檢測(cè)技術(shù)與儀表課程設(shè)計(jì)基于PCI卡的儲(chǔ)酒罐數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1、 自動(dòng)化系統(tǒng)信號(hào)的獲取與轉(zhuǎn)換 組 員： 班 級(jí)：1220391 學(xué) 號(hào)：13 18 23 28 指導(dǎo)老師： 日 期：2014 - 12 - 25 自動(dòng)化系課程實(shí)訓(xùn)基于pci卡的儲(chǔ)酒罐數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1. 設(shè)計(jì)性質(zhì)本實(shí)踐環(huán)節(jié)是自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生繼“自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表”課程之后的一門專業(yè)必修環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析解決實(shí)際問題的能力、科學(xué)研究能力和創(chuàng)新思維能力有著重要的作用。2. 設(shè)計(jì)目的 拓寬加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，從而掌握比較全面的專業(yè)知識(shí)，掌握儀表和自動(dòng)化系統(tǒng)的專業(yè)操作技能，具備一定的分析和解決工程實(shí)際問題的能力，形成科學(xué)的工作作風(fēng)和良好的人才素質(zhì)。3. 設(shè)計(jì)任務(wù)針對(duì)實(shí)際的檢測(cè)對(duì)象，設(shè)計(jì)出

2、滿足要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并能對(duì)數(shù)據(jù)做初步的分析與處理。具體要求：某酒廠的罐區(qū)共有10個(gè)儲(chǔ)酒罐，每個(gè)罐高10米，直徑4米，要求對(duì)罐區(qū)儲(chǔ)酒量進(jìn)行計(jì)算顯示同時(shí)顯示每個(gè)罐的液位與溫度。4. 設(shè)計(jì)要求 (1)以某酒廠儲(chǔ)酒罐為實(shí)際研究對(duì)象，了解對(duì)酒罐進(jìn)行檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的及意義，明確需要檢測(cè)的參數(shù)。 (2)確定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體方案，如：采用工控機(jī)、總線或基于plc的數(shù)據(jù)采集等方式。(3)通過分析現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)儀表檢測(cè)性能的要求，選擇合適的測(cè)量?jī)x表，包括儀表的材料、測(cè)量方法、量程、精度、信號(hào)類型等方面。 (4)根據(jù)確定的方案和選定的儀表，進(jìn)行儲(chǔ)酒罐液位、溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。 (5)利用上位機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)

3、進(jìn)行初步分析和處理，實(shí)現(xiàn)酒罐液位和溫度的數(shù)據(jù)顯示，并進(jìn)行儲(chǔ)酒量的計(jì)算和顯示，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、實(shí)時(shí)曲線繪制等功能。5. 系統(tǒng)方案 (1) 檢測(cè)前提 檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的及意義在日常生活中，酒已經(jīng)成為了不可或缺的一大元素，食用酒是一種優(yōu)質(zhì)的保健飲料，在社交場(chǎng)合都都離不開它。 然而，在實(shí)際酒品儲(chǔ)存中，為了保證酒的品質(zhì)與生產(chǎn)安全，我們必須要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)酒罐內(nèi)酒的液位及溫度等重要信息?？紤]到測(cè)量參數(shù)時(shí)要保證安全、無污染、置入誤差小，所以要從各個(gè)角度分析選擇最佳監(jiān)測(cè)方法，并篩選出最優(yōu)的測(cè)量?jī)x表，保證酒品的正常儲(chǔ)存。 確定需要檢測(cè)的參數(shù)由于酒罐內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)直接影響酒的儲(chǔ)存，故現(xiàn)以某酒廠儲(chǔ)酒罐為實(shí)例，研究?jī)?chǔ)酒罐

4、內(nèi)酒的液位（單位m）及溫度（單位）這兩個(gè)重要指標(biāo)，而酒的儲(chǔ)量（單位m）則可以根據(jù)液位通過計(jì)算得出。 (2) 方案比較 下面對(duì)工控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線、plc三種方案進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。 工控機(jī)pci卡工控機(jī)（ipc）即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過程及機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測(cè)與控制的工具總稱。此處主要是指采用pci卡與電腦中pic接口相連接，再結(jié)合相關(guān)軟件進(jìn)行控制的技術(shù)。數(shù)據(jù)采集(daq)，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采非電量或者電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他專用測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。

