1序言

粮食是人类生存的必需品，而温度是保存好粮食的先决条件之一，我国的公粮现均集中存放在国家或地方的粮库中，最大的粮库方圆几公里，仓库房为数十个测点大约数十个。按照国家粮库保护法规，必须定期抽样检查各点的粮食温度。粮食的保存需要一定的温度和湿度，否则粮食就会变质。但我国的大部分粮库还采用人工测温的方法，不仅效率低，劳动时间长，测试的实时性不能满足，而且抽样不彻底，不能发现局部粮食温度过高，致使部分粮食变质，从而引起大面积的粮食变质，每年造成重大的经济损失和严重的后果。鉴于此，在粮食部门的要求下，我们开发了此温度检测系统。

2系统简介

2.1系统功能

(l)能实时测定粮仓的温度。

(2)能对以前的温度数据进行报告、绘图和输出。

(3)能对某一点温度进行连续检测，给出不同时期的曲线变化并输出。

(4)可人工或自动测试。

(5)可进许远距离可靠通讯。

2.2系统的特点

(l)硬件系统稳定可靠，由于采取一系列抗干扰措施，能经受无恶劣环境的考验。

(2)通讯硬件及软件可靠，可达到实时操作的要求。

(3)图表、绘图功能齐全，可满足各种需要。

2.3技术指标

测温范围:一30一+50℃;

误差范围:(土0.6℃;

测量精度:蕊0.75%;

功耗:最大功耗不大于row。

3系统硬件设计

系统的硬件设计可分为三个主要部分。

第一部分:下拉主控机硬件电路板设计，包括复位电路、前放、电流环通讯、a/d转换、串行控制驱动等电路。

第二部分:微机通讯路板设计，包括完成电流环转换电路。

第三部分:多路转换分线盒电路板设计，包括完成串行转换控制数据的传送电路。

由以上三部分组成系统整体硬件，硬件框图如图1所示。

3.1系统主控机主板设计

(1)a/d通道设计

因为检测范围为一30一+50℃，模数转换采用八位a/ d0809，则对应a/d转换值为oxffoxooh，则温度分辨率为80/256 } 0. 3℃，满足温度的变化误差范围士1 9c，这就满足了测温的精度要求。考虑到整个系统和测温的精度要求，选择通用放大器lm224，因起失调电压、失调电流、电压漂移、共摸抑制比、开环电压增益等特性参数满足精度要求。并采用曲线拟合的方法来对热敏电阻的电压—温度进行线性拟合，不但节省大量的硬件开支，使测量电路简单，而且提高了精度。

(2)主控机与多路转换分线盒通讯设计由于主控机与多路转换分线盒进行连接，所以主控机如何控制多个多路转换器就成为设计的关键。

在设计中，我们采用串行控制多路转换的技术，即数据信号和控制信号的送出采用串行方式，把复杂的硬件转化为软件设计。这样不仅节省了硬件费用，而且简化了硬件电路，提高了系统的可靠性。

在主控机中，我们采用串行信号锁存、每个多路转换分线盒分配唯一地址的方法来实现。具体措施如下:

①由于采用串形方式，则对应的多路转换分线盒中必然有串一并转换器，这样主控机必须要送出串行数据信号和串行时钟信号，以满足串一并转换器的要求;

②由于每个多路转换分线盒有一个唯一的地址，系统共有16个多分线盒。因此我们采用密码的方法，利用四个数据位，经过译码，送给16个多分线盒，以满足地址选择，即分线盒选择的唯一性。

(3)与微机进行电流环通讯电路设计

采用电流环进行通讯。由于电流环的通讯是以通讯中电流的有无来决定信号的有无，因而抗干扰强。主控机通讯电路主要将8031的接受和发送信号由ttl电平转换为电流信号，这种转换主要通过光祸器件来完成。通过光祸器件的隔离和转换，即满足了通讯的要求，又提高了系统通讯的可靠性。

3. 2系统多路转换分线盒的设计

根据实际情况，采用一个多路转换分线盒来检测一个粮垛，每个粮垛中采用犯点检测的方案。由于是采用串行输出来控制多个多路转换分线盒。这样进行数据传送控制，既可节省硬件资源，又能满足系统实时性要求。而要使多路转换正常工作，必须有串并转换器件及译码器来完成某个确定传感器的选择。分线盒电路中，主要通过74ls164串一并移位寄存器和74is138译码器及四个模拟开关cd4051来完成多路转换功能。

3. 3上位管理机通讯电路板的设计

在系统中，上位管理机与下位主控机之间的通讯非常关键。我们采用电流环进行光隔离通讯，以保证通讯的可靠性。考虑到下位主控机的电流环通讯电路以及驱动和长线传输，微机通讯电路主要由驱动电路和光祸器件构成。其中微机提供电源十12 v和+sv来完成电压到电流的转换，以保证回路有电流通过，其中发送回路的电源为十1z v，这是因为考虑到一台上位机要带多台下位机，高电压可增大带载能力，又由于上位管理机与下位主控机之间的通讯的距离远，因此要考虑两者之间的长线电阻ro

4系统软件设计

根据粮食部门提出的要求，我们设计了系统管理软件，采用模块化、结构化设计方法、整个程序由四个子模块构成，各模块之间相互独立又相辅相成，从而使整个系统有条不紊，急缓有序地达到实时控制生产过程的要求。其中系统管理软件框图如图2所示;快速测温软件流程图如图3所示。

5结束语

本系统采用热敏电阻组成的电缆来测量空间温度场，在技术上采用串行输出控制进行信号的转换功能，在通讯和多路转换中采取了一系列可靠性措施，从而完成了大规模测量点的实时检测。

考虑到现场环境及外界的干扰，除了在软、硬件方面采取必要的抗干扰措施外，经过分析，在系统电源单元还采取了去噪、滤波以及电流环通讯电路的抗干扰等，取得了理想的效果。

另外，本系统由于涉及硬件及软件设计，因而高度周期长，经多次试运行，现已完成设计，投人运行中，在现场环境中，系统可达到设计要求。
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