以at89s52单片机和ds18b20单总线数字温度传感器为核心,可对多点的温度进行实时巡检的设计方案。各检测单元能独立完成各自功能,同时可根据下位机的指令对温度进行定时采集,测量结果不仅能在本地实时显示,且在越出警戒值时断开继电器;并在必要时可利用单片机串行口,通过rs-485总线及通信协议将采集的数据传送到上位机,同时进行存档、处理。
目前单片机被广泛应用于温度检测和温度控制中;同时单片机控制可控硅触发信号也成为今后发展趋势。因此,设计了基于atmel公司的at89s52控制系统和数字温度传感器ds18b20的温度测量进行现场温度采集。温度值既可送回主控pc进行数据处理,由显示器显示;也可由下位机单独工作,实时显示当前各点的温度值,并对各点进行控制。下位机采用单片机基于数字温度传感器ds18b20系统。
1 方案论证
多点温度检测系统中,一般具有测量点多、布线分散、环境复杂等特点,如若选择普通的温度传感器,为了将最终的检测信号送回计算机处理,需要经过a/d转换电路和接口电路,才能将所检测到的模拟信号转变为数字信号,再加上复杂的环境、较远的传输距离等因素,使得多点温度检测系统的稳定性和可靠性较低。因此,设计了一种性能优良的多点温度检测系统,其关键是温度传感器和主控单元的选择与设计。
1.1 传感器选择
在先前的多点温度检测系统中,传统的温度传感器一般将所采集到的模拟信号作为信号源,在a/d转换后进行远距离的传输,这便导致了精度相对较低。本设计采用数字温度采集芯片ds18b20采集信号,直接输出数字信号,便于主控电路处理和控制,避免了传统温度传感器的缺点及复杂的外围电路。此外,ds18b20性能稳定,仅采用了单总线的数据传输,在0~100℃时,最大线形偏差0.7 v,vce≈0 v,三极管集电极和发射极会饱和导通;当继电器不吸合时,2003ic13脚为高电平,随即导通三极管,而导通的三极管处于接地状态。锋鸣器一头接地另一头接12 v所以会报警。反之,当继电器吸合时,2003ic13脚会是低电平,则不会导通三极管,而三极管是悬空状态,因此锋鸣器不会报警。
总体上本方案中所设计的报警电路较为简单,由一个自我震荡型的蜂鸣器来进行报警,该蜂鸣器是通过uln2003电流放大ic来控制,当检测系统检测到温度达到一定的上界时,报警及控制电路开始工作。先由软件控制单片机的p0.7脚发高电平,通过ic2003的13脚驱动继电器工作,二极管d5反向续流,抑制浪涌,一般选1n4148即可。继电器触点吸合廷时一个机器周期,然后再由软件控制单片机的p0.7脚发低电平;此时2003ic13脚为高电平,极管集电极和发射极会饱和导通,从而使锋鸣器报警。
2.4 通讯接口的设计
考虑到本设计通信距离>100 m的适用要求,在系统中选用rs485。max485是由maxim公司生产的一种低功率rs485接收发送器,其是将ttl电平与rs485标准电平相互转换。由于本系统的通信采用rs485标准,因而,在硬件电路中采用max485芯片。该芯片能驱动32个接收器件,因此可达到多个检测器的设计要求。
3 结束语
设计了基于at89s52单片机和ds18b20单总线数字温度传感器的多点温度检测电路。该系统能根据下位机的指令对温度进行定时采集,测量结果不仅可本地实时显示,且能在越出警戒值时断开继电器;并在必要时利用单片机串行口,通过rs-485总线及通信协议将采集的数据传送到上位机。该系统性能强大、功能完整,具备良好的应用价值。
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