田丰：基于单片机的温度控制器的设计
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基于AT89C51单片机的温度监测系统
摘要
对在线实时电力电缆接头的温度监测问题，本文设计了一种基于AT89C51单片机的检测与报警系统。该系统的硬件电路由集热器，控制主机和PC机通过采集的关键课程，存储，转换和传输，电缆接头温度数据实时显示和报警，达到检测报警的电缆接口，避免发生火灾，据有很强的实用性。 1、介绍
在电力传输的实际过程，在每100米左右的长距离电缆线路安装电缆接口点。电缆火灾所造成的内部和外部故障容易发生在众多的电缆接口约占电缆事故超过总数50%。事实上，电缆接口故障的发展是一个渐进的过程。为了避免电气灾害发生地，一个电缆接头温度实时监测的方法，对每个接口的准确和全面的服务计划和确定的工作条件，可以保证电力传输的安全。
该温度检测报警系统的电缆连接器，以其核心的监测方案以AT89C51单片机。三个主要部分组成整个系统分别是：收集和温度参数转换，温度数据传输，数据处理中心示范。
2、系统的设计
本系统由上位PC机，上位控制机和温度采集器。在结构上，整个系统可以分为三层：一个上位机由微机系统构成的用户的监控，一个控制水平的主控机由单片机
AT89C51和一个测量的集电极电平。上位机的数据交换与控制主机通过GPRS。该系统是一种主从结构，由一台PC机与多台集热器，通过RS-485通信网络，他们可以远距离数据传输。在此系统中,PC机定期发送主机控制机读取温度数据的命令。在收到这些命令后,主机将发回原有的和保存在存储器读取数据。完成传输后,主机控制机也发出订单的阅读每个收集器的温度。一旦收集器接收它们,保存在收集器存储器的数据将被发送回主机控制机将接收和更新原始数据在相应的位置。储存在此栈中差距并准备实时读取主机的命令。所有命令和传输的数据制定严格的通信协议,并采用了不同的检查方法,极大地增强了可靠性传输的过程中。 2．1温度采集器
集热器主要由六个部分包括单片机AT89C51，选择温度测量接口电路，通信电路，登记和预订的DS18B20传感器电路，该存储器电路和温度传感器。通过选择温度测量接口电路，单片机控制温度传感器DS18B20采集温度。温度数据被保存在外部存储器SRAM将被发送回控制主机的时候随时调用。温度传感器采用DS18B20数字温度采集器。DS18B20可以提供12阶数9温度值和无波动有一个用户可编程的上限温度报警功能。信息可以发送或从DS18B20通过单总线连接，因此只需连接线可以满足需要。在读写过程和完成过程温度变化的电源可以由数据线本身不提供外部电源的需要。因为每一个DS18B20都有唯一的序列号，可以在许多DS18B20单总线的存在。在设计过程中，每个电缆并行几十温度采样点，构成一个串行口的工作线。对于温度发出信号，单片机是数字信号，它简化了A/D转换，提高了测量的效率和精度。温度测量通道选择电路采用双向模拟开关CD4051多路采集CMOS器件作为切断开关。CD4051共8个组，负责控制一个单总线在3-8译码器的单片机的地址线协调负责选择的CD4051通道。在设计中，每个集热器的使用2片CD4051，可控制16组单总线。此外，每个收集器的通道扩展插座，可扩大通道64组，完全满足实际需要。DS18B20完成注册端口电路的新型温度传感器。在打开的系统和工作，每一个DS18B20必须注册或预定首先使单片机记录
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的64位编码，以识别测量温度时。因此，传感器把在各集到微控制器设计。通过键盘建立逻辑地址，微控制器可以读取串行码，然后将它们存储在相应的单元的SRAM时，传感器的读或写同时在集电极一个SRAM非波动dcm0256也扩展为应用储存存储了64位串行码DS18B20的多点温度数据和集聚。这记忆是特征是快速存取速度，要求在不丢失数据的前提下，实现电流对该系统的要求。通信模块是系统实现多机远程传输和通信的关键。因为要求的电缆接头温度测量数据传输距离通常超过几公里，通信模块通常采用RS-485通信接口具有干扰抑制能力后，利用平衡传输和差分接收。此外，接收器具有授权许可使用限制：淮阴工学院。下载于四月152010 UTC从IEEE Xplore 06:40:58。限制适用。灵敏度高，可检测的最小电压200mV，因此传输信号可以获得恢复。 2．2控制主机
