作者：朱文超 劉艷輝 王芳 單位：廣東省臺山市氣象局 廣東省開平市氣象局

在本設計中共使用兩片單片機，分別來控制數據采集發射和數據接收顯示兩個設計部分。系統中數據采集轉換單元用來采集轉換模擬溫度數據量；無線通信單元用來實現數字信號的無線遠距離傳輸；譯碼顯示單元進行適時的溫度數據顯示，并且，在顯示譯碼單元中附加溫度異常時的聲光報警系統［４－６］。溫室控制系統工作流程從設計的總體思路出發，要求設計能實現整個系統的各項功能。在這里有必要從整體上設計分析整個系統數據是怎么實現從數據采集到無線傳輸，再到最終顯示數值的整個過程。系統工程流程如圖２所示。

溫室數據處理及功能實現

１數據采集轉換單元設計溫度數據的采集轉換是整個系統設計的最為核心任務之一。本單元設計的主要設計任務為：溫度數據采集傳感器選用及對所選傳感器前端處理電路的設計；多個溫度傳感器在測溫環境中合理布線的分布結構的設計；采集數據的Ａ／Ｄ轉換單元的設計；數據采集轉換整個單元的軟件設計。

１．１溫度處理電路的設計如圖３所示電路的設計中雖然比一般的處理電路復雜一些，但是卻能很好的達到較寬測量范圍，能夠很好達到本系統的設計要求。圖３中ＡＤ５９０即為本系統使用的集成室溫溫度傳感器，電位器Ｒ２用于調整零點，Ｒ４用于調整運放ＬＦ３５５增益。調整方法如下：在０℃時調整Ｒ２，使輸出Ｖ０＝０，然后在１００℃時調整Ｒ４使Ｖ０＝１００。如此反復調整多次，直至在０℃時，Ｖ０＝０ｍＶ，１００℃時Ｖ０＝１００ｍＶ為止。最后在室溫下進行校驗。若要使圖３中的輸出為２００ｍＶ／℃，可以加大反饋電阻的阻值去達到要求。在測華氏溫度時要用熱力學溫度減去２５５．４再乘以９／５，故若要求輸出為１ｍＶ／Ｆ，則調整反饋電阻應為１８０ｋΩ，使得溫度為０℃時，Ｖ０＝１７．８ｍＶ；溫度為１００℃時，Ｖ０＝１９７．８ｍＶ。

１．２溫度傳感器檢測分布方式本系統采用的是多點溫度檢測，其分布方式采用的是常用的梯形式多點檢測分布，如圖４所示。其特點是每一根引線始端串接有一個采樣電阻Ｒ，用于將ＡＤ５９０輸出電流信號轉換成電壓。把每一根引線沿梯形向下折彎，再與其下面引線的橫向段相交錯（不相交）。在每個交錯處接上相互反向的兩只ＡＤ５９０。這種結構可以使引線上掛接的ＡＤ５９０數目提高將近一倍［７－９］。

２整個數據采集轉換單元硬件電路實現如圖５所示為發射端硬件電路，由于在本設計系統當中Ｃ５１單片機的Ｉ／Ｏ足夠滿足設計當中的各個管線的接口，所以沒有必要再進行Ｉ／Ｏ口擴展。數據采集和處理的實現過程如下：數據的采集主要對８個通道的模擬信號輪流采集一次，采用軟件延時法讀取轉換結果，并依次把轉換結果存入數組中。在本系統中Ｐ２．４、Ｐ２．５、Ｐ２．６分別接ＡＤＣ０８０９的Ａ、Ｂ、Ｃ口，通過設置Ｐ２．４、Ｐ２．５、Ｐ２．６的值就可以決定采集的通道，其對應譯碼表如表１所示，首先對第一輸入通道的模擬信號進行Ａ／Ｄ轉換，將結果存入數組。然后通道數加１，然后單片機再向Ａ／Ｄ轉換器發出采集指令，將第二路采集的溫度數據同樣存入數組，直至８路通道數據采集完畢。每采集完一個通道后，用軟件延時一段時間，以便后續處理。單片機不斷通過Ｐ１．４查詢標志狀態，其地址表見表１。

