CN103454004A - 一种数字多点测温系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字多点测温系统及实现方法。电源模块分别与数字温度传感器、运算控制模块、通讯模块、报警模块、和显示模块连接，数字温度传感器通过运算控制模块分别与通讯模块、报警模块、和显示模块连接，通讯模块与计算机连接；设定好仪表的ID号码、报警线、报警回差、报警方式、登录好传感器，仪表即可工作，传感器的数据通过单片机将其转化为温度数值并与已设定的报警线做比较，单片机将温度值发送给显示模块显示，若需要报警，单片机控制报警模块报警，若需要通讯，单片机控制通讯模块与计算机通讯。提高了信号在传输过程中的稳定性，减小了仪表尺寸，减小了对电源的要求，降低了电路之间的相互影响，可远距离实时观察温度信息。

Description

一种数字多点测温系统及实现方法

技术领域

本发明涉及一种数字多点测温系统及实现方法，用于产品生产、物质存储等情况下，测量、显示、控制多点温度的监测系统及实现方法。

背景技术

目前在用于工业控制、物质存储等场合的测温仪表，主要是利用热电偶、热电阻检测温度，然后将模拟信号经过转换传输到仪表等显示设备上。热电偶、热电阻感受温度变化产生模拟信号，模拟信号经过导线传输给仪表，需要经过仪表内的放大电路、A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号，传送给单片机，单片机再经过运算、控制显示出来，温度信号从传感器经过导线传输到电路之前很容易受到导线电阻、电感等影响而改变产生误差，因此使用热电偶、热电阻进行温度测量时对导线的粗细、长短有比较严格的要求，不利于远距离传输，且仪表中的电路较大，电路板结构较大，仪表的安装尺寸较大，安装位置的空间不能太小，而且现有的多点热电偶或多点热电阻主要测量纵向不同梯度上的温度值，采用感温元件外有保护管包装的装配式或铠装式，但因为保护管是金属材料，弯曲程度小，对于横向距离要求大、弯曲程度要求高的多点测量不好实现。这样，在使用过程中，距离、空间大小等都受到限制，不能方便地测量和观看。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种数字多点测温系统及实现方法，用于产品生产、物质存储等情况下测量、显示、控制多点温度的监测系统。

该系统采用数字温度传感器测量温度，使信号不受导线电阻、电感的影响，通过三芯屏蔽线连接到控制、显示电路板上，屏蔽线有效的保护了数字信号的传输，避免信号在传输过程中被干扰发生改变，且可弯曲程度高，不易损坏；PIC单片机控制传感器测量温度、读取传感器的温度数据、计算转换温度值、与报警线比较、控制报警、控制显示、识别按键动作、设置并存储仪表ID号、报警线等参数、控制通讯传输，省去了放大电路和A/D转换电路，缩小了电路板尺寸，减小了仪表的安装尺寸；电路采用电压转换芯片和电源隔离模块构成电气隔离方式的电源电路，将模拟电路和数字电路分隔开，避免对数字信号产生影响，并且实现宽电源供电，供电电压只要在一定范围内即可使仪表工作；采用RS485通信方式，实现远距离通讯传输，最远距离可达1200m。

本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种数字多点测温系统，包括计算机、数字温度传感器，其特征在于：还包括多点温度监测表，所述多点温度监测表包括壳体和设置在壳体内的控制、显示电路，所示控制、显示电路包括电源模块、运算控制模块、通讯模块、报警模块、和显示模块，所述电源模块分别与数字温度传感器、运算控制模块、通讯模块、报警模块、和显示模块连接，所述数字温度传感器通过运算控制模块分别与通讯模块、报警模块、和显示模块连接，所述通讯模块与计算机连接；所述计算机设有通讯程序；所述运算控制模块设有控制程序。

一种数字多点测温系统实现方法如下：

单片机D1控制程序流程完成如下功能：包括运算功能、温度采集控制功能、显示控制功能、报警控制功能、与计算机通讯功能、数据存储功能，程序实现了仪表的设置ID号码功能、设置上限/下限报警线功能、设置报警回差大小功能、设置报警方式功能、设置传感器登录功能、显示温度及传感器编号内容的功能、与上位机通讯的功能。

计算机通讯软件流程完成如下功能：构建对话框、发送数据、接收数据、数据计算、CRC验证，根据需要设计好操作界面后在对话框的类中加入通讯设置，在按键响应函数中添加发送数据程序，在接收函数中添加接收数据程序、按通讯协议判断数据信息、进行CRC校验、计算转换温度数据并显示，在对话框关闭函数中添加发送停止通讯信息程序。