5、數(shù)據(jù)采集卡，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(daq)功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過usb、pxi、pci、pci express、火線、pcmcia、isa、compact flash、485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)等總線接入個(gè)人計(jì)算機(jī)。pci接入計(jì)算機(jī)后，可采用相關(guān)軟件如lab view等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這種方法對(duì)儀表的要求較低，使用十分方便。 現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線是指安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。它是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動(dòng)化領(lǐng)域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單說，現(xiàn)場(chǎng)總線就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)4-20ma模擬信號(hào)及普通開關(guān)量信號(hào)的傳輸，是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)

6、備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備具有通信功能，便于構(gòu)成工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)。其通信標(biāo)準(zhǔn)的公開、一致，使系統(tǒng)具備開放性，設(shè)備間具有互可操作性，功能塊與結(jié)構(gòu)的規(guī)范化使相同功能的設(shè)備間具有互換性。其控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng)，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備高度的分散性。現(xiàn)場(chǎng)總線使自控設(shè)備與系統(tǒng)步入了信息網(wǎng)絡(luò)的行列，為其應(yīng)用開拓了更為廣闊的領(lǐng)域，一對(duì)雙絞線上可掛接多個(gè)控制設(shè)備， 便于節(jié)省安裝費(fèi)用，提高了系統(tǒng)的可靠性，為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)。然而，網(wǎng)絡(luò)通信中數(shù)據(jù)包

7、的傳輸延遲，通信系統(tǒng)的瞬時(shí)錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)包丟失，發(fā)送與到達(dá)次序的不一致等都會(huì)破壞傳統(tǒng)控制系統(tǒng)原本具有的確定性，使得控制系統(tǒng)的分析與綜合變得更復(fù)雜，使控制系統(tǒng)的性能受到負(fù)面影響。 plc數(shù)據(jù)采集plc即可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 可編程邏輯控制器具有很多特點(diǎn)，其使用方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。其功能強(qiáng)，與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具

8、有很高的性能價(jià)格比，還可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。此外，其硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。plc用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，而且系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少維修工作量小，維修方便，有完善的自診斷和顯示功能。plc已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。但是在本案例中，只需監(jiān)控20個(gè)儀表的數(shù)據(jù)，并未有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理也比較簡(jiǎn)單，使用plc卻是大材小用。 (3) 方案選擇本設(shè)計(jì)方案主要是利用數(shù)據(jù)采集卡（pci卡）和實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái)（lab view）進(jìn)行采集、處理并

9、顯示相關(guān)信號(hào)。首先將儀表傳來的信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集卡，通過數(shù)據(jù)采集卡做簡(jiǎn)單處理后再傳輸?shù)诫娔X，然后利用電腦上位機(jī)軟件lab view提供的相關(guān)庫(kù)進(jìn)行分析處理，最終顯示在軟件監(jiān)控界面上。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5.1。圖5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 pci卡的選擇 本方案中pci卡要選擇lab view專用采集卡或者用支持lab view的數(shù)據(jù)采集卡，可用usb或者串口通信，但一般選用串口通信。采用rs232接口，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，通用型好。使用螺釘式接線端子，連接方便且牢固可靠。最終選用具備以下條件采集卡： 10bitadc精度，轉(zhuǎn)換速度250k/s，0-20ma電流（默認(rèn)）模擬量采集（可改為0-5v，0-10v，0-1

