传统的中央空调系统，多联机温度控制具有更高的灵活性和能效。
多联机温度控制系统由一个或多个室外机和多个室内机组成。
室外机通过冷凝器和压缩机来将制冷剂冷却并压缩，然后通过连接管将冷媒送至各个室内机。
每个室内机都有一个独立的空调回路，包括蒸发器、膨胀阀和附属设备。
1.室内机控制：每个室内机都配备一个温度传感器，用于检测该室内机的温度。
根据设定的温度值和实际温度值之间的差异，室内机的控制器会发出相应的信号调整制冷/制热功率。
2.室内机之间的协调：多联机温度控制系统可以通过集中控制器对室内机进行协调，以实现整体的温度控制。
集中控制器根据不同室内机之间的温差和设定温度值，决定每个室内机的运行状态和功率。
3.室外机控制：室外机通过控制制冷剂的流动和冷凝压力来调整制冷/制热功率。
当室内机需要制冷时，室外机会提供足够的制冷量。
反之，当室内机需要制热时，室外机会提供相应的制热量。
4.节能控制：多联机温度控制系统可以通过智能控制算法，根据室内外温度、湿度和室内人员的活动情况来动态调整制冷/制热功率。
例如，在夜间或无人时，系统可以自动降低制冷/制热功率以节约能源。
多联机温度控制系统的优点是灵活性和能效。
相比传统中央空调系统，多联机系统可以根据实际需要，选择运行其中的几个室内机，避免资源的浪费。
此外，每个室内机都有独立的温度控制，可以根据不同区域的需求进行精确调节，提高舒适度。
然而，多联机温度控制系统也存在一些挑战。
首先，多联机系统的安装和维护成本较高，需要更多的室外机和连接管路。
其次，由于每个室内机都有独立的控制系统，需要更复杂的控制算法和集中控制器，增加了系统的复杂性。
此外，多联机系统的冷媒管路较长，容易产生传输损失和压力损耗。
总之，多联机温度控制系统通过独立控制室内机，并通过集中控制器和智能算法来实现整体控制，能够提高舒适度和能效。
1 系统的总体设计1.1 DSP系统简述通常，一个典型的DSP系统应包括抗混叠滤波、数据采集A/D 转换器、数字信号处理器DSP、D/A转换器和低通滤波器等，其组成框图如图1所示输出图1 DSP系统框图在许多应用系统中，为了应用DSP卓越的数字信号处理能力，我们必须先将模拟信号进行数字化（A/D转换），再对采样数据进行相应的算法处理，最后经过数字信号模拟化（D/A转换）后输出。
2.1 TMS320VC5402TMS320VC5402是一个工作灵活、高速、具有较高性价比、低功耗的16位定点通用DSP芯片。
其主要特点包括：采用改进的哈佛结构，1条程序总线（PB）条数，3 据总线（CB、DB、EB）和4条地址总线（PAB，CAB，DAB，EAB），带有专用硬件逻辑CPU，片内存储器，片内外围专用的指令集，专用的汇编语言工具等。
TMS320VC5402含4K字节的片内ROM和16K字节的双存取RAM，1个HPI（Host Port Interface）接口，2个多通道缓冲单口MCBSP （Multi-Channel Buffered Serial Port）,单周期指令执行时间10ns，双电源（1.8V 和3.3V）供电，带有符合IEEE1149.1标准的JTAG 边界扫描仿真逻辑。
VC5402芯片提供了两个增强型的高速、全双工多通道缓存串行口，这使得它可以与音频CODEC、串行ADC/DAC直接相连。
MCBPS 具有全双工的通信机制以及双缓存的发送寄存器和三缓存的接收寄存器，允许连续的数据流传输，数据长度可以为8bit、12bit、16bit、20bit、24bit、32bit。
VC5402的MCBPS接口信号包括：接收数据DR、发送数据DX、发送时钟CLKX、接收时钟CLKX、接收帧同步FSR和发送帧同步FSX。
MCBSP通过这6个管脚为外部设备提供了数据通道和控制通道。
其中引脚CLKR、FSR、DR构成接收信号组，引脚CLKX、FSX、DX构成发送信号组。
接收和发送用的移位时钟信号、帧同步信号可以由DSP内部提供，也可以由AD/DA提供。
串行口在发送和接收数据之前必须进行初始化，通过对SPCR、SPGR、RCR、XCR、MCR等串口控制寄存器写入适当的控制字完成MCBPS的初始化工作。
