便携式储粮温度巡检仪

　　1　硬件组成

　　便携式储粮温度巡检仪是现场使用仪器,在满足仪器测量功能和计量性能的基础上,应尽量做到操作简单且功耗低。因此,产品研制过程中遵循了低功耗设计原则,尽可能地采用了低功耗、微功耗器件,并且尽可能用软件实现仪器功能,简化硬件电路。

　　1.1　巡检仪的工作原理

　　巡检仪的原理框图如图1所示。

　　仪器由插杆式温度传感器、放大调理电路、多路转换器、A/D转换器、存储器、显示器、键盘电路、RS-232通信接口电路、微处理器等部分组成。图中,置于插杆内的温敏元件AD590插入粮仓堆中,敏感粮食温度,将之转变为与温度成正比的电流信号,经多路转换器引入放大器,经调理转换为0~5V的直流电压信号送ADC0804。微控制器读取A/D转换结果后,经数据处理,送出显示并存储。通过键盘的控制可进行数据回放,数据传送到多媒体计算机保存、打印等。

　　1.2　仪器的硬件设计

　　本巡检仪中,微处理器选用了低功耗低成本的AT89C51单片机,内部带有4KB可编程闪速存储器。多路转换开关由两片单16通道模拟开关CD4067和1片双4通道选1模拟开关CD4052组成,它们分别通过AT89C51的P1.0~P1.3和P1.4来选择32路温度传感器中的一路进入ADC0804。显示器选用了大连东方显示器材公司的EDM-1601,它是16列×1行的液晶显示器组件,与CPU接口简单、功耗低、编程方便。键盘部分设计了四个键,完成测量、传送、回放、通道选择等功能,操作简单。

　　通信接口采用了MAXIM公司的MAX232,利用AT89C51本身具有的一个全双工串行接口,连接MAX232,变为标准的RS-232通信协议,直接与多媒体计算机的异步通讯适配器的RS-232口连接,将现场采集的数据传送到多媒体计算机中。存储器电路选用了X25045芯片,该芯片组合了三种常用的功能:看门狗定时器、电压监控和E2PROM。看门狗定时器对微控制器提供了独立的保护系统,当系统出现故障时,在可选的超时周期(1.4s、600ms、200ms)之后,X25045看门狗将以RESET信号作出响应。系统正常工作时由程序每隔一定时间(最长不超过超时周期),通过P1.5向X25045的CS端发一个下降沿,复位看门狗定时器。一旦因干扰使程序“跑飞”,P1.5的正脉冲停止,则在超时周期后,将产生RE-SET信号,使系统复位。电压监控可以保护系统免受低电压状况的影响,当VCC降到最小VCC转换点以下时,系统复位,复位一直保持到VCC返回且稳定为止;存储器部分是CMOS的4096位串行E2PROM,内部按512×8来组织,可存储512个字节的采样数据。

　　2　软件设计

　　软件系统设计包括巡检仪软件设计和多媒体计算机采集软件设计。多媒体计算机采集软件采用了BORLAND C++编写,主要完成数据采集、报表打印、记录查询等功能,这里不详细介绍。巡检仪软件采用模块化设计,其中有初始化程序、操作键盘管理程序、数据采集程序、显示程序、数据通信程序等。整个巡检仪的运行由键盘操作完成,系统上电后,经初始化进入操作键盘管理程序模块,根据不同的按键进入相应的程序模块。