10、5v，0-20v，0-30v）適用于大多數(shù)工業(yè)傳感器和變送器，抗干擾能力強(qiáng)。具有過壓過流保護(hù)，在0-5v電壓模式下，可以耐24v電壓，具有rc濾波。 rs232接口，modbus-rtu協(xié)議，適用范圍廣，易于與其他設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，采用crc校驗(yàn)，防止數(shù)據(jù)出錯(cuò)，具有自動(dòng)處理錯(cuò)誤命令功能，完全解決誤動(dòng)作問題。 電源12-24v寬輸入范圍，具有反接保護(hù)。采用工業(yè)級(jí)高速微處理器，速度快且穩(wěn)定，有內(nèi)部看門狗，防止死機(jī)及程序跑飛。 具有唯一序列號(hào)，內(nèi)部有16字節(jié)的存儲(chǔ)空間，掉電不丟失，提供vc、lab view上位機(jī)源碼，可做針對(duì)性系統(tǒng)開發(fā)。 lab view簡(jiǎn)介 lab view率先引入了特別的虛擬儀表的概念

11、，用戶可通過人機(jī)界面直接控制自行開發(fā)之儀器。此外lab view提供的庫(kù)包含：信號(hào)截取、信號(hào)分析、機(jī)器視覺、數(shù)值運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、聲音震動(dòng)分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。由于lab view特殊的圖形程序簡(jiǎn)單易懂的開發(fā)接口，縮短了開發(fā)原型的速度以及方便日后的軟件維護(hù)，因此逐漸受到系統(tǒng)開發(fā)及研究人員的喜愛。目前廣泛的被應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化之領(lǐng)域上。lab view默認(rèn)以 多線程運(yùn)行程序，對(duì)于程序設(shè)計(jì)者更是一大利器。此外lab view通信接口方面支持：gpib，usb，ieee1394，modbus，串行接口，并發(fā)端口，irda，tcp，udp，bluetooth，.net，active-x，smtp等接口。6.

12、儀表選擇與安裝 (1) 液位測(cè)量?jī)x表選擇 下面針對(duì)液位測(cè)量?jī)x表進(jìn)行選擇。 儀表類型及簡(jiǎn)介測(cè)量液位采用雷達(dá)式液位計(jì)，它是一種采用微波技術(shù)的基于時(shí)間行程原理的測(cè)量?jī)x表，雷達(dá)波以光速運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)。探頭發(fā)出高頻脈沖并向前傳播，當(dāng)脈沖遇到物料表面時(shí)反射回來被儀表內(nèi)的接收器接收，并將距離信號(hào)轉(zhuǎn)化為物位信號(hào)。由于微波具有良好的定向輻射性，在傳輸過程中受火焰、灰塵、煙霧及強(qiáng)光的影響極小，因此可以用來測(cè)量腐蝕性液體，高粘度液體，和有毒性液體的液位。他沒有可動(dòng)部件，不接觸介質(zhì)，而且測(cè)量精度幾乎不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、相對(duì)介電常數(shù)的影響，因而在易燃易爆等惡劣工礦下仍能使用。 液位

13、儀表選型為了達(dá)到測(cè)量要求，最終選用智能型雷達(dá)料位計(jì)nyrd802（實(shí)物參見圖6.1），儀表相關(guān)參數(shù)如下：最大量程：20m測(cè)量精度：10mm精度等級(jí)：510 過程連接：ptfe翻邊法蘭天線材料：pp/ptfe防爆等級(jí)：c t6防護(hù)等級(jí)：ip68/鋁 過程溫度：-40120 過程壓力：-1.020bar 頻率范圍：6.8ghz信號(hào)輸出：兩線制420ma/hart測(cè)量過程：如圖6.2所示，通過手動(dòng)輸入空罐高度e（即零點(diǎn)），滿罐高度f（即滿量程）及一些相關(guān)應(yīng)用參數(shù)，將使自動(dòng)儀表適應(yīng)測(cè)量環(huán)境，對(duì)應(yīng)于420ma輸出。天線接收反射的微波脈沖并將其傳輸給電子線路，微處理器對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，識(shí)別出微脈沖在物料表

