图3  电流采集电路

串口通讯

　　由于RS-232串行通信标准接口使用方便、接线少而且传输距离可达到15m，足以满足监测系统的技术要求，因此选用RS-232的串口通信方式。ATMEL的89C52单片机通过普通I/O口与 PC机 RS-232串口实现通信的硬件接口电路，如图4所示。由于 PC系列微机串行口为RS-232标准接口，与输入、输出均为TTL电平的AT89C52单片机在接口规范上不一致，因此TTL电平到RS-232接口电平的转换采用 MAX232标准 RS-232接口芯片，该芯片可以用单电压(+5 v)实现RS-232接口逻辑“1”（-15～3V）和逻辑“0”(3～15 v)的电平转换。AT89C52的P3.0为串行输入端，P3.1为串行输出端。

图4  RS232串口通讯

系统软件设计

　　监测系统软件包括下位机程序和Delphi数据通讯软件两部分，实现测试数据的分析处理、回放显示、打印输出等功能，它可以接收命令和数据，向设备发送控制信号，返回设备的状态参数，提供友好的人机界面。同时，利用软件滤波方法提高数据采集的准确性。

下位机程序设计

　　监测系统的核心在于下位机程序能够进行数据的采集、显示并与上位机的数据通讯，向上位机发送采集的温度、电源数据，接收上位机发来控制指令，进行传输数据，与上位机通信采用查询和中断方式实现，并有奇偶校验以保证数据正确传输，下位机程序的软件流程图如图5所示。

图5 主程序流程图

　　MAX7219初始化即设置各个寄存器初始值，包括BCD译码器、多位扫描电路、段驱动器、位驱动器和用于存放每个数据位的8×8静态RAM以及数个工作寄存器。通过指令设置这些工作寄存器，使其进入所要求的工作状态。AT89C52单片机有发送缓冲寄存器和接收缓冲寄存器SBUF、串行口控制寄存器（SCON）、特殊功能寄存器（PCON），MAX232串口初始化就是通过程序设置SCON定为工作方式2，并使REN为1，允许串行口中断。串口通信发送程序采用查询方式实现，数据接收程序采用串口中断方式实现，在数据接收中断服务程序中根据所接收的数据判断是否将发送标识Send_flag置位。数据采集处理子函数形参为模拟通道号，完成对此通道数据采集转换，并将转换结果放入一维数组Cstring[]，然后循环采集多次顺序放入Cstring[]数组中，采用软件滤波方法得到此通道的数据。LED显示子函数是按照正确的时序和寻址方式操作内部寄存器，完成电源信号的实时显示。  

Delphi通讯软件设计

　　上位机利用Delphi开发，由于Delphi没有自带的通信控件，采用第三方SPComm控件实现PC机与单片机串口通信。它具有丰富的与串口通讯密切相关的属性、方法和事件，提供了对串口进行操作的多种功能。在使用过程中，只要设置正确，完全可以发送从 0到 255的二进制数字，且接收正确。SPComm控件的StartComm方法用于打开串口，StopComm过程用于关闭串口。利用事件驱动法完成数据的接收和发送，SPComm控件的OnReceiveData事件，当输入缓存有数据时将触发该事件，在这里可以对串口收到的数据进行处理，而WriteCommData完成数据的发送，这样上位机系统可以接收单片机发送的数据和信息，以使PC机更快速作出反应。

　　为实现数据通讯程序，须在Delphi开发环境下设置一个窗体，窗体上主要有一个通讯控件SPComm和3个Timer控件。软件采用定时器Timer1和Timer2控件来实现在数据信息送出2s后PC机仍未收到任何回执信息，程序出现提示然后跳出系统，以下是程序编写时相关注意点：

（1）握手信号建立以及发送接收数据时：为了使主机能够对整个检测过程进行实时控制，串口打开即发送握手信号，接着设定等待时间，握手成功后，通过条件判断下一步是发送还是接收数据。对发送的命令，最好采用文本方法，若采用二进制特别注意数据的格式。

（2）接收数据：接收数据通过被动的触发事件完成，可以通过函数实现，根据自己的要求编写，在接收过程中，多用特征字符，如“#”，“$”等，这需要在通信协议中约定。

（3）Timer控件：根据需要设定Timer控件，通过它可以完成发送命令和接收数据的过程，同时可以有效的判断通信异常等情况，并迅速作出反应。

（4）通讯错误：由于外界干扰或电压波动等原因，PC机和单片机之间的通讯可能会出现错误，如接收缓冲区溢出、网络端口超速等，这些可能在代码中引起运行错误，为了处理这些错误，须将错误处理加到SPComm控件的Receivedata事件中处理。

结语

　　温度传感器通过温度变送器接入TLC2543A/D转换器，输入信号很小，对干扰很敏感，因此一定要加装独立的屏蔽线，避免外界的干扰。同时，供电电源置于设备内部，工作时会产生干扰，所以一定要与信号线、控制线分开并屏蔽好，防止设备出现意外的情况。

　　经过模块化的电路测试、软件调试和系统组装，测温精度可以达到±0.08℃。

　　此仪器采用单片机作为主控制器，成本低，通讯可靠性高，实时性好，系统运行稳定，各项指标达到了技术要求，通过青岛市科技局鉴定，并已交付用户单位使用，目前在冷藏设备的开发过程中已经发挥了重要作用。