一、单片机D1的运算、控制方法：

第一步，接通电源后单片机D1上电，初始化单片机，包括管脚读写设置、中断设置、显示驱动芯片复位、读eeprom内数据，eeprom内存储仪表的ID号、报警线数值、报警方式、报警回差数值、传感器编号及对应的序列号。

第二步，通过检测按键动作判断是否进入设置ID程序、设置报警回差和报警方式程序、登录传感器程序，将单片机D1的17脚和11脚均设为高电平，当按键K2或按键K3被按下时，单片机D1的17脚或11脚即变成低电平，当检测到单片机D1的17脚或11脚为低电平，再检测变为高电平，即说明按键K2或按键K3被短按下，当检测到单片机D1的17脚或11脚为低电平，过一段时间再检测仍为低电平，说明按键K2或按键K3被长按下。

第三步，根据检测结果进行下一步程序：如果进入设置ID程序，通过检测按键动作在已有ID数值的基础上加减ID数值设置ID号码，如果按一下代表“加”的按键K2，程序检测到与此按键相连的单片机D1的管脚变为低电平后立即变为高电平，程序在原有的ID数值上加1，如果按一下代表“减”的按键K3，程序检测到与此按键相连的单片机D1的管脚变为低电平后立即变为高电平，程序在原有的ID数值上减1，将数值发送给显示驱动芯片D5控制其显示设置的ID数值，设置单片机D1的18脚为低电平选定显示驱动芯片D5，将显示数值和显示方法命令按照显示驱动芯片D5的命令格式依次发送给单片机D1的2脚，由此数据被传送给显示驱动芯片D5，显示驱动芯片D5进行显示，程序通过检测按键动作保存设置的ID值到eeprom中或关机放弃设置的ID号；如果进入设置报警回差和报警方式程序，通过检测按键动作在已有的报警回差数值的基础上加减报警回差值、改变报警方式，并将数值发送给显示驱动芯片控制其显示设置的报警回差数值和报警方式，然后通过检测按键动作保存设置到eeprom中或关机放弃设置；如果进入登录传感器程序，通过检测按键动作加减传感器编号，并将数值发送给显示驱动芯片控制其显示编号数值，然后通过检测按键动作读取数字传感器的序列号并存储到eeprom中或关机放弃登录；如果第二步中的三个设置都不进入，或进入其中任何一个设置并保存退出设置程序后，先显示仪表的ID号和报警方式，然后循环显示各路传感器的温度、按通讯协议中的格式准备通讯数据、检测是否需要通讯、检测是否达到报警值启动报警程序或温度正常撤销报警、并检测按键动作判断是否进入设置报警线程序。

第四步，循环显示各路温度时，先发送命令给数字温度传感器芯片，复位芯片，程序将要发送的命令数据按照数字温度传感器芯片规定的格式依次发给单片机D1的1脚，命令即被传送给数字温度传感器，然后进行序列号匹配来判断是哪支传感器测量的温度，并命令其进行温度测量和转换，控制显示驱动芯片显示传感器编号，然后重新复位传感器芯片和进行序列号匹配，匹配无误后命令其上传温度数据，对温度数据进行换算使其转换为十进制温度值，按通讯协议准备通讯用数据，第一个字节为帧起始标志字节，为一个固定数值，第二个字节为传感器编号，第三个字节和第四个字节为温度数据，第五个字节为CRC校验码，检测是否需要通讯，如果需要则将这五个字节发送出去并点亮通讯指示灯，将温度值与报警线、报警回差和报警方式做比较，判断是否需要报警或取消报警，如果需要报警则将命令数据赋给单片机D1的3脚传送给显示驱动芯片D5的8脚，控制点亮报警灯，并控制报警模块闭合继电器触点，将D1的10脚由低电平变为高电平，反相器D3的1脚与其相连也由低电平变为高电平，D3的16脚由高电平变为低电平，电流经过继电器K1，继电器K1的触点被吸合，如果需要取消报警则关闭报警灯并控制报警模块打开继电器触点，如果与传感器芯片联系不上，发送命令后无响应，则控制显示驱动芯片显示错误，如果检测到按键动作需要进入设置报警线程序，通过检测按键动作在已有的报警线数值的基础上加减报警线数值，并控制显示驱动芯片使其显示报警线数值，然后通过检测按键动作保存设置的报警线到eeprom中或关机放弃设置的报警线，保存退出报警线设置后，继续循环显示各路传感器温度；

第五步，利用中断程序接收上位机信息，发生中断后读取接收信息，根据通讯协议判断是否要与本表通讯，若连续接收的3个字节符合通讯协议，即前两个字节为帧起始标志字节，为两个固定数值，判断第三个字节是否为本表的ID号码，若是则做标记并退出中断返回程序，若不是则取消标记并退出中断返回程序。