3.1 温控系统温控系统主要由温度集、显示, 温度开关控制两部分构成。
本设计利用TMS320VC5402数字信号处理器的I/O口与温度传感器DS18B20相连, 进行环境温度的实时监测, 将采集的温度数据进行十进制转换后, 通过LCD显示;同时将此数据与键盘设定的温度阈值进行比对, 其结果用于产生模拟开关的控制信号, 即实现了温度监控的目标。
温控系统总体框架如图2所示图2温控系统的设计框架3.1.1 温度采集、显示模块系统采集温度的传感器为DS18B20,其测温范围为 55~+125,固有测温分辨率0. 5 ,它具有单总线接口方式, 因此与处理器的双向通讯仅需要一条线即可实现; DS18B20还支持多点组网功能, 多个DS18B20可以并联在唯一的总线上, 实现多点测温; 其测量结果以9位数字量方式串行传送, 电源选用外部供电模式, 与TMS320VC5402的硬件连接方式如图3所示+5V4.7KGND+5VDQ图3 TMS320VC5402与DS18B20的连接方式图3中, DQ为数据输入/输出脚, 漏极开路, 常态下高电平。
DS18B20采用16位符号扩展的二进制补码形式输出温度值, 以0. 0625 /LSB形式表达, 设计中处理器采集到实时温度后, 数据进行十进制转化, 通过LCD显示即可。
由于实验台上集成了LCD,设计中DSP只需对LCD 映射的I/O口地址输出数据, 即实现对LCD的显示控制。
3.1.2 温度开关控制模块本模块由HD7279A键盘、显示电路、处理器TMS320VC5402及模拟开关三部分组成。
HD7279A是一片具有独立串行接口, 可同时驱动8位共阴极数码管的显示驱动芯片,该芯片可连接64键的键盘矩阵, 单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。
HD7279A的键盘显示电路包括串行键盘/显示接口控制电路、8位数码管显示器和8 8键盘电路,该电路不需要地址、数据总线和总线提供的片选信号。
TMS320VC5402则通过MCBSP同步串口实现与HD7279A的连接, 连接方式如图4所示图4 HD7279A通过MCBSP1与DSP处理器的连接TMS320VC5402的CPU与MCBSP之间的数据传送一般分为三种方式: 查询方式、中断方式和DMA方式, 系统采用的是中断方式, 完成数据的显示、存储、按键次数控制, 最终通过阈值设定、比对, 产生模拟开关信号。
2 硬件设计硬件的工作原理：系统基于TI公司的TMS320VC5402实验台, 在此平台下完成如下设计。
下面以TMS320VC5402芯片为系统核心，设计DSP硬件系统的电路，包括时钟电路、电源电路、复位电路、功能配置引脚连接以及程序存储空间扩展和数据空间扩展电路。
2.1 时钟电路时钟电路用来为TMS320VC5402芯片提供时钟电路，由一个内部振荡器和一个锁相环PLL组成，可通过晶振驱动。
另外外部中断均上拉高电平，并在个电源接口加去耦电容。
电路原理图如图5所示2.2 电源电路和复位电路图6 功能配置引脚连接电路图7 电源电路和复位电路2.3 存储空间扩展电路T MS320VC5402的程序存储空间扩展RAM选用IS61LV6416，程序存储空间扩展FLASH选用AT29LV1024，数据存储空间扩展RAM选用IS61LV6416。
考虑到上电及复位时，引导的执行以及用户程序要存放到读取速度较快的外部程存RAM中，所以要设计程存空间和数存空间在转换的逻辑电路，即用DSP的XF外部标志输出引脚和非门74HC32来实现引导期间数据总线、地址总线在程存空间和数存空间的切换，具体电路如图8所示图8 存储空间扩展电路2.4 JTAG标准仿真接口设计与所有的微处理器一样，DSP的开发同样也需要一套完整的软硬件开发工具。
选用TDS510型uSB接口仿真器．其仿真信号线采用JAG标准。
IEEEl149．1，采用14线标准仿真接头。
DSP目标系统与仿真器的距离小于152-4 mm(6英寸)，故用无缓冲的简单连接。
