通常，工业现场使用的接触式温度测量传感器包括热电阻、热敏电阻、热电偶等。根据工业现场的应用需要，多路温度采集主要测量热电偶、热电阻和温度变送器输出的电压和电流信号，通过滤波、放大、AD转换后，将采集数据发送到单片机进行分析处理，单片机进行相应的控制操作，并将采集结果存储在外部存储器中。
中文名
多路温度采集
外文名
Multi-channel temperature acquisition
采集内容
热电偶、电阻等输出的电压流信号
采集结果
存于外存储器中数据去向
送到单片机进行分析处理
应用学科
仪器科学
计算机科学
控制科学
多路温度采集简介
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温度是生产过程和科学试验中常见而重要的物理参数。在工业生产中，为了有效生产，必须有效控制温度、压力、流量、速度等生产过程中的主要参数。其中，温度控制在生产过程中占很大比例。温度的准确测量和有效控制是高质量、高产量、低消耗和安全生产的主要条件。
通常，工业现场使用的接触式温度测量传感器包括热电阻、热敏电阻、热电偶等。根据工业现场的应用需要，多路温度采集主要测量热电偶、热电阻和温度变送器输出的电压和电流信号，通过滤波、放大、AD转换后，将采集数据送到单片机进行分析处理，单片机进行相应的控制操作，并将采集结果存储在外部存储器中。
多路温采集温采集模块
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图1 多路温度信号采集模块系统实现方案如图1所示。
图1中的虚线框为温度采集单元，主要由信号输入处理部件，滤波放大单元，A/D由转换处理、光电隔离单元、热电偶冷端温度补偿单元和供电单元组成，包括热电偶(T、E、K、B、S)、热电阻(Ptl00、Cu50、Cul00)输出的电压信号，温度变送器输出的电压(0~100mV、0~5V)、电流(0~20mA)信号。
每次输入信号信号滤波单元后A/D为了消除重叠在输入信号上的高频噪声，信号滤波单元主要完成低通滤波。由于各种信号的动态范围不同，AD转换器精度可达24位，在片内PGA的Σ—△模数转换器CS5522，可编程控制输入通道的增益；同时，CS5522还包括自校准和系统校准功能，可以消除设备本身或系统的增益和偏移误差，其串行通信方式也很容易与微处理器连接，整个数据采集模块只需外接少量元件即可直接处理传感器输出的微弱信号，大大简化了硬件电路设计，提高了系统测量精度。
多路温度采集多路温度采集系统
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基于电子设备热测量的介绍CPLD和USB接口多路温度采集系统。并说明系统中的组成、工作原理和关键电路。
由多路温度采集系统组成
图2 整个系统由温度传感器组成(Pt100铂电阻)，温度变送器(XTRl05)、cPLD显示和键盘控制和采集通道选择电路、采样保持和模数转换电路、光耦合隔离电路(三片6N137和DC—DC变换器组成)、接口电路和计算机组成。系统的整体框图如图2所示。
多路温度采集软件编写
软件设计主要由两部分组成：
一是单片机程序(又称固件)采用模块化程序设计，主要由模块化程序设计A/D中断子程序和转换USB此外，还有串口发送中断子程序CPLD数据处理子程序由几个模块组成。模块化设计具有可靠性高、可读性好、升级简单等优点。二是PC端的程序。Pc端程序由驱动程序和主机应用程序组成。驱动程序设计采用WDM(WindowsDriveMode)。
WDM设备驱动程序提供了参考框架，大大降低了原因Dl〕K写驱动程序带来的难度。驱动程序安装文件(.INF文件)中IPD(产品识别号)和VID(厂家识别号)识别USB设备。编制和使用主机应用程序VC在编译环境中API函数实现后处理，包括数据显示、保存、打印等功能。采用多线程技术实现读写，以提高效率。通过应用程序GUID(注册表驱动唯一识别号)查找驱动程序。驱动程序与应用程序和硬件之间的通信IRP(I/O请求包)完成。[3]
实现多路温采集电路
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多路温度采集主控芯片A/D转换电路
可在线编程的主控制芯片(ISP)的器件AT89552，和传统的C551系列单片机支持系统编程ISP，内置看门狗定时器。单片机主要完成采集后的数据处理和外围电路控制和通信功能。