二、计算机通讯的实现方法：

第一步，通讯软件运行时，程序先创建通讯界面、设置通讯参数，界面中设有编辑框、配有编号的显示框、和按键，用户可在编辑框中输入想要观看的仪表的ID号，从显示框中读取某路传感器的温度值，点击按键进行温度读取，通讯参数设置包括接收缓冲器大小设置、发送缓冲器大小设置、波特率设置、奇偶校验设置等基本参数的设置。

第二步，检测按键动作、接收动作或关闭动作，用户点击读取温度的按键后会进入按键响应函数中，有数据被接收则进入接收函数中，用户点击关闭按钮则进入关闭响应函数中。

第三步，当检测到按键动作时，读取操作人员在编辑框中输入的数值，即为想要观察的仪表的ID号，按照通讯协议的命令帧格式，组成3个字节，头两个字节为帧起始标志字节，是两个固定数值，第三个字节为操作人员输入的数值，将这三个字节发送给仪表，清空显示框并等待下一个动作；当检测到接收动作时，读取接收缓冲器内的数据，根据通讯协议判断接收数据内容，如果第一个字节为帧起始标志字节，即一个固定数，计算CRC码并与第5个字节做比较，如果验证通过则运算转换温度数据值并显示到对应编号的显示框中，如果验证失败则数据作废；当检测到关闭动作时，根据通讯协议发送关闭通讯信息即一个字节的固定数值给仪表并关闭通讯软件。

本发明的有益效果是：

1.     降低了对导线的要求，提高了信号在传输过程中的稳定性。

2.       节约电路板模块，减小仪表尺寸，使安装更加方便。

3.       可以测量纵向不同梯度、横向不同距离、以及空间位置狭小、传感器进入需要高度弯曲的地方。

4.       宽电源供电，减小对电源的要求。

5.       电气隔离，降低了电路之间的相互影响，提高了信号的稳定性。

6.       RS485通讯，可远距离实时观察温度信息。

7.       控制程序配合运算控制模块实现了仪表的多项功能，包括测温显示功能、参数设置功能、报警功能、和通讯功能四大主要功能，以及一些辅助功能，如计算功能、存储功能等。

8.       控制程序能够读取不同传感器的序列号，把它们存储到单片机内，从而在测温时能够区分不同传感器，实现一台仪表连接多支传感器进行多点测温。

9.       计算机中的通讯程序与仪表的控制程序中通讯的部分配合，传输的数据按照通讯协议中的格式编写，使传输准确无误，实现了仪表与计算机之间的通讯，实现了远距离观测。

10.   计算机的通讯程序和仪表的控制程实现了数字多点测温系统的各大功能，同时分别封装在计算机通讯软件和单片机内部，用户无需了解原理即可使用，操作简便、观测直接。

附图说明

图1为本发明的电路连接框图；

图2为本发明的电路原理图；

图3为本发明的单片机程序流程图；

图4为本发明的通讯软件程序流程图；

图5为本发明的数字温度传感器结构示意图。

具体实施方式

如图1、2、5所示，一种数字多点测温系统，包括计算机、数字温度传感器，还包括多点温度监测表，所述多点温度监测表包括壳体和设置在壳体内的控制、显示电路，所示控制、显示电路包括电源模块、运算控制模块、通讯模块、报警模块、和显示模块，所述电源模块分别与数字温度传感器、运算控制模块、通讯模块、报警模块、和显示模块连接，所述数字温度传感器通过运算控制模块分别与通讯模块、报警模块、和显示模块连接，所述通讯模块与计算机连接；所述计算机设有通讯程序；所述运算控制模块设有控制程序。

电源模块的电路连接为：保险丝F2一端接外部电源的正极，另一端通过二极管V3分别接开关稳压芯片N1的1脚、电容C1的正极，开关稳压芯片N1的2脚接二极管V4的负极及电感L1的一端，电感L1的另一端分别接电容C2的正极、电容C3的一端、电源隔离D4的1脚及开关稳压芯片N1的4脚，开关稳压芯片N1的3脚、5脚相接并接电容C1、电容C2的负极、电容C3的另一端、二极管V4的正极、电源隔离D4的2脚及电源地，电源隔离D4的3脚和4脚之间并联电容C4、电容C5，电容C4的负极接数字地，电源隔离D4的4脚输出+5V作为其他电路的电源。

