3 热电阻智能节点软件设计

　　3.1概述

　　单片机程序用mc9s12汇编语言编写。在主程序首先完成各寄存器和存储单元的初始化，再通过调用读取地址子程序，得到i/o板卡的地址和can通信波特率，再完成mscan模块和ads1216初始化。随后调用e2prom中组态信息，对每一路组态通道进行信号转换，数字滤波及温度查表计算等，其主程序流程图如图5所示。

图5 热电阻智能节点主程序流程图

　　由于现场的各种干扰很容易使信号失真，从而使a/d转换结果产生比较大的误差。因此在对信号进行有效的硬件滤波后还需进行软件滤波，本节点采用了数字中值滤波、算术平均、加权滤波等方式。

　　3.2 节点与上位机的can通信

　　智能节点与主控卡或上位机的通信主要基于can通信协议来完成，它的优点是能够实时处理数据、在恶劣环境下正常工作、成本低且拥有比较高的带宽。由于上位机内部无can网络适配器，因此需外接rs-232/can转接卡，实现上位机与智能节点的通信。通过节点上的跳线设置节点地址，当上位机发出命令时，节点进入can接收中断，对数据解包放入接收缓冲区并调用数据处理函数。当上位机发出组态命令时，单片机会将收到的组态通道信息和信号类型写入e2prom保存，并回送一帧数据通知上位机组态信息已成功接收。当接收到上传rtd值命令时，单片机会将内存中的4路rtd温度值以多帧形式发送给上位机。

　　3.3 rtd阻值变换算法

　　软件设计中关键算法在于rtd电压阻值的转化，刻度点间的线性化及标度变换。以pt100热电阻的温度刻度表为例，

　　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#分页标题#e#

　　……

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

　　fcb 97h,4eh,98h,72h,9ah,0cah

　　分度表由-210℃开始每间隔10℃作为一个刻度点，每一个刻度点的电阻值扩大100倍后转换为十六进制数即构成上表。考虑到表格的一致性，cu100和cu50热电阻的分度表也从-210℃开始计算。

　　当得到校正后的ad转换数值后，需要将采样到的电压信号转换为电阻值以便于查表。阻值计算公式如下：

　　r即为实际热电阻阻值，在这里将其扩大100倍以便于查表。

　　3.4 分段线性化查表

　　得到的对应阻值后，则从第0个刻度点开始比较，如果该采样值大于第0个刻度点，则再与下一个刻度点比较，同时记录小于该采样值的刻度点的个数n，如果采样值小于某一温度刻度点，则温度位于该刻度点b与前一个刻度点a之间，温度线性化在a、b两刻度点之间进行，线性化得到的温度加上a点对应的温度(n×10)即为采样温度。

　　以pt100热电阻为例，某一通道得到校正后的采样值为$9343，则前8个刻度点均小于$9343，第9个刻度点值大于$9343，记录小于该采样值的刻度点的个数n=101，此时a点(第101个刻度点$92af)对应温度为10×101=1010℃，b点(第9个刻度点$93d8)温度为1020℃，线性化在a、b两点间进行，具体公式为：

　　[($934-$92af)/($93d8-$92af)]×10=5℃

　　所以$9343对应的温度为：

　　a点(第101个刻度点)对应温度1010℃+线性化温度5℃-210℃=805℃

　　其中，各表均以-210℃作为起始，故计算温度时应减去210℃。

　#p#分页标题#e#　4 结束语

　　本智能测控节点经过反复测试，温度测量值均正确，并且误差在±1%以内。另外在监控程序的控制下，节点能够有效配合上位机完成系统的组态、信号校正和上传等功能，具有可靠、实时、灵活等特点。