基于AT89C51单片机的温度监控系统外文翻译资料

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基于AT89C51单片机的温度监控系统

HongLi Zhu LiYuanBai

1.College of Informationa, Henan University of Technology , Zhengzhou , 450052,China; 2. College of Informationa, Henan University of Technology , Zhengzhou , 450052,China zhl780221@163.com

摘要

针对电缆接口在线实时测温的问题，设计了一种基于AT89C51单片机的检测报警系统。本系统的硬件电路由集热器、控制主机和PC.通过收集、关键课程存储、转换和传输，电缆接头的温度数据传送到实时显示和报警，实现了检测与报警电缆接口，有效避免了火灾的发生。

1. 简介

在输电的实际过程中，在每100米左右的距离处长距离的电缆线路装备一个电缆接口[ 1 ]。在众多电缆接口中，内部和外部故障容易发生的电缆火灾约占电缆事故总数的50%以上。事实上，电缆接口故障的发展是一个渐进的过程。为了有效避免电气灾害的发生，一个电缆接口的实时温度监测的方法，对每个接口的准确和全面的服务计划和确定的工作状态，可以保证电力传输的安全。

该温度监测报警系统以电缆连接器为核心，以AT89C51单片机为核心。三个整个系统的主要组成部分分别是温度参数采集、转换、温度数据传输及数据集中显示与处理。

1. 系统的设计

该系统由上位PC机、主机控制机和温度采集器[2]组成。从结构上讲，整个系统可分为三个层次：上位机由上位机系统构成上位机监控系统，由AT89C51单片机构成的主控机控制层和采集器的一个测量电平组成。上位机通过GPRS与主机控制数据交换。该系统是由一台PC机和若干个集热器组成的主从结构，通过RS-485通信网络，可以远距离传输数据。系统的结构如图1所示。

图1.系统结构图

该系统上位ＰＣ机定时向主机控制机发出读取温度数据的命令。在收到这些命令之后，主机将返回从收集器读取的前数据并保存在SRAM中。完成传输后，主机控制机也发出了读取温度的命令给每个收集器。一旦收集器接收到它们，保存在收集器SRAM中的数据将被送回主机控制机，该主机将接收并更新相关位置的原始数据。在这个对应间隙收藏家不断读取最新的温度值，以准备实时读取命令的主机。数据的所有命令和传输都制定了严格的通信协议，采用了不同的检查方式，大大提高了传输过程的可靠性。

1. １温度采集器

该采集器主要由单片机AT89C51、测温口电路、通信电路、DS18B20传感器的注册与预约电路、存储器电路和温度传感器六部分3部分组成。收集器的结构图如图2所示。

图2.集电极结构图

通过选择温度测量端口的电路，单片机可以控制温度传感器DS18B20采集温度。在外部存储器SRAM中首先保存的温度数据将在任何时候被送回主机控制机。

温度传感器采用数字DS18B20温度采集器。DS18B20可提供温度值为9到12位的数字，并具有用户可编程温度的警告功能，无波动性。通过单总线连接可以从DS18B20发送或输出信息，因此只有连接一条线才能满足需要。在写入和读取和完成温度变化的电源可以由数据线本身，而不需要外部电源提供。因为每个DS18B20只有唯一的序列号，所以许多DS18B20可能存在于单总线上。在设计过程中，各电缆并联数十个温度采样点，构成串联线路的工作形式。该单片机发出的温度信号为数字信号，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器件的切换开关。CD4051共8个组，负责控制一个单总线在3-8译码器通过单片机的地址线协调负责选择CD4051渠道。在设计中，每个收集器使用2片CD4051可以控制16组单总线。此外，每个采集器都有信道扩展套接字，可以将信道扩展到64组，完全满足实际需要。

DS18B20注册端口电路完成新温度传感器的登记和预定。在开启系统和工作之前，每一个DS18B20必须先注册或预约，使单片机记录其64位串行码，以便在温度测量时才能识别。因此，登记本港，首先是由DS 18b20teperature传感器将在每个收集到微控制器设计。通过键盘建立一个逻辑地址，单片机可以读出它的串行代码，然后将它们存储在SRAM的相关单元中，以便在读取或写入传感器时使用它。

与此同时在收集一张32K非挥发性SRAM DCM0256也扩展为用于存储DS18B20采集多点温度数据的64位串行码的数据存储。该存储器的特点是存取速度快，在停电的情况下不丢失数据，实现了系统的实际要求。

通信模块是系统实现多机间远程传输和通信的关键。因为所需的电缆接头温度测量数据传输距离一般超过几公里，通信模块通常采用RS-485通信接口具有干扰抑制能力利用平衡传输和差分接收。此外，接收器具有高灵敏度，可检测的最低电压200mV，因此传输的信号可以得到数公里之外的恢复。

