现在,温度丈量已被广泛运用于钢铁、冶金、工业焊接、波峰焊、回流焊等各个范畴。这些运用的待测温度很高,丈量环境十分恶劣。传统的有线测温设备,在这种测温环境下,或无法运用,或遭到许多约束。这就要求研制无线的测温体系。这种体系要能够耐受恶劣的环境,还要具有高的丈量精度和温度收集速度,并能在远间隔由上位机接纳。
依据上述工业生产的需求,本文研制出了一种无线测温体系。该体系运用K型热电偶作为感温原件,测温规模大,适用于波峰焊、回流焊等高温范畴。并且本体系具有独立的温度补偿电路,然后处理了某些集成温度补偿芯片温度收集速度慢的问题,进步了温度丈量的灵敏度。因为本体系是无线收发,运用CCl000作为无线通讯芯片,故能够在必定间隔由上位机接纳数据并实时监控。别的,本体系还有实时记载数据的功用,并可在无线通讯呈现妨碍时,把数据保存下来,然后等温度收集完毕后,由上位机软件读出。
1 体系硬件规划
本体系选用SOC芯片C805lF020作为主操控芯片。这款单片机选用25MIPS8051 CPU流水线指令结构,具有片内64 KB Flash程序存储器、256 KB+4 KB片内RAM及两个外部RAM扩展接口、5个16位定时器和JTAG非侵入式在体系调试等特性。C8051F020作为一个片上体系,具有丰厚而强壮的外设,其AD转化器具有12位,能够有用进步热电偶的输入收集精度。
别的,选用Atmegal6相配合的意图是为了进步体系的收集速度,从而进步温度丈量的灵敏度。经过CCl000完结短间隔无线通讯。FLASH芯片可对温度数据进行存储,以在无线通讯毛病时读取。C8051F020经过CP2102的转化后,可用USB端口与上位机通讯。本体系的硬件结构框图如图1所示。
1.1 以C8051F020为中心的体系操控模块
本模块包含C805lF020操控模块、FLASH存储模块、CP2102通讯模块。当体系处于发送状况时,C805lF020用于对热电偶的输入模拟信号进行收集,并将收集信号经12位AD转化器转化为数字信号,然后由C805lF020对数据进行查表,再将其转化为温度数据,对数据进行处理、打包。最终将数据写入FLASH芯片,并经过串口发送给Atmegal6。
当体系处于等候状况时,它将与上位机经过IJSB接口进行通讯。CP2102可完结串口与USB接口的转化。假如体系接到上位机的指令,要求读取数据,则C805lF020将从FLASH芯片将数据读出,然后经过串口发送出去,再经CP2102,由USB接口输入上位机。
1.2 以CCl000为中心的无线发射模块
无线发射模块包含CCl000、Atmegal6和天线。其间CCl000是依据Chipcon公司的SmartRF技能,在0.35μmCMOS工艺下制作的一种抱负超高频单片收发通讯芯片。CCl000的作业频带在315、433、868及915 MHz。并且很简单经过编程使其作业在300″1000 MHz规模内。AVR单片机Atmegal6可用于完结对CCl000的初始化,以及和CCl000的通讯,一起也和主控芯片C805lF020坚持通讯。当体系处于发送状况时,Atmegal6接纳到C8051F020发来的数据包后,便经过CC1000向外发送。
1. 3 以热电偶为中心的温度收集模块
本模块包含电压式温度传感器TMP35和K型热电偶。其间热电偶的作业原理是依据热端和冷端的温度差而发生电势差。因为实践丈量时,冷端的温度往往不是O℃,所以要对热电偶进行温度补偿。热电偶温度补偿公式如下:
E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)
其间,E(t0,0)是实践丈量的电动势,t代表热端温度,t0代表冷端温度,0代表O℃。在现场温度丈量中,因为热电偶冷端温度一般不为O℃,而是在必定规模内改变着,因而测得的热电势为E(t,t0)。假如要测得实在的被测温度所对应的热电势E(t,0),就有必要补偿冷端不是0℃所需的补偿电势E(t0,0),并且,该补偿电势随冷端温度改变的特性有必要与热电偶的热电特性相一致,这样才干取得最佳补偿作用。
图2所示是一个温度补偿电路的原理图。图中,温度传感器TMP35很好的完结了温度补偿作业,TMP35输出的电压先经电阻分压,再经扩大器扩大,便是K型热电偶对应的E(t0,O)。
2 体系软件规划
发射板的软件规划首要包含以C8051F020的主操控模块程序和以Atmegal6为中心的无线发射模块程序。主控程序模块首要完结温度收集、数据处理、向无线发射模块发送数据以及测验温度数据的保存、和上位机的通讯等。无线发射程序模块首要担任对CC1000的初始化,在等候状况时接纳C805lF020的数据包,并经过CC1000发送。