盛方整理1用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示作者：劉楚浩*發(fā)表于單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用2002年第9期摘要：文章介紹了用AT89S8252單片機(jī)的串行接口與智能溫度巡回檢測(cè)儀（XJ-08S）通過RS485總線相互通訊實(shí)現(xiàn)熱水溫度遠(yuǎn)程顯示的一種低成本解決方案，內(nèi)容涉及RS485總線通訊、單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及鍵盤處理軟硬件設(shè)計(jì)等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)RS485總線數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換鍵盤處理一、前言目前檢測(cè)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(bǔ)償導(dǎo)線，而溫度補(bǔ)償導(dǎo)線價(jià)格很貴，并且線路太長(zhǎng)也會(huì)影響測(cè)量精度。在實(shí)際應(yīng)用中往往需要對(duì)較遠(yuǎn)處（1KM左右）的溫度信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視?，F(xiàn)有的解決方案有很多，例如：1、在現(xiàn)場(chǎng)用智能儀表對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，用計(jì)算機(jī)作上位機(jī)與智能儀表進(jìn)行通訊來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)（采用這種方案要增加計(jì)算機(jī)設(shè)備及相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件）。2、NCU+DDC實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)。用兩個(gè)DDC，一個(gè)安裝在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量溫度，另一個(gè)安裝在監(jiān)視地，兩個(gè)DDC通過NCU進(jìn)行通訊從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)。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(shí)，在單片機(jī)應(yīng)用日益廣泛的今天，完全可以用單片機(jī)以極低的成本來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)。二、問題的提出我單位管理的鍋爐房同時(shí)給兩棟建筑物內(nèi)的兩家酒店供應(yīng)蒸汽，由安裝在兩棟建筑物地下室的熱交換器進(jìn)行熱交換后產(chǎn)生熱水送給客房。從鍋爐房至兩個(gè)熱交換站的距離分別約600米，值班人員要不停地奔波于兩個(gè)熱交換站與鍋爐房之間進(jìn)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(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)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兩個(gè)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(shí)才需到各熱交換站檢查設(shè)備，這樣便可解決上述問題。我公司曾就此問題找專業(yè)公司作過方案，其報(bào)價(jià)在人民幣萬元左右，后因種種原因該項(xiàng)目未實(shí)施。經(jīng)過分析，本人發(fā)現(xiàn)可以用單片機(jī)+智能儀表以低成本實(shí)現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示，并且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)取得了成功，現(xiàn)將設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述如下：盛方整理2三、控制要求及解決方案選擇1、兩個(gè)熱交換站分高低區(qū)共安裝有8個(gè)熱交換器，正常水溫在45oC至65oC之間；兩個(gè)熱交換站與鍋爐房的距離分別為500米和600米左右。2、要求在鍋爐房能以巡回及定點(diǎn)兩種方式顯示8個(gè)熱交換器的熱水溫度，巡回方式以3秒為周期輪流更新及顯示各熱交換器熱水溫度。定點(diǎn)方式時(shí)每按上鍵或下鍵一次則顯示上或下一個(gè)熱交換器熱水溫度，每3秒自動(dòng)更新數(shù)據(jù)一次。3、根據(jù)控制要求選擇單片機(jī)+智能儀表的解決方案：用帶通訊接口的智能儀表安裝在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量溫度，設(shè)計(jì)制作一個(gè)單片機(jī)裝置完成與智能儀表的通訊及數(shù)據(jù)顯示。四、通訊協(xié)議、智能儀表選擇及其參數(shù)介紹因熱水溫度信號(hào)變化較慢，因而對(duì)通信的速度要求不高，對(duì)于這種低速率遠(yuǎn)距離的通訊選用RS-485總線適宜。RS-485是EIA（美國(guó)電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）在1983年公布的新的平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)，是工業(yè)界使用最為廣泛的雙向、平衡傳輸線標(biāo)準(zhǔn)接口，它以半雙工方式通信，支持多點(diǎn)連接，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器允許創(chuàng)建多達(dá)32個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，且其具有傳輸距離遠(yuǎn)（最大傳輸距離為1200M），傳輸速度快（1200M時(shí)為100KBPS）等優(yōu)點(diǎn)。