运算控制模块的电路连接为：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14的一端均接电源模块中D4的4脚即电源+5V，上述电阻的另一端依次对应于单片机D1的1脚、2脚、3脚、4脚、6脚、7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、17脚、18脚相接，单片机D1的1脚接二极管V2的负极、二极管V1的正极及传感器的数据线，二极管V2的正极接数字地及传感器的数据线，二极管V1的负极一路接电源+5V，另一路通过保险丝F1接传感器的电源线，单片机D1的4脚与接口XP1的5脚相接，单片机D1的5脚接数字地，单片机D1的10脚通过电阻R9接电源+5V及电阻R10的一端，电阻R10的另一端接单片机D1的11脚及按键K3的一端，电容C11和开关K3并联，开关K3的另一端接数字地，单片机D1的12脚接电阻R11的一端及接口XP1的2脚，电阻R11的另一端接电源+5V并通过电阻R12接单片机D1的13脚及接口XP1的1脚，接口XP1的4脚接电源+5V，接口XP1的3脚接数字地，电容C8的一端接数字地，另一端接单片机D1的14脚及电源+5V，单片机D1的15脚接晶振Q1的一端并通过电容C7接数字地，单片机D1的16脚接晶振Q1的另一端并通过电容C6接数字地，单片机D1的17脚一路通过电阻R13接电源+5V，另一路接按键K2的一端，电容C10和开关K2并联，开关K2的另一端接数字地。

通讯模块的电路连接为：通讯芯片D2的1脚、3脚、4脚分别与运算控制模块单片机D1的7脚、9脚、8脚相接，通讯芯片D2的2脚和5脚接数字地，8脚接电源+5V并通过电容C9接数字地，7脚、6脚通过外部通讯接口接计算机。

报警模块的电路连接为：反相器D3的1脚接运算控制模块单片机D1的10脚，反相器D3的8脚接数字地，反相器D3的9脚和16脚之间连接二极管V5，二极管V5的正极接继电器K1的1脚，二极管V5的负极接继电器K1的16脚并接电源+5V，继电器K1的9脚和13脚为外部报警电路的接口。

显示模块的电路连接为：电阻R15的一端接电容C12、电容C14、电容C15的一端、显示驱动芯片D5的1脚、2脚、28脚及电源+5V，电阻R15的另一端接显示驱动芯片D5的27脚并通过电容C13接数字地，电容C12、电容C14、电容C15的另一端接显示驱动芯片D5的4脚及数字地，显示驱动芯片D5的6脚、7脚、8脚分别接运算控制模块单片机D1的18脚、3脚、2脚，电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25的一端分别依次对应显示驱动芯片D5的10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚、15脚、16脚、16脚、17脚相接，上述电阻的另一端分别依次对应与数码管V6的5脚、10脚、1脚、2脚、4脚、发光二极管V8的正极、数码管V6的7脚、发光二极管V7的正极、数码管V6的11脚、3脚相接，发光二极管V8的负极和发光二极管V7的负极相接并接显示驱动芯片D5的22脚。

如图5所示，数字温度传感器包括数字温度传感器芯片、不锈钢外保护管、绝缘热缩管、和三芯屏蔽线，数字温度传感器芯片的三个管脚分别与屏蔽线的三根芯焊一起并分别接运算控制模块中的保险丝F1、二极管V1、二极管V2，数字温度传感器芯片和芯片与导线连接处外套保护管并采用防水技术密封处理。

如图3、4所示，一种数字多点测温系统实现方法如下，

运算控制模块软件流程完成如下功能：单片机内的运算控制程序采用C#编写，包括运算功能、温度采集控制功能、显示控制功能、报警控制功能、与计算机通讯功能、数据存储功能，程序实现了仪表的设置ID号码功能、设置上限/下限报警线功能、设置报警回差大小功能、设置报警方式功能、设置传感器登录功能、显示温度及传感器编号内容的功能、与上位机通讯的功能。

计算机通讯软件流程完成如下功能：计算机的通讯软件程序利用MFC编写，构建对话框、发送数据、接收数据、数据计算、CRC验证，根据需要设计好操作界面后在对话框的类中加入通讯设置，在按键响应函数中添加发送数据程序，在接收函数中添加接收数据程序、按通讯协议判断数据信息、进行CRC校验、计算转换温度数据并显示，在对话框关闭函数中添加发送停止通讯信息程序。

一、单片机D1的运算、控制方法：

第一步，接通电源后单片机D1上电，初始化单片机，包括管脚读写设置、中断设置、显示驱动芯片复位、读eeprom内数据，eeprom内存储仪表的ID号、报警线数值、报警方式、报警回差数值、传感器编号及对应的序列号。

第二步，通过检测按键动作判断是否进入设置ID程序、设置报警回差和报警方式程序、登录传感器程序，将单片机D1的17脚和11脚均设为高电平，由于按键K2、按键K3的一端分别与单片机D1的17脚、11脚相连，另一端都接数字地，当按键K2或K3被按下时，单片机D1的17脚或11脚即变成低电平，当检测到单片机D1的17脚或11脚为低电平，再检测变为高电平，即说明按键K2或按键K3被短按下，当检测到单片机D1的17脚或11脚为低电平，过一段时间再检测仍为低电平，说明按键K2或按键K3被长按下。