３數據采集轉換單元的軟件實現通過對硬件電路的完善，電路在硬件上基本上能夠實現所需要的功能，但還必須從軟件上對整個發射數據采集端實現控制，在實際調試過程中采用Ｃ５１調試軟件，在這里通過軟件程序圖來說明系統軟件設計工作過程，其中數據采集Ａ／Ｄ轉換的程序流程如圖６所示。軟件流程具體工作實現過程設計如下：當溫度傳感器傳輸的信號經過處理電路處理后，傳輸到Ａ／Ｄ接口處的信號為便于芯片處理的電壓信號，同時，數據處理開始，設置通道０的參數，對通道０的模擬信號進行數據模擬／數字轉換，將所轉換的數字數據存入預先設定的數組中，這時，通道０的地址加１，則進入通道１的數據采集，同樣進行Ａ／Ｄ轉換，存儲轉換過的數字信號，通道地址仍繼續加１進入下一個通道采集數據，直到所有的８路通道的數據都采集轉換完成，然后返回，等待下一輪的數據掃描采集［１０，１１］。

通信功能的實現

１無線通信硬件電路設計ＳＲＷＦ－１為ＲＦ收發芯片，ＩＳＭ頻段工作頻率，不需要申請頻點，載頻頻率為４２９～４３３ＭＨｚ，也可提供３１５／８６８／９１５ＭＨｚ等載頻，非常適用于無線數據傳輸，它可以直接和單片機的串口相連而不需要對數據進行曼徹斯特編碼，編程簡單，使用方便，在該設計的無線測溫系統中，只需要用單片機上的ＴＸＤ和ＲＸＤ通過串口和ＳＲＷＦ－１引腳上的ＲＸＤ和ＴＸＤ相連接，并且接上電源和地，其他的管腳引線可以懸空不接。便可實現數據的無線收發，管腳接線方式如圖７所示。在本設計中，我們所選擇使用的為ＣＯＭ２連接方式，因此在使用調試的時候，ＣＯＭ２的兩個連接管腳應進行懸空，這樣就能避免數據傳輸的紊亂。

２無線通信單元的軟件的實現按照圖２ＳＲＷＦ－１的無線發射模塊和無線接收模塊分別與發射端和接收端單片機對應的管腳相連接，在這里我們把發射端的無線模塊稱為Ａ，把接收端的模塊稱為Ｂ。在發射端Ａ發送時，要先發送ＡＡ信號，在Ｂ收到信號后，回復ＢＢ信號，表示同意接收信號。在Ａ收到回復信號ＢＢ后，開始發送數據，數據塊在發送數據結束后馬上發送校驗和。Ｂ機接收數據并將接受的數據存儲在數據緩沖區中，接受一個數據就計算一次校驗和，在接受完數據塊后，再接收Ａ機發來的校驗和，并與Ｂ機的校驗和比較。若兩者相等，則接收正確，Ｂ機回答００Ｈ；若不等，則接收錯誤，Ｂ機回答０ＦＦＨ［１，２］。Ａ機收到００Ｈ的回答后，結束發送。若收到的答復非零，即ＯＦＦＨ，則將數據重發一次。雙方約定的波特率若為１２００ｂｉｔ，則查表可知，在雙方的ｆＯＳＣ＝１１．０５９２ＭＨｚ情況下，Ｔ１工作在定時器方式２，ＴＨ１＝ＴＬ１＝０Ｅ８Ｈ，ＰＣＯＮ寄存器的ＳＭＯＤ位為０。

數據接收顯示功能

數據接收顯示功能硬件設計如圖８所示，組成了接收顯示單元的整體硬件電路圖。在本設計中，同樣設計了串口來對接收端的無線模塊進行連接控制；Ｐ２．２用來控制當溫度超過一定數值時，點亮報警電路中ＬＥＤ報警；Ｐ２．３～Ｐ２．７用來進行ＬＥＤ顯示單元位控，整個Ｐ０口用來輸送將要顯示的字符段。５１單片機的外接口電路如圖８所示。