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        3 熱電阻智能節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

　　3.1概述

　　單片機(jī)程序用mc9s12匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。在主程序首先完成各寄存器和存儲(chǔ)單元的初始化，再通過(guò)調(diào)用讀取地址子程序，得到i/o板卡的地址和can通信波特率，再完成mscan模塊和ads1216初始化。隨后調(diào)用e2prom中組態(tài)信息，對(duì)每一路組態(tài)通道進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，數(shù)字濾波及溫度查表計(jì)算等，其主程序流程圖如圖5所示。

圖5 熱電阻智能節(jié)點(diǎn)主程序流程圖

　　由于現(xiàn)場(chǎng)的各種干擾很容易使信號(hào)失真，從而使a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果產(chǎn)生比較大的誤差。因此在對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效的硬件濾波后還需進(jìn)行軟件濾波，本節(jié)點(diǎn)采用了數(shù)字中值濾波、算術(shù)平均、加權(quán)濾波等方式。

　　3.2 節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)的can通信

　　智能節(jié)點(diǎn)與主控卡或上位機(jī)的通信主要基于can通信協(xié)議來(lái)完成，它的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崟r(shí)處理數(shù)據(jù)、在惡劣環(huán)境下正常工作、成本低且擁有比較高的帶寬。由于上位機(jī)內(nèi)部無(wú)can網(wǎng)絡(luò)適配器，因此需外接rs-232/can轉(zhuǎn)接卡，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與智能節(jié)點(diǎn)的通信。通過(guò)節(jié)點(diǎn)上的跳線設(shè)置節(jié)點(diǎn)地址，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出命令時(shí)，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入can接收中斷，對(duì)數(shù)據(jù)解包放入接收緩沖區(qū)并調(diào)用數(shù)據(jù)處理函數(shù)。當(dāng)上位機(jī)發(fā)出組態(tài)命令時(shí)，單片機(jī)會(huì)將收到的組態(tài)通道信息和信號(hào)類(lèi)型寫(xiě)入e2prom保存，并回送一幀數(shù)據(jù)通知上位機(jī)組態(tài)信息已成功接收。當(dāng)接收到上傳rtd值命令時(shí)，單片機(jī)會(huì)將內(nèi)存中的4路rtd溫度值以多幀形式發(fā)送給上位機(jī)。

　　3.3 rtd阻值變換算法

　　軟件設(shè)計(jì)中關(guān)鍵算法在于rtd電壓阻值的轉(zhuǎn)化，刻度點(diǎn)間的線性化及標(biāo)度變換。以pt100熱電阻的溫度刻度表為例，

　　pt100tab：fcb 04h,00h,07h,39h,08h,0e8h,0ah,94h,0ch,3ch,

　　fcb 0dh,0e1h, 0fh,83h,11h,23h,12h,0c0h,14h,5bh,

　　fcb 15h,0f3h,17h,89h,19h,1eh,1ah,0b1h,1ch,41h,#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

　　……

　　fcb 91h,84h,92h,0afh,93h,0d8h,95h,01h,96h,28h,

　　fcb 97h,4eh,98h,72h,9ah,0cah

　　分度表由-210℃開(kāi)始每間隔10℃作為一個(gè)刻度點(diǎn)，每一個(gè)刻度點(diǎn)的電阻值擴(kuò)大100倍后轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)即構(gòu)成上表。考慮到表格的一致性，cu100和cu50熱電阻的分度表也從-210℃開(kāi)始計(jì)算。

　　當(dāng)?shù)玫叫Ｕ蟮腶d轉(zhuǎn)換數(shù)值后，需要將采樣到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電阻值以便于查表。阻值計(jì)算公式如下：

　　r即為實(shí)際熱電阻阻值，在這里將其擴(kuò)大100倍以便于查表。

　　3.4 分段線性化查表

　　得到的對(duì)應(yīng)阻值后，則從第0個(gè)刻度點(diǎn)開(kāi)始比較，如果該采樣值大于第0個(gè)刻度點(diǎn)，則再與下一個(gè)刻度點(diǎn)比較，同時(shí)記錄小于該采樣值的刻度點(diǎn)的個(gè)數(shù)n，如果采樣值小于某一溫度刻度點(diǎn)，則溫度位于該刻度點(diǎn)b與前一個(gè)刻度點(diǎn)a之間，溫度線性化在a、b兩刻度點(diǎn)之間進(jìn)行，線性化得到的溫度加上a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度(n×10)即為采樣溫度。

　　以pt100熱電阻為例，某一通道得到校正后的采樣值為$9343，則前8個(gè)刻度點(diǎn)均小于$9343，第9個(gè)刻度點(diǎn)值大于$9343，記錄小于該采樣值的刻度點(diǎn)的個(gè)數(shù)n=101，此時(shí)a點(diǎn)(第101個(gè)刻度點(diǎn)$92af)對(duì)應(yīng)溫度為10×101=1010℃，b點(diǎn)(第9個(gè)刻度點(diǎn)$93d8)溫度為1020℃，線性化在a、b兩點(diǎn)間進(jìn)行，具體公式為：

　　[($934-$92af)/($93d8-$92af)]×10=5℃

　　所以$9343對(duì)應(yīng)的溫度為：

　　a點(diǎn)(第101個(gè)刻度點(diǎn))對(duì)應(yīng)溫度1010℃+線性化溫度5℃-210℃=805℃

　　其中，各表均以-210℃作為起始，故計(jì)算溫度時(shí)應(yīng)減去210℃。

　#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，溫度測(cè)量值均正確，并且誤差在±1%以?xún)?nèi)。另外在監(jiān)控程序的控制下，節(jié)點(diǎn)能夠有效配合上位機(jī)完成系統(tǒng)的組態(tài)、信號(hào)校正和上傳等功能，具有可靠、實(shí)時(shí)、靈活等特點(diǎn)。