第三步，根据检测结果进行下一步程序：如果进入设置ID程序，通过检测按键动作在已有ID数值的基础上加减ID数值设置ID号码，如果按一下代表“加”的按键K2，程序检测到与此按键相连的单片机D1的管脚变为低电平后立即变为高电平，程序在原有的ID数值上加1，如果按一下代表“减”的按键K3，程序检测到与此按键相连的单片机D1的管脚变为低电平后立即变为高电平，程序在原有的ID数值上减1，将数值发送给显示驱动芯片D5控制其显示设置的ID数值，显示驱动芯片D5的6脚为片选脚，单片机D1的18脚与其相连，设置单片机D1的18脚为低电平选定显示驱动芯片D5，将显示数值和显示方法命令按照显示驱动芯片D5的命令格式依次发送给单片机D1的2脚，D1的2脚与显示驱动芯片D5的8脚数据脚相连，由此数据被传送给显示驱动芯片D5，显示驱动芯片D5进行显示，程序通过检测按键动作保存设置的ID值到eeprom中或关机放弃设置的ID号；如果进入设置报警回差和报警方式程序，通过检测按键动作在已有的报警回差数值的基础上加减报警回差值、改变报警方式，并将数值发送给显示驱动芯片控制其显示设置的报警回差数值和报警方式，然后通过检测按键动作保存设置到eeprom中或关机放弃设置；如果进入登录传感器程序，通过检测按键动作加减传感器编号，并将数值发送给显示驱动芯片控制其显示编号数值，然后通过检测按键动作读取数字传感器的序列号并存储到eeprom中或关机放弃登录；如果第二步中的三个设置都不进入，或进入其中任何一个设置并保存退出设置程序后，先显示仪表的ID号和报警方式，然后循环显示各路传感器的温度、按通讯协议中的格式准备通讯数据、检测是否需要通讯、检测是否达到报警值启动报警程序或温度正常撤销报警、并检测按键动作判断是否进入设置报警线程序。

第四步，循环显示各路温度时，先发送命令给数字温度传感器芯片，复位芯片，程序将要发送的命令数据按照数字温度传感器芯片规定的格式依次发给单片机D1的1脚，单片机D1的1脚与数字温度传感器的数据线相连，命令即被传送给数字温度传感器，然后进行序列号匹配来判断是哪支传感器测量的温度，并命令其进行温度测量和转换，控制显示驱动芯片显示传感器编号，然后重新复位传感器芯片和进行序列号匹配，匹配无误后命令其上传温度数据，对温度数据进行换算使其转换为十进制温度值，按通讯协议准备通讯用数据，第一个字节为帧起始标志字节，为一个固定数值，第二个字节为传感器编号，第三个字节和第四个字节为温度数据，第五个字节为CRC校验码，检测是否需要通讯，如果需要则将这五个字节发送出去并点亮通讯指示灯，将温度值与报警线、报警回差和报警方式做比较，判断是否需要报警或取消报警，如果需要报警则将命令数据赋给单片机D1的3脚传送给显示驱动芯片D5的8脚，控制点亮报警灯，并控制报警模块闭合继电器触点，将单片机D1的10脚由低电平变为高电平，反相器D3的1脚与其相连也由低电平变为高电平，D3的16脚由高电平变为低电平，电流经过继电器K1，继电器K1的触点被吸合，如果需要取消报警则关闭报警灯并控制报警模块打开继电器触点，如果与传感器芯片联系不上，发送命令后无响应，则控制显示驱动芯片显示错误，如果检测到按键动作需要进入设置报警线程序，通过检测按键动作在已有的报警线数值的基础上加减报警线数值，并控制显示驱动芯片使其显示报警线数值，然后通过检测按键动作保存设置的报警线到eeprom中或关机放弃设置的报警线，保存退出报警线设置后，继续循环显示各路传感器温度。

第五步，利用中断程序接收上位机信息，发生中断后读取接收信息，根据通讯协议判断是否要与本表通讯，若连续接收的3个字节符合通讯协议，即前两个字节为帧起始标志字节，为两个固定数值，判断第三个字节是否为本表的ID号码，若是则做标记并退出中断返回程序，若不是则取消标记并退出中断返回程序。

二、计算机通讯的实现方法：

第一步，通讯软件运行时，程序先创建通讯界面、设置通讯参数，界面中设有编辑框、配有编号的显示框、和按键，用户可在编辑框中输入想要观看的仪表的ID号，从显示框中读取某路传感器的温度值，点击按键进行温度读取，通讯参数设置包括接收缓冲器大小设置、发送缓冲器大小设置、波特率设置、奇偶校验设置等基本参数的设置。