其中，EMU0和EMU1必须接1只上拉电阻器(一般为4．7kΩ)，使信号上升时间小于10μs。
仿真器只参与数据的传输，即将目标代码通过JIAG接口从计算机下载到目标系统的存储器中，而仿真是在DSP内完成的，因此，JTAG标准仿真接口是仿真器与DSP目标系统之间必须的通信接口，为DSP目标系统的仿真和调试带来了方便。
在系统调试阶段，可以通过此仿真接口将编译后的程序代码下载到外部扩展的程序存储器，在线调试用户程序，查看内存、CPU寄存器、各种图表等内容。
系统调试成功后可以利用烧写程序通过此仿真接口将调试好的程序烧到DSP 的Flash中，使DSP目标系统成为可以独立运行的系统，使DSP的开发更为方便。
3 软件的设计3. 1设计流程图系统软件的设计主要完成测温显示、开关温度值的键值输入、开关控制任务等。
以下给出设计的总流程图, 如图9所示图9 系统软件设计流程由于DS18B20与处理器间采用串行数据传送,因此在对DS18B20进行读写编程时, 必须严格保证读写时序。
其中采温、测温的子函数DS18b20Temp( )流程图如图10所示图10 DS18b20Temp( )子函数流程图3.2 部分程序代码TMS320VC5402中断及串口初始化部分程序如下所示……stm #0002h, 48hstm #0040h, 49h；设置串口1工作在每帧一个字每个字16位模式……stm #0006h, 48hstm #0100h, 49h；设置CLKGDV=0，使串口1工作在最大频率stm #0007h, 48hstm #0a000h, 49h；设置CLKSM=1采样率发生器时钟由DSP内部产生stm #000eh，48hstm #0008h，49h；设置FSXP=1，使帧同步脉冲低电平有效stm #0080h，imr；DMA一通道中断使能rsbx intm；开放所有可屏蔽中断……总结本周的课程设计，增强了我们思考和解决实际问题的能力。
虽然只是短暂的一周，但在这期间，却让我受益匪浅。
这次课程设计让我认识到了知识和实践的重要性。
只有牢固掌握了所学的理论知识，才能有清晰的思路，知道每一步该怎样走，才能顺利的解决每一个问题。
但在实际应用中还要更深入思考。
通过查阅书籍和上网搜索资料，我发现所说的基本上都是一样的，只有通过自己的实际操练，上机编程来验证，才能发现问题的所在，从而真正掌握知识技能。
其中，温控系统设计过程中总结如下:( 1) DS18B20是一款非常优秀的单总线数字式传感器, 硬件设计简单, 有严格的运行时序, 运行可靠。
通过C编译器编译出的C语言延时程序, 可以得到对应的汇编语言, 再通过定时器计时及单指令周期, 就能够精确地计算出软件延时程序所需的时间,满足单线总线通讯的时序要求, 从而顺利完成DSP与DS18B20的通讯。
( 2)通常DS18B20是与单片机配合使用的, 本设计中详细介绍了DS18B20与DSP的结合过程, 其区别主要是在端口的操作上和延时的控制上。
本设计的端口操作选用了三种不同的方法: HPI、通用I/O口、8255拓展口, 最后综合采用了通用I/O口与DS18B20的DQ相连。
参考文献[ 1]刘建亭, 毛善坤. DS18B20工作原理及基于C语言的接口设计[ J].仪器仪表用户, 2005, 12( 6): 138140.[ 2]王社会. 基于DS18B20的数字式测温计设计[ J]. 山西大同大学学报: 自然科学版,2009, 25( 5): 2931.[3] 邹彦. DSP原理及应用[M]. 北京: 电子工业出版社, 2005.[4]郑红, 吴冠. TMS320C54XDSP应用系统设计[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2002.[5] 刘鸣, 车立新,陈兴梧,等. 温度传感器DS18B20的特性及程序设计方法[ J].电测与仪表, 2001, 38(10): 4751.[6] 张军. 智能温度传感器DS18B20及其应用[ J]. 仪表技术, 2010( 4): 6870.。
