圖1所示是該溫度監(jiān)測儀的功能結(jié)構(gòu)框圖。圖中，該溫度監(jiān)測儀劃分為微控制器部分、人機(jī)接口、溫度傳感器信號處理電路、存貯器、實時時鐘和通信部分。

　　1．2 主要功能

　　為了適應(yīng)溫控系統(tǒng)工作時間長，系統(tǒng)慣性大，無人值守等特點。本自動監(jiān)控記錄儀系統(tǒng)具有以下功能：

　　首先是能精確檢測8路溫度值，并可對檢測值進(jìn)行自動修正；監(jiān)測儀采用的TMS320LF2407A控制芯片具有豐富的內(nèi)部資源，其中所具有16通道lO位AD轉(zhuǎn)換通道，可大大簡化系統(tǒng)對外部硬件的擴(kuò)展，提高系統(tǒng)的集成度和可靠性；

　　其次，本檢測儀具有實時時鐘記錄和數(shù)據(jù)存儲功能。系統(tǒng)采用美信公司的實時時鐘芯片，可為系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)提供時間標(biāo)簽。系統(tǒng)定時采集數(shù)據(jù)后會附加時鐘標(biāo)志，然后存貯在存儲器中，以方便以后的隨時調(diào)出和查閱。

　　第三，本檢測儀具有良好的人機(jī)接口。本系統(tǒng)的人機(jī)接口采用了鍵盤和液晶顯示，可完成按鍵的輸入，各手動功能的檢測，各項檢測數(shù)據(jù)的顯示以及與PC機(jī)的通信等。

　　最后就是與上位PC機(jī)的通信功能。本檢測儀通過RS485通信方式與上位機(jī)進(jìn)行必要的通信。當(dāng)上位機(jī)需要調(diào)用某些數(shù)據(jù)時，檢測儀將定位該數(shù)據(jù)并立刻上傳。同時通信方式也為實現(xiàn)DCS系統(tǒng)的控制提供了可能，它可由多臺檢測儀和一臺工控機(jī)實現(xiàn)DCS控制網(wǎng)絡(luò)。

　　2 主要硬件設(shè)計

　　2．1 A／D前端信號調(diào)理電路

　　因為從熱電耦過來的信號為0～5 V的電壓信號，而DSP的A／D采樣信號范圍只能在0～3．3 V之間。所以，在輸入到DSP的A／D電路之前必須經(jīng)過信號調(diào)理，其調(diào)理電路如圖2所示。圖中，運算放大器Ul構(gòu)成電壓跟隨器，可提高信號的驅(qū)動能力和精度。R1，R2可組成簡單的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)。其中二極管D1和D2的作用是對DSP的MD進(jìn)行輸入電壓的限幅鉗位保護(hù)。當(dāng)輸入A／D采樣電壓高于3．3 V時，二極管D1導(dǎo)通，而使輸入電壓始終不得高于3．3 V，同樣的，當(dāng)?shù)陀贠V時，二極管D2導(dǎo)通，其輸入電壓也始終不得低于O V，從而將輸入到AD的電壓限制在被允許的范圍之內(nèi)。

　　2．2 實時時鐘接口電路

　　為了使檢測儀能自動地記錄數(shù)據(jù)。并提供數(shù)據(jù)的采集時間以供使用者參考。本系統(tǒng)采用美信公司生產(chǎn)的新型實時時鐘芯片M14ST95Y／W，并采用SPI通信協(xié)議方式，來減少對系統(tǒng)的端口資源占用，SPI通信只占用系統(tǒng)的SCL、SDI、SDO、片選功能E端以及定時中斷信號IRQ。表l所列是M14ST95Y／W的引腳功能，圖3為其引腳排列圖，M14ST95Y／W內(nèi)部集成有時鐘晶振。同時具有低電壓保護(hù)功能的電壓比較器，當(dāng)系統(tǒng)供電電壓處于低壓狀態(tài)(內(nèi)部集成1．25V電壓比較器)時，系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)入后備電源供電，并在此狀態(tài)下啟動寫保護(hù)功能，以防止控制器在欠電壓運行狀態(tài)下對實時時鐘的錯誤修改。此外，該芯片還具有看門狗實時復(fù)位電路。所以，這款實時時鐘芯片資源豐富，功能強(qiáng)大，所需外部分立元件少，可以提高系統(tǒng)的可靠性。

　　本檢測儀中的DSP與實時時鐘芯片的連接圖如圖4所示。

　2．3 DSP與Flash貯存器的連接

　　Flash存儲器又稱閃存，它結(jié)合了ROM和RAM的特點，不僅具備電子可擦除可編程(EEPROM)功能，而且斷電不會丟失數(shù)據(jù)，同時又能快速讀取數(shù)據(jù)，具有可在線電擦寫、低功耗、大容量、擦寫速度快等特點。屬于EEPROM的改進(jìn)產(chǎn)品。AM29LV800B是AMD公司的一種Flash存儲器件，其訪問時間為90 ns；存儲容量為8 Mbit；工作溫度范圍為-55～+125℃；在線編程電壓為3．0～3．6V；而且功耗低；讀操作時的電流為7m-A，編程／擦除時的電流為15 mA。圖5為DSP與AM29LV800B的連接電路圖。

　　2．4 人機(jī)接口

　　本系統(tǒng)的人機(jī)接口部分主要由DSP與液晶的連接電路和按鍵掃描電路組成。根據(jù)TMS320LF2407A的I／O口資源利用情況。本設(shè)計的液晶顯示采用并行I／O口實現(xiàn)顯示控制；又由于按鍵鍵盤所需不多，故采用普通的矩陣掃描式鍵盤結(jié)構(gòu)。由于其硬件實現(xiàn)比較簡單，因此，在此就不列出詳細(xì)的電路了。

　　3 檢測儀軟件設(shè)計

　　根據(jù)以上功能，可以將本系統(tǒng)的程序分為系統(tǒng)初始化、按鍵處理程序、液晶顯示程序、數(shù)據(jù)采集中斷程序、數(shù)據(jù)保存程序和通信程序等幾個部分。

　　3．1 系統(tǒng)主程序設(shè)計

　　系統(tǒng)中的DSP運行主程序流程圖如圖6所示。該程序主要完成系統(tǒng)的初始化、初次上電系統(tǒng)自我故障檢測(包括各個溫度傳感器是否正常，AD采樣值是否正常)，同時完成鍵盤和顯示的人機(jī)接口等功能。

　　3．2 定時采樣程序設(shè)計

　　定時采樣程序是檢測儀的關(guān)鍵功能程序，主要完成對各個檢測點溫度的定時采集，同時將讀取采樣時的時鐘標(biāo)簽一同記錄到外部的FLASH存貯器中。其具體的采樣程序流程圖如圖7所示。

　　4 結(jié)束語

　　該檢測記錄儀經(jīng)測試證明，能自動采集監(jiān)測點的溫度，并具有良好的人際交互界面，同時可實現(xiàn)具有時間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)采集和存貯，便于用戶對生產(chǎn)產(chǎn)品熱處理過程中的溫度效果和工作情況進(jìn)行分析和跟蹤，及時調(diào)整控制策略，提高產(chǎn)品質(zhì)量并節(jié)省生產(chǎn)成本。