第二步，检测按键动作、接收动作或关闭动作，用户点击读取温度的按键后会进入按键响应函数中，有数据被接收则进入接收函数中，用户点击关闭按钮则进入关闭响应函数中。

第三步，当检测到按键动作时，读取操作人员在编辑框中输入的数值，即为想要观察的仪表的ID号，按照通讯协议的命令帧格式，组成3个字节，头两个字节为帧起始标志字节，是两个固定数值，第三个字节为操作人员输入的数值，将这三个字节发送给仪表，清空显示框并等待下一个动作；当检测到接收动作时，读取接收缓冲器内的数据，根据通讯协议判断接收数据内容，如果第一个字节为帧起始标志字节，即一个固定数，计算CRC码并与第5个字节做比较，如果验证通过则运算转换温度数据值并显示到对应编号的显示框中，如果验证失败则数据作废；当检测到关闭动作时，根据通讯协议发送关闭通讯信息即一个字节的固定数值给仪表并关闭通讯软件。

通讯协议采用RS485标准通讯方式，规定了命令帧格式和响应帧格式、位传输格式、通讯波特率、CRC校验方法。

工作原理：将编写好的单片机程序通过烧录器烧写进单片机D1内控制整个电路，将编写、封装好的通讯软件安装到与仪表通讯用的计算机上来进行与仪表的通讯，设定好仪表的ID号码、报警线、报警回差、报警方式、登录好传感器，仪表即可工作，外部电源通过电源模块转化为+5V电压，作为其它模块电路和数字温度传感器的供电电源，数字温度传感器的数据通过导线传送给单片机D1，单片机D1将其转化为温度数值并与已设定的报警线做比较，单片机D1将温度值发送给显示模块显示，若需要报警，单片机D1控制报警模块报警，若需要通讯，单片机D1控制通讯模块与计算机通讯。

单片机D1的型号为PIC16F628A，通讯芯片D2的型号为6LB184，数字温度传感器芯片的型号为ds18b20。

Claims (7)

1. 一种数字多点测温系统，包括计算机、数字温度传感器，其特征在于：还包括多点温度监测表，所述多点温度监测表包括壳体和设置在壳体内的控制、显示电路，所示控制、显示电路包括电源模块、运算控制模块、通讯模块、报警模块、和显示模块，所述电源模块分别与数字温度传感器、运算控制模块、通讯模块、报警模块、和显示模块连接，所述数字温度传感器通过运算控制模块分别与通讯模块、报警模块、和显示模块连接，所述通讯模块与计算机连接；所述计算机设有通讯程序；所述运算控制模块设有控制程序。

2.根据权利要求1所述的一种数字多点测温系统，其特征在于：所述电源模块的电路连接为：保险丝F2一端接外部电源的正极，另一端通过二极管V3分别接开关稳压芯片N1的1脚、电容C1的正极，开关稳压芯片N1的2脚接二极管V4的负极及电感L1的一端，电感L1的另一端分别接电容C2的正极、电容C3的一端、电源隔离D4的1脚及开关稳压芯片N1的4脚，开关稳压芯片N1的3脚、5脚相接并接电容C1、电容C2的负极、电容C3的另一端、二极管V4的正极、电源隔离D4的2脚及电源地，电源隔离D4的3脚和4脚之间并联电容C4、电容C5，电容C4的负极接数字地，电源隔离D4的4脚输出+5V作为其它电路的电源。

3.根据权利要求1所述的一种数字多点测温系统，其特征在于：所述运算控制模块的电路连接为：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14的一端均接电源模块中电源隔离D4的4脚即电源+5V，上述电阻的另一端依次对应于单片机D1的1脚、2脚、3脚、4脚、6脚、7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、17脚、18脚相接，单片机D1的1脚接二极管V2的负极、二极管V1的正极及传感器的数据线，二极管V2的正极接数字地及传感器的数据线，二极管V1的负极一路接电源+5V，另一路通过保险丝F1接传感器的电源线，单片机D1的4脚与接口XP1的5脚相接，单片机D1的5脚接数字地，单片机D1的10脚通过电阻R9接电源+5V及电阻R10的一端，电阻R10的另一端接单片机D1的11脚及按键K3的一端，电容C11和开关K3并联，开关K3的另一端接数字地，单片机D1的12脚接电阻R11的一端及接口XP1的2脚，电阻R11的另一端接电源+5V并通过电阻R12接单片机D1的13脚及接口XP1的1脚，接口XP1的4脚接电源+5V，接口XP1的3脚接数字地，电容C8的一端接数字地，另一端接单片机D1的14脚及电源+5V，单片机D1的15脚接晶振Q1的一端并通过电容C7接数字地，单片机D1的16脚接晶振Q1的另一端并通过电容C6接数字地，单片机D1的17脚一路通过电阻R13接电源+5V，另一路接按键K2的一端，电容C10和开关K2并联，开关K2的另一端接数字地；单片机D1设有控制程序。