2.2 主机控制机

图3是主控机的结构图，主要包括通信电路、存储器电路和显示电路。

图3.主控机图

主机控制机的主要任务是读取和保存采集器的温度数据，然后送到上位机，便于分析、演示和用户查询。因此，主机控制机实际上是一个具有存储器和通信功能的处理器。由于上位机可以与采集机和上位机进行数据交换，所以通信选择电路可以用来改变主机控制系统中单片机的串行工作。

主机控制机与收集器之间的数据传输选择RS-485通信方式。主机控制机最多可连接256个集热器，因此RS-485总线的应用能够实现由许多连接收集器构成的分布式系统。

主机控制机与上位机的连接采用GPRS（通用分组无线业务）。GPRS通信是一种将现代无线通信技术与信号采集技术、计算机网络技术相结合的高新技术系统，在高速、在线、实时传输的过程中，价格低廉、效率高、应用广泛。更重要的是，它可以为用户提供高效、经济、安全和实时的监测方法，当基于GPRS通信网络的IP数据包传输数据时，主机通过RS-485总线连接到GPRS调制解调器，也与GSM基站对应。但不同于电路交换或数据通话，GPRS数据组传递给基类中的SGSN节点，没有连接在网络语音网关支持节点GGSN，SGSN和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，互联网可以直接用来完成传输。

2.3 上位机管理系统

本系统的管理软件是在Windows XP环境下用VB语言开发完成的。VB语言因其丰富的图形界面、良好的控件集成速度、开发周期短、效率高等特点，非常适合本系统软件的开发。系统软件的功能结构图如图4所示。

图4.系统软件结构

在数据传输过程中，采用异步串行通信技术，与硬件相结合，可以实现上位机与上位机之间的控制命令以及上位机之间的数据传输。系统的在线监测功能可离线配置，并具有良好的人机界面。在在线观测系统中，设计了电缆隧道状态图和测温分布图，直接显示各采集器的位置和当前温度值，在正常情况下，连接器的颜色为绿色。当一个收集器的温度超过设定值时，颜色会变红，当它的温度值接近设定值时，它会变成黄色，这可以称为超过温度的警告。由此，可以提供电缆运动的实际场景的图形动态描述。如图5所示。

图5.电缆隧道状况图及测温分布图

在线观察系统还可以用表格显示或打印温度数据，如图6所示。

图6.温度测量报告

从所有电缆接头的混凝土温度图中，只需输入日期和时间就可以检查出相应时间的每个电缆接头的表面温度和三相温度值。此外，每个电缆接头的温度值和温度的趋势，可以清楚地观察到，虽然它的温度曲线，如图7所示。

图7.温度曲线

由于曲线图可以分别使用年线、月线、日期线和时间线绘制任意连接器的曲线，该图不仅可以监测连接器的实时温度，还可以分析接头的温度趋势。这个效果很好。

在线观测系统可以对系统的运行状态进行实时监控，包括各采集器和网络的运行情况等。在异常情况下，可以及时发现并采取措施进行维修或修理。此外，监测参数可以随时在线修改，如温度上限设定值，巡回考试周期等。根据电缆工作状态的温度变化，系统不仅可以建立电缆接头报警温度和报警温度变化梯度的自动演示，还可以自动跟踪环境温度。在服务平台的帮助下，管理员还提供了在线监测系统运行状态、故障报警、图片切换、打印表格、历史数据分析、数据存储、在线修改参数等功能。

1. 结束语

本文的创新之处主要体现在以下几个方面。该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，对串行通信技术和GPRS通信、数据采集和数据的微控制器的监控功能，轴承温度低和抗强电场的总线系统的设计，适用于在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，利用VB在上位机与上位机之间的通信程序设计，以及对电缆接头温度的在线观察系统，创造了友好的人机界面，使操作方便。在设计过程中进行了大量的试验和试验。结果表明，该系统较为合理，技术比较先进，通信数据的传输和处理准确。由于它能及时提供故障和检修指示的位置，能有效避免发生严重事故，一般达到预期的效果，因此得到了用户的好评。该系统可应用于电力、冶金、煤矿、港口等企业，实现对电源连接器温度的在线监测。

而且，只要稍加改造，就可以代替粮库、档案室、图书馆、大棚大棚中的温度监控系统。

1. 参考文献

[1]程水红.绝缘检查和电子电力设备诊断[M].中国电力出版社.2001

[2]王勇阴.基于AT89S51的电能计量系统.微计算机信息.2006（29）.第15-18页

[3]杨国富.电缆测温智能测控系统软硬件设计.江苏电器.2005（5）.第20～21页

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