一个主控机主要包括通信电路结构图，电路分为存储电路和显示电路。控制主机的主要任务是读取和保存该集热器的温度数据，然后将它们发送到上位机，以便于分析，演示和用户查询。因此，主控机是具有存储和通信功能的处理器。由于控制主机可以与收集器和上位机的数据交换，选择电路的通信可以用来改变在上位控制机单片机串行工作。之间的数据传输，控制主机和收藏家选择RS-485通信方法。一个控制主机最多可连接256个收集器，因此，对RS-485总线的应用能够实现一个由许多连接构成分布式系统的收集器。控制主机与上位PC机通过GPRS（通用分组无线服务）。传输数据速度高和在线的所有时间，对GPRS通信技术，系统集成技术的现代无线通信和信号的采集以及计算机网络，是廉价的，在广泛的领域和应用的有效高度。更重要的是，它可以为用户提供高效，经济，安全和实时监控的方法。在基于GPRS通信网络的IP数据包传输数据，控制主机通过RS-485总线连接到GPRS调制解调器的GSM基础也相应。但不同于电路交换或数据呼叫，该GPRS数据组传输的SGSN节点，没有连接在语音网络的网关支持节点GGSN，SGSN，通过移动业务交换中心M SC进行通信。在GGSN和上位PC机之间的网络，可以直接用来完成传输。 2．3上位机管理系统
本系统的管理软件的开发和在VB语言环境下完成了Windows XP。由于其丰富的图形界面，一个很好的控制部件的集成度，开发周期的效率高，周期短，VB语言是非常适合本系统的开发。系统软件功能结构图如在数据传输过程中，异步串行通信技术的使用，与硬件的协调，可以实现控制命令的传输以及上位PC机与控制主机之间的数据。系统的在线监测功能可配置脱机处理，并具有良好的人机界面。在在线监测系统电缆隧道条件和温度分布的测量是直接展示每个收集器的位置和当前的温度值的地图，正常情况下，连接器的颜色是绿色。当一个集热器温度超过设定值时，颜色会变红，它会变成黄色，当其温度图接近设定值，这可以被称为授权许可使用限制适用。在超温报警。由此，对电缆运动的实际场景图可以提供动态描述。在线监测系统可同时显示或打印温度数据的一种形式，从所有的电缆接头混凝土表面温度和温度数据，在相应的时间每个电缆接头三相温度值只能通过输入日期和时间的方法进行检查。此外，每个电缆接头温度值和温度的趋势可以清楚地观察到，在线监测系统可以对系统的运行状态进行实时监测，包括各集、网络运营等方面。在例外情况下，它可以发现并及时采取措施进行维修或修复。此外，监控参数的修改可能随时在线，如设定上限值温度，巡回检查和周期等等。根据电缆的工作环境温度的变化，系统不可能只建立电缆连接器温度警告和报警温度的变化梯度自动演示，还可以自动跟踪环境温度。与帮助的服务平台，管理员还提供如在线监测系统运行状态的更多功能，故障报警，画面切换，印刷形式，分析历史数据，数据存储和在线修改参数。
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3、结束语
本文的创新之处主要体现为如下。本系统以计算机与单片机的串行通信理论为基础，利用强大的数据处理能力的计算机，串行通信技术和GPRS通信，数据采集和数据单片机的监控功能，轴承温度低和抗强电场的总线系统设计，适合于远程监控应用于表面和电缆接头温度。通过一系列的实时监测电缆接头，对电缆过热故障的特征分析，分析和预测的环境温度，可有效防止火灾造成的过热故障，由于电力连接器的绝缘降低环境。硬件设计上都采取了传统的单片机AT89C51，RS-458总线的，和目前流行的GPRS数据传输模块，完成系统的温度检测和温度数据传输一起廉价和可靠。此外，VB通信程序的上位PC机和主控机之间使用的设计以及在线观测系统对电缆接头温度，创造了友好的人机界面，使操作简便。无数的试验和实验是在设计过程中进行。结果表明，该系统更加合理，技术比较先进，传输和通信数据的处理是正确的。它得到了用户的好评是因为它能及时提供故障的位置和检修的指令，并能有效避免重大事故，基本实现了预期的发生。该系统可应用于企业，如电力，冶金，煤炭，港口，实现在线监测的电源连接器的温度。此外，只是稍加改造，可用来监视和控制储粮温度的系统，档案室，图书馆，大型的蔬菜大棚。
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附录C 主要参考文献的题录及摘要
[1]于秀娜,张茜铭。 基于单片机的温度及水位控制系统[J]。 科技资讯,2014,27:25。 摘 要：当前，单片机是设计开发温度控制系统的常用芯片，用以实现温度控制的目的。不过，因单片机中的ROM和RAM存在空间小的局限，所以调试较大的程序具有一定的困难，且还存在其他诸多不足之处，于是，为了完善温度控制系统的不足，本文将提出基于ARM单片机的温度控制系统的设计，在设计过程中运用32位RISC微处理器AT9IRM9200，极限环法自整定PID参数等来进行系统的设计开发。
[2]孙杰,张学军,刘云,鄢金山,史曾录,靳伟,李超新,刘立果。 基于单片机的温度控制系统设计及仿真[J]。农机化研究,2015,04:219-222。
摘 要: 针对电阻炉类烘干设备温度控制系统滞后严重\能源浪费等问题，设计了一种以 单片机为核心，数字温度传感器采集温度信息显示和执行模块为一体的温度控制系统!根据设定干燥的温度范围，主加热系统主要进行加热干燥，控温部分采用较小功率的加热管，辅助加热同时调节干燥温度,系统在软件上仿真，能够实现低温加热高温报警降温，同时可以显示当前温度，随时调整温度范围等功能,该系统具有简单方便适应性强电能利用率高等优点!