4.根据权利要求1所述的一种数字多点测温系统，其特征在于：所述通讯模块的电路连接为：通讯芯片D2的1脚、3脚、4脚分别与运算控制模块单片机D1的7脚、9脚、8脚相接，通讯芯片D2的2脚和5脚接数字地，8脚接电源+5V并通过电容C9接数字地，7脚、6脚通过外部通讯接口接计算机。

5.根据权利要求1所述的一种数字多点测温系统，其特征在于：所述报警模块的电路连接为：反相器D3的1脚接运算控制模块单片机D1的10脚，反相器D3的8脚接数字地，反相器D3的9脚和16脚之间连接二极管V5，二极管V5的正极接继电器K1的1脚，二极管V5的负极接继电器K1的16脚并接电源+5V，继电器K1的9脚和13脚为外部报警电路的接口。

6.根据权利要求1所述的一种数字多点测温系统，其特征在于：所述显示模块的电路连接为：电阻R15的一端接电容C12、电容C14、电容C15的一端、显示驱动芯片D5的1脚、2脚、28脚及电源+5V，电阻R15的另一端接显示驱动芯片D5的27脚并通过电容C13接数字地，电容C12、电容C14、电容C15的另一端接显示驱动芯片D5的4脚及数字地，显示驱动芯片D5的6脚、7脚、8脚分别接运算控制模块单片机D1的18脚、3脚、2脚，电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25的一端分别依次对应显示驱动芯片D5的10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚、15脚、16脚、16脚、17脚相接，上述电阻的另一端分别依次对应与数码管V6的5脚、10脚、1脚、2脚、4脚、发光二极管V8的正极、数码管V6的7脚、发光二极管V7的正极、数码管V6的11脚、3脚相接，发光二极管V8的负极和发光二极管V7的负极相接并接显示驱动芯片D5的22脚。

7.一种数字多点测温系统实现方法，其特征在于：实现方法如下，

单片机D1控制程序流程完成如下功能：包括运算功能、温度采集控制功能、显示控制功能、报警控制功能、与计算机通讯功能、数据存储功能，程序实现了仪表的设置ID号码功能、设置上限/下限报警线功能、设置报警回差大小功能、设置报警方式功能、设置传感器登录功能、显示温度及传感器编号内容的功能、与上位机通讯的功能；

计算机通讯软件流程完成如下功能：构建对话框、发送数据、接收数据、数据计算、CRC验证，根据需要设计好操作界面后在对话框的类中加入通讯设置，在按键响应函数中添加发送数据程序，在接收函数中添加接收数据程序、按通讯协议判断数据信息、进行CRC校验、计算转换温度数据并显示，在对话框关闭函数中添加发送停止通讯信息程序；

一、单片机D1的运算、控制方法：

第一步，接通电源后单片机D1上电，初始化单片机，包括管脚读写设置、中断设置、显示驱动芯片复位、读eeprom内数据，eeprom内存储仪表的ID号、报警线数值、报警方式、报警回差数值、传感器编号及对应的序列号；

第二步，通过检测按键动作判断是否进入设置ID程序、设置报警回差和报警方式程序、登录传感器程序，将单片机D1的17脚和11脚均设为高电平，当按键K2或按键K3被按下时，单片机D1的17脚或11脚即变成低电平，当检测到单片机D1的17脚或11脚为低电平，再检测变为高电平，即说明按键K2或按键K3被短按下，当检测到单片机D1的17脚或11脚为低电平，过一段时间再检测仍为低电平，说明按键K2或按键K3被长按下；

