基于神经元芯片的远程水温监控系统

2006-08-07 14:04:19来源: 电子查询网

在生产生活中,热水的使用量非常大,而市面上流行的热水器通常只能设定固定的温度,并且一般需要在现场控制。但在许多工业场合,经常需要对远端热水装置的工作过程进行控制,使其生产出稳定的热水,并可随时调节水温。本文使用普通的单股双绞线作为网络物理介质,设计了一个基于LON网络的远程监控系统,来完成上述功能。

1 Lonworks总线和神经芯片
Lonworks控制网络是当前最为流行的现场总线之一,它的核心是神经元芯片(neuron chip)和LonTalk通信协议。LonTalk通信协议支持0SI/RM的所有七层模型,使得LON网络与其他网络有着良好的接口和兼容性。支持多种拓扑结构,通信介质可选双绞线、电力线、红外线、光纤、同轴电缆等媒介,使得网络布线更加方便。应用程序采用面向对象的设计方法,通过网络变量进行节点之间的数据交换,使网络通信简化为参数设置。

本系统中用到两种关键部件。
(1)神经芯片
神经元(Neuron)芯片使用CMOS VLSI技术,允许运行价格低廉的控制网络。其主要包括MCl43150和MCl43120两大系列。神经元芯片的主要特点是:

  • 高度集成,所需要的外部部件较少;
  • 3个8位的CPU,输入时钟可选择的范围10~625Hz;
  • 片上存储器;
  • 11个可编程I/O引脚(有34种可选择的工作方式);
  • 2个16位定时器/计数器;
  • 15个软定时器;
  • 5个网络通信端口,有3种方式可选择(单端反射、差分方式和专用方式);
  • 固件包括符合0SI七层协议的LonTalk协议,I/0驱动程序和事件驱动多任务调度程序;
  • 服务引脚用于远程识别和诊断;
  • 48位内部Neuron ID用于唯一识别Neuron芯片;
    在两大系列中,3120芯片内部包含E2PROM、RAM和ROM存储器,而3150芯片内部无ROM,但拥有访问外部存储器的接口,可根据实际情况灵活配置存储器。

    (2)收发器
    提供神经芯片与Lonworks网络的物理通信接口。

    2 水温监控系统硬件组成及工作原理
    本系统由监控结点、执行结点两个结点组成。它们位于LON网络的两端,结构如图l所示。

    本系统中选用单股双绞线作为网络介质,收发器采用Echelon公司的FTT-10A型收发器,两个节点间通过网络变量进行通信.
    在每个节点中,选用3150芯片外加一块a2 KB的Flash存储器芯片AT29C257来存储应用程序、数据和通信协议等神经芯片固件。神经芯片和存储器之间的连接如图2所示。
    监控结点位于中心控制室,能显示实时水温,用户通过它对远端加热装置器进行水温设置。监控节点中神经芯片的I/O部分电路如图3所示。
    在本电路中,用户调节电位器来设置水温;电位器上得到的电压经A/O转换后变为O~100之间的数,发往执行结点,并在前两个数码管上显示出来。执行结点传过来的实时水温显示在后两个数码管上。为了充分利用芯片的I/0口,使用移位计数器74HC595扩展I/O口,采用芯片的串行输出功能,I/O8作为时钟信号,I/09作为数据输出口,I/06作为数据锁存控制端.根据实际情况的需要可用液晶显示屏替换8段数码管。

    执行结点位于加热器端,它检测水温井将数值发往监控结点,接收监控结点发来的控制温度数据/根据情况启动/停止热水器工作。执行节点中神经芯片的I/O部分电路如图4所示。
    在本电路中,实时水温由温度传感器检测出,经A/D转换后变为0~100之间的值,保存并发往监控结点。神经芯片把从监控结点收到控制温度值与检测温度值相比较,若检测值小,则闭合继电器,加热器开始工作;若检测值大,则断开继电器,加热器停止工作。

    为避免加热器反复通断电工作,可以设置一个可接受的温度控制精度区间。本电路中设置为±3℃,即加热时,当检测温度高过控制温度3℃时才断开继电器;不加热时,当检测温度低于控制温度3℃时才闭合继电器。

    3 软件设计
    本系统软件部分采用面向对象的程序设计方法,将检测信号、控制信号、神经芯片I/O分别定义为不同的对象,使用NeuronC进行编程。监控节点与执行节点的程序见网站(www.dpi.com.cn)。

    结 语
    本文利用Lonwork网络在单股双绞线上实现较远距离的节点通信,设计并实现了对远端水温的监控。本系统只涉及对温度的控制,在实际应用中,只需增加简单的电路和程序代码,即可实现对压力、氧气含量(如公共浴室)等其他指标的控制。

  • 关键字:结点  节点  芯片  水温

    编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/qrsxt/200608/4113.html
    本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
    论坛活动 E手掌握
    微信扫一扫加关注
    论坛活动 E手掌握
    芯片资讯 锐利解读
    微信扫一扫加关注
    芯片资讯 锐利解读
    推荐阅读
    全部
    结点
    节点
    芯片
    水温

    小广播

    独家专题更多

    富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
    富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
    馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
    走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
    走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
     
    带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
    带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
     
    电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved