摘要:系统由两大部分组成，下位机负责接收数据，上位机负责对数据进行
处理，显示以及其他功能.热电偶传感器采集的信号经放大、线性化以及数
字化处理后由单片机传送到上位机。上位机对测皿信号进行比较处理之后传
送命令驱动光祸MOC3083，以控制可控硅日CR50GM的导通与截止，使控
制对象的温度能够稳定在给定点附近.
关键词:单片机;智能温控;热电偶

The design of temperature一controlle
感器采集信号，通过单片机由串行口与上位机通讯，传送测量值。
控制部分接收上位机的温度调整命令，送出控制信号驱动光祸
MOC3083，以控制可控硅BCR50GM的导通与截止，使控制对象
的温度能够稳定在给定点附近。使用拨码开关使每个下位机都有一
个本机地址，接收上位机对各个下位机的控制.上位机与下位机之
间可以通过自定义的通讯协议进行数据的通信，工作原理如图2所
不。
  d system based on SCM
          XU Kai, ZHOU Jian-min,
      ZHANG Hai-ying, CHEN Jun一ie
School of Mechanical Engineering,East China
Jiaotong University,Nanchang 330013 China)
留口至上位机
Abstract:丁wo parts compose the system, lower machine receives
data while LiFper machine is in charge of data processing, monitoring
and well as other functions. Signals gathered by thermocouple sensor
are transmitted to upper machine through SCM after ampli柳ng,
linearization and digitization process, then upper machine deal with
the signal and transmit command to drive the light pair MOC3083 in
order to control the start and end of silicon controlled BCR50GM, so
the temperature of controlled object will be steady around the set point.
Key words: SCM; intelligent temperature control; thermocouple
    现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温控器技术)、
信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。温控器属于信
息技术的前沿尖端产品，被广泛用于工农业生产、科学研究和生活
等领域，数量日渐上升。近百年来，温控器的发展大致经历了以下
3个阶段;(1)模拟、集成温度控制器;(2)智能数码温控器。目
前，国际上新型温控器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、
网络化的方向发展。
，系统功能
    上位机:
    (1)实时监控各个温控点数据;
    (2)在上位机实现所有控制算法，数据进行处理和直接控制;
    (3)通过现场总线或485接口和6个节点进行数据通信，如图
1所示。
    下位机:
    (1)采集温度数据上传给上位机，执行上位机控制命令;
      (Z)不具备算法功能;
    (3)下位机节点为6个;
    (4)温度传感器为热电偶;
    (5)具有通信接口，根据要求选择。
    系统分为上层和底层两个层次，上层为工控机配合监控软件实
现所有的控制、显示及其他辅助功能，底层节点负责数据采集和接
收上位机的控制命令进行温度的调节输出。
2下位机设计方案
    下位机由测量部分和控制部分组成，测量部分由热电偶温度传
            图1上位机结构田2温控膝理图
2.1测量部分
      (1)热电偶温度传感器的选用
    将热电偶应用在基于单片机的嵌入式系统领域时，存在着以下
几方面的问题。
      a)非线性:热电偶输出热电势与温度之间的关系为非线性关
系，因此在应用时必须进行线性化处理。
      b)冷补偿:热电偶输出的热电势为冷端保持为0℃时与测量
端的电势差值，而在实际应用中冷端的温度是随着环境温度而变化
的，故需进行冷端补偿。
    本系统采用K型热电偶，分别为无固定装置式陶瓷保护管热电
偶、无固定装置式不锈钢保护管热电偶、固定螺纹式热电偶、活
动法兰式热电偶、固定法兰式热电偶，根据具体需要选用。
      (2)数字化输出
    与嵌入式系统接口必然要采用数字化输出及数字化接口，而作
为模拟小信号测温元件的热电偶显然无法直接满足这个要求。因
此，若将热电偶应用于嵌入式系统时，须进行复杂的信号放大、
A/D转换、温度补偿及数字化输出接口等软硬件设计。如果能将上
述的功能集成到一个集成电路芯片中，即采用单芯片来完成信号放
大、冷端补偿、线性及数字化输出功能，则将大大简化热电偶在嵌
入式领域的应用设计。
    Maxim公司的热电偶温度传感器MAX6675即是一个集成了热
电偶放大器、冷端补偿、A/D转换器及SPI串口的热电偶放大器
与数字转换器。
    MAX6675的主要特性如下:
    ( 1)简单的SPI串行口温度值输出;(2)0℃一++1024℃的测
温范围;(3)12位0.25℃的分辨率;(4)片内冷端补偿;(5)高
阻抗差动输入;(6)热电偶断线检测;(7)单一+5V的电源电
压;(8)低功耗特性;(9)工作温度范围一20℃一+85℃;(10)
2000V的ESD信号。
    MAX6675内部具有将热电偶信号转换为与ADC输入通道兼
容电压的信号调节放大器，以保证检测输入的高精度，同时使热电
偶连接导线与干扰源隔离。在将温度电压值转换为相等价的温度值
之前，它需要对热电偶的冷端温度进行补偿，冷端温度即是
MAX6675周围温度与0℃实际参考值之间的差值。MAX6675与
单片机接口电路如图3所示。
    对于K型热电偶，电压变化率为41成/ r-，电压可由公式
(1)来近似热电偶的特性

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