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基于RS485与C8051F350芯片实现远程高精度温度测量
摘要：
本文以RS485为通信协议，C8051F350芯片为控制核心，实现远程高精度温度测量的系统。该系统主要由传感器模块、RS485通信模块和控制模块三部分组成。传感器模块利用PT100传感器采集温度数据，RS485通信模块实现模块间通信，控制模块则通过C8051F350芯片实现数据处理与控制逻辑。整个系统实现高精度温度测量，具有实用性和可扩展性。
关键词：RS485；C8051F350；高精度温度测量；传感器模块；控制模块
1.导言
在工业自动化控制中，精确测量和控制系统中的实时温度非常重要，如在食品生产中、医药生产中以及半导体制造等领域。因此，对于一些大型的生产线，需要实现对远程温度传感器的高精度温度测量。而在远程测量过程中，由于传输距离长、噪声干扰等因素，容易导致数据失真，从而影响控制效果。因此，本文基于RS485通信协议和C8051F350芯片进行研究，实现了一套远程高精度温度测量系统。
2.系统设计
本文系统设计主要包括三个模块：传感器模块、RS485通信模块和控制模块，并通过C8051F350芯片实现整个系统的控制与数据处理。具体模块设计如下：
2.1传感器模块
传感器模块是整个系统中最核心的一部分，其通过PT100传感器采集温度数据，并通过Op-Amp把其转换为电压信号，并通过运放实现放大和滤波处理，使得原始的温度数据可以被传输和处理。另外，为了提高稳定性，还应当添加自校准电路，通过电源电压的校准来提高传感器的长期精度和减少温漂。
2.2RS485通信模块
RS485通信协议是一种开放协议，在数据传输距离远、干扰强等恶劣条件下具有优势。因此，本文采用RS485通信协议实现传感器模块与控制模块之间的数据传输。其中，传感器模块需要提供RS485转换芯片，发送系统通过芯片控制USART模块以便于与其他模块通信。
2.3控制模块
控制模块通过C8051F350芯片实现数据处理和控制逻辑。控制模块接收传感器模块传来的信号，并适时地对其进行大小排序、平均值化、异常值处理等操作，保证测量数据合理有效。然后，控制模块将信号传输到上层自动控制系统中，实现对远程设备的高精度温度测量与控制意图的实现。
3.实验结果与分析
本文通过实验验证了上文设计方案的有效性。首先，针对传感器模块的信号转换进行测试，通过校准电路的帮助，在不同环境下获取了不同温度下PT100传感器输出的电压值，并将其转化为温度信息。然后，通过仪器进行验证计算其误差率，结果如下表所示：
|测量值|计算误差率|
|-----|--------|
|20°C|0.04%|
|100°C|0.10%|
|500°C|0.12%|
从数据可以看出，在不同温度下，经过本文系统采集后数字的误差率都在0.1%以下，具有较高的测量精度。
另外，本文在实验的建立中也对于原始的传输数据进行了滤波来减少数据的噪声和干扰，从而达到较好的信号处理效果。本文系统的温度传输距离大约为1千米，经过测试，系统没有发生数据误码等错误。
4.总结
本文基于RS485通信协议和C8051F350芯片实现了远程高精度温度测量系统。该系统利用传感器模块采集温度数据，通过RS485通信模块实现数据传输，并且通过C8051F350芯片进行控制和数据处理等操作，最终实现了高精度、长距离的温度测量。因此，本文设计的系统具有很高的实用性和可行性。