地帮助我解决问题。尽管老师的工作很多很忙，但翟老师还是积极认真的指导我们的毕业设计。遇到问题翟老师总是从不同的方面给予启发和讲解，让我自己去思考，因为只有自己思考过的东西，才能更好的理解。同时，我还要感谢与我起愉快的度过这段毕业设计时光的同组的同学们，正是由于他们的帮助和支持，我才能克服个个的困难和疑惑，也是在他们的帮助下我才能更好的完成了这次的毕业设计，直至本文的顺利完成。通过本次毕业设计，我得到了很好的锻炼，无论是硬件方面还是软件方面都让我学到了很多知识，使我不仅完成了毕业设计任务，还培养了自己分析问题解决问题的能力。在毕业设计中学习到了系列单片机的特点和使用方法，使硬件外围电路和单片机有效的结合，同时，我也了解到自身的不足，感受到了自己知识构成上的差距，这就为自己以后的学习指明了个方向，为以后步入社会奠定坚实的基础。从课题至今，翟玉文老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。衷心感谢翟老师在我毕业设计阶段给予的悉心指导和热情帮助。最后，我要再次向翟玉文老师表示诚挚的谢意。也要感谢学校在设计期间为我们提供的帮助，感谢所有这四年中传授我知识，给予我关怀和帮助的老师同学们。值此论文完成之际，向所有关心我的亲人师长和朋友们表示我深深的谢意。载能力是终接电阻。四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式握手或硬件方式对单独的双绞线实现。的最大传输距离为米，最大传输速率为。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。般米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为。需要终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即般在米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。串行通讯接口由于是从基础上发展而来的，所以许多电气规定与相仿。如都采用平衡传输方式都需要在传输线上接终接电阻等。可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，而采用四线连接时，与样只能实现点对多的通信，即只能有个主设备，其余为从设备，但它比有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到个设备。与的不同还在于其共模输出电压是不同的，是至之间，而在至之间，接收器最小输入阻抗为，满足所有的规范，所以的驱动器可以用在网络中应用。与样，其最大传输距离约为米，最大传输速率为。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。般米长双绞线最大传输速率仅为需要个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即般在米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。综上所述，双机传输距离太短，故不采用。双机通讯需四芯传输线，这对工业现场的长距离通信是很不经济的，因此采用串行通讯接口。单片机的选择在内核和外设方面有几项关键性的改进，提高了整体性能，更易于在最终应用中使用。扩展的中断系统允许大量的模拟和数字外设独立于微控制器工作，只在必要时中断微控制器。个中断驱动的系统需要较少的干预，因而有更高的执行效率，并使多任务实时系统的实现更加容易。内部有个位和个通道单端输入多路选择器，该的最大转换速率为。系统包含个可编程的模拟多路选择器，用于选择的输入。端口可以作为的输入另外，片内温度传感器的输出和电源电压也可以作为的输入。用户固件可以将置于关断状态或使用突发模式以节省功耗。内部个引脚，端口引脚被组织为三个位端口。端口的工作情况与标准相似，但有些改进。每个端口引脚都可以被配置为数字或模拟引脚。被选择作为数字的引脚还可以被配置为推挽或漏极开路输出。在标准中固定的弱上拉可以被单独或总体禁止，以降低功耗。根据设计要求，只需个全双工串行接口，个转换电路，个多路模拟开关电路，因此单片机足以满足控制要求，功耗较低。因此选择单片机作为主控制器。第章硬件设计本设计硬件电路由采集放大电路，主控单元电路，通信接口电路，光电隔离电路，稳压电源电路组成，总体硬件电路图见附录。单片机接口电路单片机接口如图。图单片机为内核电源，为电源，为地。为后备电源，为路模拟信号的接收端，为数字串口的接收和发送端，和是下载调试接口。为电源接口。为地接口。端口为振荡器晶体输入端，端口为振荡器晶体输出端。温度信号采集电路热敏电阻温度采集模块由精密稳定恒流源电路，热敏电阻构成的信号采集电路，转换电路构成。