14、面所產(chǎn)生的回波。正確的回波信號(hào)識(shí)別由智能軟件完成，精度可達(dá)到毫米級(jí)。天線與物料表面的距離d和脈沖的時(shí)間行程t成正比。測(cè)量公式： d=ct/2 （c為光速） （6.1） 因空罐的距離e已知，則可測(cè)得物位l l=e-d （6.2） 圖 6.1 nyrd802 圖 6.2 測(cè)量原理圖 (2) 溫度測(cè)量?jī)x表的選擇下面針對(duì)溫度測(cè)量?jī)x表進(jìn)行選擇。 儀表類型及簡(jiǎn)介測(cè)量溫度采用ds1820系列傳感器。dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器ds1820是世界上第一片支持 “一線總線”（即單總線）接口的溫度傳感器。單總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。ds1820（外

15、部結(jié)構(gòu)參見圖6.3）測(cè)量溫度范圍為 -55+125?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。支持3v5.5v的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小,可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。其分辨率的設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在eeprom中，掉電后依然保存。 溫度儀表選型圖6.4的方框圖表示ds1820的主要部件，ds1820中有三個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件，其一是64位激光rom；其二為溫度靈敏元件；其三是非易失性溫度告警觸發(fā)器th和tl。器件從單線的通信線取得其電源，在信

16、號(hào)線為高電平的時(shí)間周期內(nèi)，把能量貯存在內(nèi)部的電容器中，在單信號(hào)線為低電平的時(shí)間期內(nèi)斷開此電源，直到信號(hào)線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娫礊橹?。作為另一種可供選擇的方法ds1820也可用外部5v電源供電。主要參數(shù)如下：量程范圍：-55+125測(cè)量精度：ds1820正常的測(cè)溫分辨率為0.5，在對(duì)ds1820測(cè)溫原理詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，我們采取直接讀取ds1820內(nèi)部暫存寄存器的方法，將ds1820的測(cè)溫分辨率提高到0.10.01。精度等級(jí)：510 傳輸連接：?jiǎn)慰偩€，ds1820支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)ds1820可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，所以僅需一根總線就可以采集到所有的儲(chǔ)酒罐溫度信息。 封裝材

17、料：初步封裝采用pp/ptfe材料，因測(cè)量物品為酒精，而且要直接接觸，所以在測(cè)量準(zhǔn)確的前提下，還要保證酒品質(zhì)量與生產(chǎn)安全，就必須在最外層封裝一層導(dǎo)熱性能好、抗氧化性強(qiáng)、密封性極高的材料。由于不銹鋼的優(yōu)良特性，其可以作為封裝外殼，而704硅橡膠具有良好的密封性，所以要采用不銹鋼結(jié)合704硅橡膠進(jìn)行進(jìn)一步封裝。信號(hào)輸出：測(cè)量結(jié)果以9位數(shù)字量方式串行傳送。圖 6.3 ds1820外部結(jié)構(gòu)圖圖 6.4 ds1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 (3) 儀表安裝 酒精是易揮發(fā)性液體，為保證酒品品質(zhì)與飲用安全，必須保證儲(chǔ)酒罐罐體的密封性，所以在安裝儀表時(shí)不能破壞原來罐體的密封性，還要保證測(cè)量的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)。 雷達(dá)液位計(jì)安裝罐外

18、安裝原理圖如圖6.5（a），推薦安裝位置為圖中1位置處至安裝短管2的外壁，離罐壁距離為罐直徑 1/6 處，最小距離為 200。不能安裝在入料口的上方，如4位置。不能安裝在中心位置，如3位置，如果安裝在中央，會(huì)產(chǎn)生多重虛假回波，干擾回波會(huì)導(dǎo)致信號(hào)丟失。如果不能保持儀表與罐壁的距離，罐壁上的介質(zhì)會(huì)黏附造成虛假回波，在調(diào)試儀表的時(shí)候應(yīng)該進(jìn)行虛假回波存儲(chǔ)。罐內(nèi)安裝原理圖如圖6.5（b），采用法蘭式安裝，在信號(hào)波束內(nèi)，應(yīng)避免有如下安裝物，例如限位開關(guān)、溫度傳感器等。雷達(dá)天線不可向罐壁傾斜。為了使溫度影響最小化，在對(duì)接法蘭的連接處必須使用彈簧墊圈。桿式天線必須伸出安裝短管。垂直放置桿式天線，不要讓雷達(dá)束指

