高温熔体温度测算仪通讯系统的设计

　　1　引言

　　随着计算机科学技术的发展,工业自动化程度越来越高,通讯技术在工业过程中得到广泛的应用。通讯的协议和标准多种多样,从简单的RS232通讯接口到流行的现场总线都在工业过程得到应用。就简单的PC机与智能测量仪表之间通过通讯接口传送数据而言,数据传输距离不太远,传输速率要求也不高,结构简单、价格便宜,操作方便的RS232通讯接口起重要的作用。

　　高温熔体温度测算仪的原理是以稳态传热定律为基础,借助于引入矫正系数来处理暂态传热过程,从热电偶在高温熔体中的升温规律,分析推导、建立数学模型,推算出熔体的温度。这种仪表尤其适合于强腐蚀性介质的内部测温和热电偶的超限测温。能达到降低测温劳动强度,提高热电偶寿命的目的[1]。智能测温仪选用CHMOS芯片,主要有80C31、AD521、MC14433、81C55、28C64等。其结构简图如图1,仪表的详细结构见文献2。

　　2　串行通讯接口设计

　　由于现场应用的需要,本仪表在原有的基础上增加了通讯功能,使测量的数据可以存储在仪表中,然后传送到计算机中进行处理。

　　2·1　通信芯片的选择

　　串行通信接口常用的芯片有Intel 8251、ZilogSIO、MC6850等,它们的基本功能都是实现串-并转换及发送、接收数据。这些芯片的功能都较强,主要用于对通讯速率要求较高的场合[3]。智能测温仪不用于实时控制,对通讯的速率要求不高,体积要求小,80C31的内部串行口完全可以满足要求,不需另外扩展串行口芯片。

　　由于RS-232C的逻辑电平不与TTL电平兼容,因此为了与TTL器件连接,必须进行电平转换。MC1488和MC1489是RS-232C通讯接口中常用的集成电路转换芯片,但它们是两个独立的驱动器和发送器芯片,而且MC1488驱动器还需要外接正、负电源,很不方便。目前市场上出现了一些新型的RS-232C电平转换芯片,如美国MAXIM公司生产的MAX系列RS - 232C收发器芯片MAX211E/、MAX213E、MAX214E以及MOTOROLA公司的RS-232C电平转换器MC145407等。MAX系列芯片带有静电放电保护功能,采用单+5V电源供电,还设置有“允许”和“关闭”控制输入端,可使芯片工作于正常或关闭方式。在关闭方式下,片内所有驱动器均被禁止,输出为高阻状态。此时芯片所消耗的功率极小,因此特别适用于低功耗系统。

　　在芯片内集成了4个线驱动器和5个线接收器。一个驱动器只能驱动一个接收器,接收器的门限电压为0·8V和2·4V.收发器在短距离通讯时,通讯速率最高可达到120×103bit/s.但其价格较贵,在只有1路驱动且传输速率要求不高时就不合适了。在MC145407芯片内部集成了3个线驱动器和3个线发送器,采用单+5V电源供电,用法十分简单,价格比MAX系列芯片便宜,因此选择此芯片。