热敏电阻根据温度信号变化电阻阻值发生变化，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量，在热敏电阻组成的采集电路加恒定电流，产生个模拟的电压信号，经过转换成单片机可以识别的数字信号，输入单片机进行处理。热电阻测温模块原理框图如图。恒定电流温度信号模拟电压信号数字电压信号热电阻测温模块框图热电阻的三线制接法测量电路如图所示为消除引线引入的测量误差,热电阻的测量采用三线制接法。图热电阻信号测量电路在图中,由于,则有精密稳定恒流源由热电阻构成的信号采集电路转换电路单片机带入各电阻值整理得由式可见,热电阻测量电路的输出电压仅与电流和热阻有关,与无关,消除了由导线电阻引入的测量误差。本设计采用由构成的精密恒流源电路。在图中脚电压为，脚电压为，输出电压为，则由虚断可知，虚短可知。所以有将式代入式得，所以恒流源输出电流恒流源电路仿真仿真电路图如图所示。图恒流源电路仿真图如图所示，恒流源输出稳定电流,经过负载电阻，，由万用表测得电压为，由此得。接口通信电路总线采用双绞线差分传输方式,可连接成半双工和全双工方式,最远传输距离为系统数据通信采用半双工通信方式,即整个网络中任时刻只能由个节点成为主节点,处于发送状态,并向总线发送数据,其他的节点都必须处于接收状态,如果个或个以上节点同时向总线发送数据,将导致所有发送方发送数据失败,因此通信网般采取主从式,即主节点控制整个网络的通信时序,使总线上的各节点分时使用总线,解决总线数据传输的冲突。由于设计的控制器具备现场总线通信功能，支持协议与组态软件直接挂接,因此设计了通信接口电路。为适应供电系统，器件选择芯片。图为芯片与片上系统的接口电路，微处理器的串口的连接到芯片的和引脚，连接到芯片的引脚。由微处理器输出的信号控制芯片的发送器接收器使能，此时微处理器可以向总线发送数据。任时刻，芯片中的接收器和发送器只能够有个处于工作状态。连接至引脚的上拉电阻连接至引脚的下拉电阻用于保证无连接的芯片处于空闲状态,提供网络失效保护，以提高节点与网络连接的可靠性。图通信接口电路光电隔离电路在未采用光电隔离器的电路中，源部分由隔离变压器隔离，减少电网中的噪声影响，数字电源和模拟电源不共地，由于模拟电路般只有，而转换器还需要电源，为使数字电路与模拟电路真正隔离，电源由模拟电源经变换器得到。模拟电路以及转换电路与数字电路的信号联系都通过。逐次比较型并行输出位数据，每路信号经缓存器后送入的脚，进行同相逻辑传输至数字电路，输入端限流电阻选用，输出端上拉电阻选用，输出端电源和地间即的脚与脚间接瓷片电容，作为旁路电容以减少对电源的干扰，的使能端接选通信号，使在数据有效时才工作，减少工作电流。模拟电路和转换所需的各路控制信号也通过接收，接法同上，在时序设计中要特别注意约有的延时，与未采用光电隔离器的数据采集电路相比，系统信噪比提高了倍以上，满足了系统设计要求。如图。图光电隔离接口电路开关电源电路芯片工作原理该芯片仅有漏极端控制端和源极端三个管脚。主要由部分构成控制电压源带隙基准电源振荡器④并联调整器误差放大器脉宽调制器门驱动级和输出级过流保护电路过热保护及上电复位电路关断自动需启动电路⑩高压电流源。芯片内部带有高频高压型功率器件和振荡器高达的电压模式脉宽调制器较好地解决了功率电子学中高压高频和功率三者的关系。芯片内部还具有的启动电路,自锁定保护电路环路补偿电路误差放大器,及利用本身的导通电阻来代替外部过流检测电阻实现的过流保护更是该芯片的大优点,使器件工作的可靠性稳定性得到保证。芯片实现脉宽调制的工作原理启动操作时,漏极端由内部电流源提供偏置电流流入芯片,提供开环输入,该输人通过旁路调整误差放大器时,控制端实现闭环调整,通过改变,经由控制的输出占空比,达到动态平衡,实现脉宽调制原理。由此可见,芯片不仅在内部电路结构功能,提高效率方面,可靠性方面均优于分立元件组成的高压,高频脉宽调制电路,该芯片为核心实现高效开关稳压电源是非常理想的器件。开关电源电路及工作原理开关稳压电源的结构图画出了开关稳压电源的原理图。它是由全波整流器开关管激励信号续流二极管储能电感和滤波电容组成。实际上，开关稳压电源的核心部分是个直流变换器。这里我们对直流变换器和逆变器作如下解释。逆变器是把直流转变为交流的装置。逆变器通常被广泛地应用在采用电平或电池组成的备用电源中。直流变换器是把直流转换成交流，然后又把交流转换成直流的装置。这种装置被广泛地应用在开关稳压电源中。采用直流变换器可以把种直流供电电压变换成极性数值各不相同的多种直流供电压。开关稳压电源的优点功耗小，效率高。在图所示的开关稳压电源电路中，晶体管受激励信号的控制，交替地工作在导通截止和截止导通的开关状态，晶体管的功耗很小，由于频率高，电感量要求小，变压器的铜损小，所以电源的效率可以大幅度地提高，能达到。体积小，重量轻。从开关稳压电源的原理框图中可以清楚地看到，由于没有采用笨重的工频变压器。调整管上的耗散功率小，可以省去较大散热片。所以开关稳压电源的体积小重量轻。稳压范围宽。开关稳压