19、向罐壁。 (a)罐外安裝 (b)罐內(nèi)安裝圖 6.5 雷達(dá)液位計(jì)安裝原理圖 ds1820傳感器安裝安裝原理圖如圖6.6，為了不影響雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量，還要保證準(zhǔn)確測(cè)量溫度，所以ds1820應(yīng)該安裝在與雷達(dá)液位計(jì)對(duì)應(yīng)位置，但是盡可能靠近罐中央。要注意的是，當(dāng)罐內(nèi)酒量減少時(shí)，為保證還能測(cè)量到溫度，安裝位置應(yīng)該在不影響測(cè)量的前提下盡量靠近罐底。與罐體連接處采用螺紋連接導(dǎo)線，連接好后，把防腐蝕導(dǎo)線沿罐壁固定到罐底，在罐底把探頭朝上固定，不要讓其碰觸罐壁。 (4) 數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)傳輸要保證穩(wěn)定準(zhǔn)確，還要盡可能減少線路復(fù)雜程度。 液位傳感器數(shù)據(jù)傳輸雷達(dá)液位計(jì)采用接線方式如圖6.7。由于雷達(dá)液位計(jì)直接輸出標(biāo)準(zhǔn)信

20、號(hào)，不用轉(zhuǎn)換電路，傳輸較為簡(jiǎn)單。其整體采用二線制安裝，然后通過連接與電腦相連的圖 6.6 ds1820安裝示意圖圖 6.7 雷達(dá)液位計(jì)數(shù)據(jù)傳輸示意圖數(shù)據(jù)采集卡（圖中電阻值大小可根據(jù)需要改變），最后再通過串口傳輸?shù)诫娔X。為保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定，需在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，使用帶有屏蔽處理的數(shù)據(jù)傳輸線。另外數(shù)據(jù)采集卡可以同時(shí)采集多路信號(hào)，使線路更加簡(jiǎn)單。 溫度傳感器數(shù)據(jù)傳輸ds1820是通過對(duì)門開通期間低溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的周期個(gè)數(shù)來測(cè)量溫度的。在ds1820中,轉(zhuǎn)換溫度值是以9位二進(jìn)制1/2 lsb(最低有效位)形式表示的,而輸出溫度則是以16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供。采用辦法是將低8位用補(bǔ)碼表示,第9

21、位以符號(hào)擴(kuò)展形式擴(kuò)展至其他7位。ds1820獲得溫度信息的操作順序,亦即外部微處理器經(jīng)過單線接口訪問ds1820有固定的協(xié)議(protocol)，可以通過編程實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)通過單線對(duì)ds1820讀寫時(shí)間片來進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)操作,所有操作均通過對(duì)ds1820寫1和寫0時(shí)間片以及單片機(jī)本身的延時(shí)來實(shí)現(xiàn)。采用10個(gè)ds1820數(shù)字溫度傳感器和at89c52單片機(jī)構(gòu)成的溫度采集板。測(cè)控子系統(tǒng)構(gòu)成如圖6.8所示,其中p1.5和p1.6預(yù)留作為報(bào)警之用。由于采用多個(gè)ds1820的溫度采集系統(tǒng),在單片機(jī)的i/o口線上一定要接一只上拉電阻,dallas 公司的推薦值為5k,當(dāng)連接ds1820較多時(shí),該電阻最好取34