其連接方法如下圖所示。為了滿足現(xiàn)場(chǎng)溫度檢測(cè)及與單片機(jī)裝置通訊的要求，必須選擇至少有5個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)及具有RS485通訊端口的智能儀表。經(jīng)過對(duì)市場(chǎng)上常用的溫度檢測(cè)儀進(jìn)行分析，選擇由重慶川儀十八廠生產(chǎn)的XJ-08S型巡回檢測(cè)儀作現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表。（一）該儀表主要特點(diǎn)如下：1、多量程方式，熱電偶、熱電阻，1-5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)混合輸入，可通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置；2、最多8個(gè)測(cè)量通道（能測(cè)量8個(gè)溫度信號(hào)）；3、采用RS-485通訊標(biāo)準(zhǔn)，可將各通道最新數(shù)據(jù)向上位機(jī)傳送。發(fā)送器接收器接收發(fā)送器120120盛方整理3重要的是，該儀表的說明書詳細(xì)介紹了與該儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的命令及格式，其通訊協(xié)議也相對(duì)較簡(jiǎn)單，這給我們用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度遠(yuǎn)程顯示降減低了難度（雖然有RS-485端口的儀表很多，但大多沒有通訊命令的詳細(xì)說明，給我們用單片機(jī)編程增加了難度）。（二）XJ-08S巡回檢測(cè)儀通訊協(xié)議1、通訊口設(shè)置通訊方式：RS-485標(biāo)準(zhǔn)電平同步方式：起停同步方式波特率：9600BPS通訊距離：不大于1200M通訊線：二線數(shù)據(jù)代碼：ASCII碼數(shù)據(jù)格式：每字符10位，1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)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(jìn)制2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)；2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)=低字節(jié)高4位（ASCII碼）+低字節(jié)低4位（ASCII碼）高字節(jié)高4位（ASCII碼）+高字節(jié)低4位（ASCII碼）若數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)，則采用補(bǔ)碼方式傳輸；在傳輸實(shí)時(shí)測(cè)量值時(shí)，傳輸完2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)后，緊接著又傳輸2字節(jié)定點(diǎn)數(shù)，其中高字節(jié)低4位為小數(shù)點(diǎn)位數(shù)。例：（50.0）10表示為4634303130303031低字節(jié)高字節(jié)小數(shù)位數(shù)3、儀表通訊格式：DE幀類型幀數(shù)據(jù)CRCCR：通訊起始符DE：儀表設(shè)備號(hào)（地址）幀類型：操作命令幀數(shù)據(jù)：各種操作命令所對(duì)應(yīng)的命令及數(shù)據(jù)CRC：校驗(yàn)字節(jié)（除外CRC之前的其他幾個(gè)字節(jié)的異或值）CR：結(jié)束符（回車符）盛方整理44、應(yīng)用中用到的命令及數(shù)據(jù)格式：讀儀表全部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)命令幀DERDCRCCR命令回送幀正確DERD幀數(shù)據(jù)CRCCR錯(cuò)誤DE*CRCCR例：讀28號(hào)儀表的全部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)命令：1CRD64,0D(ASCII碼403143524436340d)錯(cuò)誤返回碼1C*72,0D(ASCII碼4031432A2A37320D)正確返回?cái)?shù)據(jù)1CRDXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX第0通道第1通道第2通道XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX第3通道第4通道第5通道第6通道XXXXXXXXXX,0D第7通道校驗(yàn)五、單片機(jī)選擇及硬件電路設(shè)計(jì)1、選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S8252-24PC單片機(jī)，其主要參數(shù)及特點(diǎn)如下：與MCS-51產(chǎn)品兼容（其引腳圖見原理圖）具有8K字節(jié)可擦寫的FLASH內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，可擦寫1000次；2K字節(jié)EEPROM，可擦寫100，000次，SPI口（用PC機(jī)的并口連接條線即可通過SPI口下載程序，下載軟件可從網(wǎng)上下載，這樣可節(jié)省購買編程器的費(fèi)用；）。注：筆者現(xiàn)已制作成了ISP2000三合一燒寫器，詳情見256字節(jié)RAM，32根可編程I/O線，可編程串行口，內(nèi)置看門狗。與看門狗有關(guān)的特殊功能寄存器WMCON地址=96H，與看門狗有關(guān)的控制位為96h第0、1、5、6、7位，第5、6、7位用于設(shè)置看門狗定時(shí)時(shí)間（具體見第5