第三步，根据检测结果进行下一步程序：如果进入设置ID程序，通过检测按键动作在已有ID数值的基础上加减ID数值设置ID号码，如果按一下代表“加”的按键K2，程序检测到与此按键相连的单片机D1的管脚变为低电平后立即变为高电平，程序在原有的ID数值上加1，如果按一下代表“减”的按键K3，程序检测到与此按键相连的单片机D1的管脚变为低电平后立即变为高电平，程序在原有的ID数值上减1，将数值发送给显示驱动芯片D5控制其显示设置的ID数值，设置单片机D1的18脚为低电平选定显示驱动芯片D5，将显示数值和显示方法命令按照显示驱动芯片D5的命令格式依次发送给单片机D1的2脚，由此数据被传送给显示驱动芯片D5，显示驱动芯片D5进行显示，程序通过检测按键动作保存设置的ID值到eeprom中或关机放弃设置的ID号；如果进入设置报警回差和报警方式程序，通过检测按键动作在已有的报警回差数值的基础上加减报警回差值、改变报警方式，并将数值发送给显示驱动芯片控制其显示设置的报警回差数值和报警方式，然后通过检测按键动作保存设置到eeprom中或关机放弃设置；如果进入登录传感器程序，通过检测按键动作加减传感器编号，并将数值发送给显示驱动芯片控制其显示编号数值，然后通过检测按键动作读取数字传感器的序列号并存储到eeprom中或关机放弃登录；如果第二步中的三个设置都不进入，或进入其中任何一个设置并保存退出设置程序后，先显示仪表的ID号和报警方式，然后循环显示各路传感器的温度、按通讯协议中的格式准备通讯数据、检测是否需要通讯、检测是否达到报警值启动报警程序或温度正常撤销报警、并检测按键动作判断是否进入设置报警线程序；

第四步，循环显示各路温度时，先发送命令给数字温度传感器芯片，复位芯片，程序将要发送的命令数据按照数字温度传感器芯片规定的格式依次发给单片机D1的1脚，命令即被传送给数字温度传感器，然后进行序列号匹配来判断是哪支传感器测量的温度，并命令其进行温度测量和转换，控制显示驱动芯片显示传感器编号，然后重新复位传感器芯片和进行序列号匹配，匹配无误后命令其上传温度数据，对温度数据进行换算使其转换为十进制温度值，按通讯协议准备通讯用数据，第一个字节为帧起始标志字节，为一个固定数值，第二个字节为传感器编号，第三个字节和第四个字节为温度数据，第五个字节为CRC校验码，检测是否需要通讯，如果需要则将这五个字节发送出去并点亮通讯指示灯，将温度值与报警线、报警回差和报警方式做比较，判断是否需要报警或取消报警，如果需要报警则将命令数据赋给单片机D1的3脚传送给显示驱动芯片D5的8脚，控制点亮报警灯，并控制报警模块闭合继电器触点，将D1的10脚由低电平变为高电平，反相器D3的1脚与其相连也由低电平变为高电平，D3的16脚由高电平变为低电平，电流经过继电器K1，继电器K1的触点被吸合，如果需要取消报警则关闭报警灯并控制报警模块打开继电器触点，如果与传感器芯片联系不上，发送命令后无响应，则控制显示驱动芯片显示错误，如果检测到按键动作需要进入设置报警线程序，通过检测按键动作在已有的报警线数值的基础上加减报警线数值，并控制显示驱动芯片使其显示报警线数值，然后通过检测按键动作保存设置的报警线到eeprom中或关机放弃设置的报警线，保存退出报警线设置后，继续循环显示各路传感器温度；

第五步，利用中断程序接收上位机信息，发生中断后读取接收信息，根据通讯协议判断是否要与本表通讯，若连续接收的3个字节符合通讯协议，即前两个字节为帧起始标志字节，为两个固定数值，判断第三个字节是否为本表的ID号码，若是则做标记并退出中断返回程序，若不是则取消标记并退出中断返回程序；

二、计算机通讯的实现方法：

第一步，通讯软件运行时，程序先创建通讯界面、设置通讯参数，界面中设有编辑框、配有编号的显示框、和按键，用户可在编辑框中输入想要观看的仪表的ID号，从显示框中读取某路传感器的温度值，点击按键进行温度读取，通讯参数设置包括接收缓冲器大小设置、发送缓冲器大小设置、波特率设置、奇偶校验设置等基本参数的设置；

第二步，检测按键动作、接收动作或关闭动作，用户点击读取温度的按键后会进入按键响应函数中，有数据被接收则进入接收函数中，用户点击关闭按钮则进入关闭响应函数中；

第三步，当检测到按键动作时，读取操作人员在编辑框中输入的数值，即为想要观察的仪表的ID号，按照通讯协议的命令帧格式，组成3个字节，头两个字节为帧起始标志字节，是两个固定数值，第三个字节为操作人员输入的数值，将这三个字节发送给仪表，清空显示框并等待下一个动作；当检测到接收动作时，读取接收缓冲器内的数据，根据通讯协议判断接收数据内容，如果第一个字节为帧起始标志字节，即一个固定数，计算CRC码并与第5个字节做比较，如果验证通过则运算转换温度数据值并显示到对应编号的显示框中，如果验证失败则数据作废；当检测到关闭动作时，根据通讯协议发送关闭通讯信息即一个字节的固定数值给仪表并关闭通讯软件。

Images