22、k,以加大驅(qū)動(dòng)電流,但即使上拉電阻降至3k以下,at89c52的p1.7也最多只能驅(qū)動(dòng)1520個(gè)ds1820,且連線長(zhǎng)度最好不超過15m。單片機(jī)部分的編程處理有多種方法，只要保證處理精度達(dá)到要求即可。這里可以采用dallas公司提供的方法，由于不是設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，不再贅述。圖 6.8 ds1820數(shù)據(jù)傳輸原理圖7. 數(shù)據(jù)處理與顯示 (1) 數(shù)據(jù)處理利用lab view提供的相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，首先要用g語言編寫相關(guān)程序。 液位與儲(chǔ)量數(shù)據(jù)處理液位與儲(chǔ)量處理程序如圖7.1。圖 7.1 液位與儲(chǔ)量數(shù)據(jù)處理程序 溫度數(shù)據(jù)處理溫度數(shù)據(jù)處理程序如圖7.2。圖 7.2 溫度數(shù)據(jù)處理程序 (2) 數(shù)據(jù)顯示

23、利用lab view軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，設(shè)計(jì)監(jiān)控界面，并與程序相關(guān)聯(lián)。 儲(chǔ)量及液位監(jiān)控界面儲(chǔ)量及液位監(jiān)控界面如圖7.3。圖 7.3 液位監(jiān)控界面 溫度監(jiān)控界面溫度監(jiān)控界面如圖7.4。圖 7.4 溫度監(jiān)控界面(3) 系統(tǒng)說明本監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、顯示與查詢功能，還具有簡(jiǎn)單的報(bào)警功能。兩個(gè)窗口可以分別顯示液位儲(chǔ)量與溫度的實(shí)時(shí)變化。當(dāng)儲(chǔ)量超過事先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲提醒操控人員儲(chǔ)量過滿，進(jìn)行調(diào)控；而當(dāng)監(jiān)控溫度過高或者過低，超過設(shè)定值，高溫指示燈或低溫指示燈就會(huì)打開，提醒操控人員調(diào)節(jié)溫度。查詢界面在監(jiān)控界面的右側(cè)，當(dāng)操作人員想要了解某酒的儲(chǔ)量時(shí)，可以通過查詢界面快速找出相關(guān)數(shù)

24、據(jù)。如選擇“竹葉青”，在下面的儲(chǔ)量界面就會(huì)顯示實(shí)時(shí)儲(chǔ)量。(4) 通信協(xié)議基本協(xié)議：9600bps，8位數(shù)據(jù)，1停止位，無校驗(yàn)。命令格式見表7.1。表 7.1 上位機(jī)通信協(xié)議命令表序號(hào)信號(hào)取值定義0stx0x02開始符1com00x3x傳感器數(shù)據(jù)類型0x30、0x312com10x3x酒罐選擇x（0-9）3date0d0數(shù)據(jù)四位bcd的ascll碼如：溫度23.88為十六進(jìn)制表示：32 33 38 38 液位9m為十六進(jìn)制表示：30 39 30 304date1d15date2d26date3d37ext0x03結(jié)束符8校驗(yàn)位0h備用9校驗(yàn)位1l 協(xié)議基本格式如表中所示，共8位。第一位為開始符位

25、，固定為“0x02”；第二位是用來選擇數(shù)據(jù)類型，“0x30”為液位數(shù)據(jù)，“0x31”為溫度數(shù)據(jù)；第三位是酒罐選擇位，具體選法參照表7.2；第四位到第七位是數(shù)據(jù)位，具體表示法表中已詳述；第八位是結(jié)束符位，固定為“0x03”；第九位和第十位為備用位，這里并未使用。 表 7.2 酒罐編號(hào)編號(hào)酒罐編號(hào)酒罐0x30玫瑰汾酒20x35白玉汾酒10x31玫瑰汾酒10x36汾酒10x32杏花村酒20x37汾酒20x33杏花村酒10x38竹葉青10x34白玉汾酒20x39竹葉青28. 運(yùn)行效果系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，各項(xiàng)功能正常。(1) 儲(chǔ)量及液位監(jiān)控界面運(yùn)行效果儲(chǔ)量及液位監(jiān)控界面運(yùn)行如圖8.1。圖中“竹葉青2”的儲(chǔ)量超過報(bào)警量，電腦發(fā)出報(bào)警聲，當(dāng)儲(chǔ)量下降時(shí)，報(bào)警聲停止。查詢“玫