根据测量精度的要求选择MAX自带采样保持194型和14位串行输出功能A/D变换器。该变换器具有高速、高精度、低功耗的特点。
选择电路温度采集显示、键盘扫描和采集通道
采用VHDL语言在一片CPLD在完成数据动态显示扫描、键盘扫描和采集通道选择功能之前，需要单片机和大量外围设备。与传统方法相比，它具有以下优点：采用CPLD大大简化了系统结构，减少了板卡体积，降低了系统的功耗和干扰，提高了系统的稳定性，也给调试和维护带来了便利；通过EDA该软件采用自上而下的设计方法，缩短了开发周期，大大提高了设计效率。
图3 显示和键盘扫描电路的构成采用按照电路的功能，系统内部可以分为三个部分:动态显示扫描川和键盘扫描模块和通道选择模块。动态显示扫描需要8个LED动态扫描显示显示器，键盘扫描模块可以通过不同的键盘显示CPLD输入中形成的编码MCU实现通道号和采集间隔的选择，然后控制通道选择模块的动作。通道选择模块的设计相对简单，该功能是通过控制继电器完成64路模拟量的随机切换。这是一个简单的组合逻辑电路设计。模块化电路可用于动态显示扫描和键盘模块化电路的设计，其集成电路的组成如图3所示。[3]
多路温度采集接口电路
图4 为方便应用，满足不同场合的需要，采集系统的接口设计示意图采用R2S32串口和USB两种接口和PC机器通信。这两个接口可以独立地将收集到的数据发送到计算机中，以便计算机可以后处理数据。采集系统的接口设计示意图如图4所示。
USB采用接口部分PDIUSBD12芯片完成MCU和PC机的通信。多路地址/数据总线ALE接单片机的ALE这样用脚MOVX指令可以与D12接口，对D12操作就象对RAM操作相同，此时忽略A0(命令口和数据口地址线)输人。因为没用DMA因此，转移方式没有使用DMACK_N、EOT_N和DMREQ_N的DMA引脚。
INT_N是USB中断请求脚，发出中断请求，进入单片机的中断处理程序；GL_N是GOODLINK指示灯在调试过程中非常有用，在通信过程中会不断闪烁。如果一直亮或暗，说明USB如果接口有问题D12挂起，则LED关闭。[3]
多路温度采集热敏电阻测温变送器和光藕隔离电路
选择温度-电流变送器XTR对铂电阻中的温度二次项进行线性补偿，提高整个系统的线性度和精度。应用电路中，XTR105将温度变化量变为4~20mA的电流后，通过25on精密电阻再转换为1~5V电压，最后连接A/D模拟电压输人端的转换器。精密电阻为0.25W是的，因为考虑减少最大电流20rnA电阻过热对电路的影响。XTR105有两条线和三条线，系统采用两条线。光偶隔离芯片6N137隔离，减少数字电路纹波对模拟电路的干扰。[3]
多路温度采集多路温度采集仪器
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温度是暖通空调和制冷专业的重要热参数，在许多教学实验中需要测量和记录温度。为了满足教学和演示的需要，设计了一种多温度采集仪器，预计实现多点（8~16）温度的同时采集、显示和记录。在实验中使用该仪器将显著提高记录温度的同步性和实时性。
图5 温度采集仪器由硬件和软件两部分组成，其中硬件部分承担采集、预处理和数据传输PC软件部分负责数据计算、实时显示和记录的功能。系统组成如图5所示。
系统的温度测量元件是电阻温度传感器，其工作特性是随着温度的变化，传感器的电阻值也发生了很大的变化。因此，在测量温度时，只要测量了传感器的电阻值，就得到了测量点的温度值。该系统构建了工作电路，在电路中AD转换芯片将传感器的电阻值转换为PC可识别的AD转换值，然后传输到软件部分进行处理。
数据记录工作由软件完成。在实验中，系统可以同时在8个测点上收集传感器数据，并在程序界面上实时显示和记录收集到的数据AD转换数据。
词条图册
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参考资料
1.
郝迎吉, 张明, 王洪波. 设计和实现多路温度采集和监测系统[J]. 电子设计工程， 2007(6):21-22.
2.
李海真, 孙运强, 许鸿鹰. 高精度多路温度采集模块硬件电路设计[J]. 电子测试, 2008(12):58-64.
3.
张海洋, 高成, 高泽溪. 多路温度采集系统[J]. 电子测量技术， 2005(4):64-65.
4.
王新元, 程瑞端, 沈炳耘,等. 多路温度采集仪器的校准和数据分析[J]. 仪器仪表及分析监测， 2006(4):26-28.