[3]林曌。基于单片机的温度湿度监控系统[J]。科技视界,2015,04:182-183。
摘 要：随着单片机技术的快速发展越来越多的控制系统需要单片机完成针对单片机的温度与湿度的监控保证系统的有效实现完成设备可以对进行系统的温度和湿度的检测测量数据分析和检测可以对单片机的温度与湿度进行数据设定当温度或湿度超过系统监控的最大限度的时候系统可以对系统进行有效的室内调节保证整个系统的温度与湿度维持在设定的基础范围内单片机的温度与湿度控制系统需要具有较高的静度具有较低的使用成本较小的体积和重量耗电量较低功能性较强却具有较强的控制能力通过生活中的系统设计解决人们在日常生活中可能遇到的问题从而利用单片记得温度控制和湿度控制保证系统的有效控制本文将针对AT89C51单片机进行温度的监控和湿度的监控认识单片机的温度与湿度控制系统的实际原理。
[4]王雪丽。基于单片机温度控制系统的研究[J]。 电子技术与软件工程,2014,24:264。 摘 要：很多行业中都会用到大量的用电加热设备和温度控制设备。单片机技术具有操作使用方便、结构简单便于维护、灵活性大并且具有一定的智能性等特点，可以精确的进行技术控制，提高产品的质量和性能。
[5]宋慧,王智檀。基于单片机的温度控制系统研究[J]. 电子制作,2014,04:150。 摘 要：本文首先介绍了目前市场上实现温度控制的几种常见办法。最后在重点介绍了采用单片机温度控制系统的硬件电路和软件设计方法。
[6]苏宝林. 基于单片机的水温控制系统设计[J]。高师理科学刊,2014,04:40-42+54。 摘 要：设计以 AT89S51 单片机为核心控制器件，实现了对 1 L 水在 10~70 ℃量程范围内每一点温度的自动控制，并确保设定的温度值在一定时间内保持不变．水的温度由多个数字化温度传感器采集并直接送入单片机进行处理，再由单片机将数据通过液晶实时显示采样的多个温度值，同时求出其平均值并描绘出温度随时间变化的曲线．在温度调整阶段采用单片机控制固态继电器的开合来控制一级、二级制冷系统以及加热系统的启动与关闭，实现对水温的控制，并保证水温的精度为 0.1 ℃．测试表明，本系统功能完善，很好地实现了各项设计指标。
[7]方双莲,李小力。基于ARM单片机的温度控制系统的设计与实现[J]。无线互联科技,2014,05:66。
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摘 要：鉴于目前温度控制系统中使用的单片机存在诸多不足之处,为了完善温度控制系统的功能,本文将提出一种基于ARM单片机的温度控制系统的设计与实现。基于ARM单片机的温度控制系统具有AT9lRM9200微处理器、Red Hat Linux9.0平台、Qt/Embedded版本等的支持,因而可以确保基于ARM单片机的温度控制系统达到高可靠性、高动态性、高稳定性、高控制性的效果。
[8]朱智鹏。 基于单片机温度采集控制系统的设计[J]。 硅谷,2014,17:28+27。 摘 要:在现实生活中，电器或者实验中很多地方都要将温度显示出来，因此温度的采集和显示应用越来越广泛。本设计是事物或者周围环境温度的采集和显示，系统的核心控制器件是 AT89S52 单片机，温度的采集器件是 DS18B20，它可以采集温度值并将信号传递给单片机，可以设置预设值，由按键控制，如果超过预设值则由蜂鸣器报警，再由数码管或者液晶显示器显示输出。
[9]胡汉才。单片机原理及接口技术[M].北京:清华大学出版社，1996。
摘 要：本文以51单片机作为研究对象，以此来实现对温度系统的控制，单片机温度控制系统不仅具有操作简单、灵活性高等优点，同时还可以有效提高被控温度下的相关技术指标。在本文中对单片机温度控制系统中软件设计、硬件组成以及接口电路的设计进行了详细的阐述，并分析了在对温度系统进行控制的过程中单片机控制的应用，从而提出了针对单片机温度控制系统实现可行性和有效性。
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摘 要：本文论述了单片机温度控制系统的硬件电路设计其中对系统的总体结构工作原理转换和转换电路单片机及扩展接口电路键盘及显示等硬件电路作了详细的说明。
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