摘 要：多路智能温度控制器作为下位机，运行MCGS 工业组态软件的 PC 机作为上位机对下位机进行监控。上下位机间的通信方式可以采用串口通信或者以太网通信，这在启动 MCGS 时可以选择。
关键词： 单片机,声光报警,C语言
一、系统的构成
多温度控制器总体解决方案是以微处理器为核心，在外围设计电源转换模块、通信模块、存储模块、温度采集模块、人机交互模块以及输出模块，系统框图如图1所示。
(一) 电源转换模块
电源转换模块是系统得以正常运行的基本保证。多路智能温度控制器上有多种电源需求：微控制器LPC2220的工作电压为1.8V±0.15V，I/O口电压要求范围为3.0V~3.6V，最大不能超过5V;存储芯片、DAC器件TLC5620等需要+5V电源;键盘控制芯片ZLG7290、Data Flash SST25VF016B、RS232转换芯片等需要+3.3V电源;IO板、电压-电流转换芯片AM422等需要+24V电源;同时，为防止模拟信号受数字信号的干扰，电源设计采取数字电源和模拟电源隔离的方式，对数字器件、模拟器件进行分别供电。
系统供电结构。市电220V经AC-DC模块转换得到-12V、+12V和+24V，然后再经DC-DC模块得到5V电源，3.3V、1.8V则由LDO模块输出得到。设计中选择芯片SPX1117-3.3来产生+5V到+3.3V的转换，SPX1117系列LDO芯片输出电流可达800mA，输出电压的精度在±1%以内，还具有电流限制和热保护功能，广泛应用在手持式仪表、数字家电和工业控制等领域。使用时，输出端需要一个至少10μF 的电容来改善瞬态响应和稳定性。
(二) 温度采集模块
设计中采用单总线数字温度传感器DS18B20获取现场数据，不仅使电路简化而且能得到更为准确的温度测量值。
DS18B20 是美国 DALLAS 公司推出的单总线数字温度传感器，测温范围为-55~125℃，通过编程可实现 9~12 位的 A/D转换精度。同时DS18B20 可以设置成两种供电方式：数据总线供电方式和外部供电方式。另外，在单总线上可以挂任意多片 DS18B20，而且如果它们都使用外部电源的话，就可以先发一个 Skip ROM 命令，再接一个 Convert T 命令，让它们同时进行温度转换。
(三)通信模块
控制器的通信模块中含有较为丰富的通讯接口，这样才能达到数据共享、提高工作效率。通讯接口主要包含 1 路 RS-485 接口、2 路 RS-232 接口以及 1 路以太网接口。这就使多台仪表与上位机组建监控网络变得很容易。
(四) 人机交互模块
人机交互模块是人与控制器之间传递、交换信息的接口，本设计中的人机交互接口主要有三个：键盘、液晶屏和开关量输入。
1.键盘
键盘是最基本的输入设备。本设计中采用 I2C 接口的 ZLG7290 作为键盘控制芯片，编程简单、操作灵活。外接的轻触式矩阵薄膜键盘 20 个按键中用到了 10 个数字键和 9个功能键，其中功能键包括小数点、取消、确认、设置、清除、上一页、下一页、左移以及右移，剩余 1 个键为扩展功能预留。
本设计采用ZLG2790芯片设计键盘接口电路，ZLG7290采用I2C接口，能直接驱动8位共阴式数码管;同时，可扫描管理多达64只按键。除具有自动消除抖动功能外，它还具有连击键计数、段闪烁、段点亮等强大功能，并可提供10种数字和21种字母的译码显示功能，用户可以直接向显示缓存写入显示数据，无需外接元件即可直接驱动数码管，还可扩展驱动电压和电流。此外，ZLG7290B的电路简单，使用也很方便。
2.液晶
设计中采用液晶作为显示器，以期用图形和曲线代替数字、字母丰富仪表的显示功能，增强人机交互效果。设计中采用 OCM240128-7 液晶显示模块。它由广东金鹏肇庆电子有限公司出品，采用直接操作的方式与主板相连，是一款基于T6963C 液晶控制芯片的高性能液晶显示模块。
液晶可视显示区域为 93.0mm(长度)×48.0mm(宽度)，工作电压为+5V，240×128
点阵，外部显示存储器为 64KB。工作温度范围为-20℃~70℃。MCU 接口为 8 位并行数
据接口，内有 128 种 5×8，6×8，7×8，8×8 字符(CGROM)、可管理外部 2KB 的 CGRAM(8×8 字符)。显示方式有图形方式、文本方式、图形文本混合方式 3 种。
(五) 输出模块
输出模块的任务是将微处理器的运算结果经过一定的变换输出到执行器进行控制。
由于执行器通常有多种类型(比如调节型、开关型等)，对输出模块的输出类型也提出一定要求。为满足控制器的通用性，输出模块中设计了 3 种类型的输出控制信号，即开关型、电压型和电流型。
二、软件流程图
本系统的程序软件总体包括：人——机接口程序，测距系统设计、人——机交互系统包括报警程序、显示程序和键盘检测程序。测量执行系统包括数据处理程序。软件流程图中主程序结构图如图2所示。
实验时首先搭建温控系统。多路智能温度控制器作为下位机，运行MCGS 工业组态软件的 PC 机作为上位机对下位机进行监控。上下位机间的通信方式可以采用串口通信或者以太网通信，这在启动 MCGS 时可以选择。多路智能温度控制器的输出设为开关量输出，按照相应算法控制控制盒。控制盒内部为两个中间继电器和接触器，形成两个直流 24V 控制交流 220V 通断的回路，进而接通或断开加热装置，实现了多路温度控制。
参考文献：
[1]刘春雅,程旭,柴光远,赵辉昌.基于 DS18B20 的煤井多点温度测量系统研究[J].工业仪表与自动化装置,2009(2):71-74.
[2]孔庆霞,朱全银.基于 DS18B20 的远距离分布式温度数据采集系统[J].电子测量技术,2009,32(4):154-162.
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