楊帆 許衍彬

【摘 要】本設計系統(tǒng)采用多路數(shù)字式溫度傳感器DS18B20和STC90C516RC+單片機為核心構成多路溫度巡檢儀，對4路溫度信號進行實時在線智能巡回檢測，同時該系統(tǒng)具有告警溫度限值設定、溫度報警與數(shù)據(jù)顯示等功能。該儀表的工作原理主要是：四路DS18B20溫度傳感器從不同點測量實時溫度，并將轉換后的數(shù)字量傳送到單片機，由單片機對溫度信號進行處理，并與系統(tǒng)設置好的警戒溫度值進行比較，同時送到液晶顯示屏LCD1602進行實時顯示，當檢測到的溫度高于或低于設置的溫度上下限時，發(fā)出聲光警報。本設計的軟件部分，主要對硬件電路各部分的程序進行模塊化設計，從而通過與硬件系統(tǒng)的結合完成溫度的實時測量與控制。

【關鍵詞】DS18B2;溫度設定報警;智能溫度巡檢儀

1 引言

目前大多數(shù)作息時間控制器大多數(shù)是定點打鈴、人工校時。雖然用人工的方法在一定程度上解決了打鈴時間段多不好控制的問題，但畢竟人工打鈴的效率不高，操作也不便，造成人力資源的大大浪費。單片機之所以成為自動化領域、其他測控領域和工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的器件，是因為它的性能強、體積小、信用度高、開發(fā)用時短和成本低等優(yōu)點。單片機在新一代智能控制系統(tǒng)的問世中起到了無比重要的作用。以單片機等芯片設計的學生作息時間控制系統(tǒng)不僅能體現(xiàn)節(jié)省人力資料、智能化控制等方面的優(yōu)勢，而且還能提高學校的科學管理水平，節(jié)省開支，做到真正的智能化、效率化。所以，專業(yè)以及業(yè)余電子設計人員研究全自動窗簾機的熱門課題便是時控式全自動窗簾機。按照以上內(nèi)容來說，設計這個方案的材料，我會選用大部分人都有能力使用的紅外遙控發(fā)射芯片，單片機和時鐘芯片。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1硬件總體結構

作為新型電機的一種┈直流無刷電機，機電一體化和它結合以后，所以具有動態(tài)響應激烈、耗時短、高熱容量和高可靠性等各方面的優(yōu)勢，而且長壽命、低噪聲和低成本等方面也是其它的優(yōu)勢。從現(xiàn)階段來看，隨著不斷地有新材料技術的出現(xiàn)，直流無刷電機的發(fā)展也由此可知獲得了良好的契機。目前無刷電機的各方面的應用已經(jīng)遍布各種各樣的領域，辦公自動化和工廠自動化等方面就比較的需要小功率直流無刷電機，例如家用電器或者是外設復印機等等。所以說，無刷電機目前正在快速地取代傳統(tǒng)電機的地位。

2.2系統(tǒng)硬件的選擇

選取具備永久磁鐵功能的直流無刷電機轉子，因為氣隙磁通一般在常值范圍內(nèi)上下波動，由此可知在恒轉矩運行狀態(tài)能夠發(fā)揮出絕大優(yōu)勢，當處于恒功率運行狀態(tài)時，雖然直流無刷電機在進行強弱控制環(huán)節(jié)中很難通過轉變磁通的方式來改善，但想要得到弱磁控制的好的效果可以嘗試進行控制方面技術的改進。稀土永磁材料在產(chǎn)生氣隙磁通方面效果凸顯，最終，檢索轉子的半徑的大小得到了有效地改善，一樣也完善了轉自的轉動慣量的質(zhì)量問題，所以，當伺服驅(qū)動系統(tǒng)達到靜態(tài)特性或者高動態(tài)響應兩大性能狀態(tài)后，交流伺服電機和直流伺服電機在功能上就遠不及直流無刷電機?，F(xiàn)階段，直流無刷電機的發(fā)展已遍布全國的各個領域并且不斷的加深，尤其是在家用電器、航空航天等重要領域已得到大量應用與發(fā)展。

2.3顯示模塊的對比

水溫控制在生產(chǎn)中及生活中都發(fā)揮著重要的作用，如一些現(xiàn)代化車間里，生產(chǎn)特殊要求產(chǎn)品加工需要在一定的溫度下才能進行，水產(chǎn)養(yǎng)殖中，也要對水的溫度進行嚴格的控制，才能確保達到最好的效果，在家居生活中，我們同樣離不開水溫的控制，如電熱水器，自動飲水機等，都要用到水溫控制系統(tǒng)。實現(xiàn)水溫控制的方法有很多種方法，如單片機控制，PLC控制，模糊控制等，而其中用單片機實現(xiàn)的水溫控制系統(tǒng)，設計科學合理，成本較低，制作過程簡。

2.4鍵盤的設計

編碼式鍵盤除了按鍵之外，還包括了產(chǎn)生鍵碼的硬件電路等。當外部機械操作按下一個鍵，編碼式鍵盤能此方法的核心為ATC90C51單片機，溫度采集利用了溫度傳感器DS18B20來操控進行實現(xiàn)的，加熱和制冷全部都是由繼電器來控制的，以便能夠達到電路既簡單又可靠的目的。而編程靈活，控制簡單是單片機本身就所具有的特點，所以該系統(tǒng)在溫度控制和顯示的方面，能夠很容易的完成。設計中，會涉及到很多算法和控制的精度，都可以通過編寫軟件編程來得以實現(xiàn)。搭造一個控制器，讓其對PID進行控制，該控制器，采用運放等模擬電路來完成。而對于水溫的控制，利用這種模擬方式也是可以實現(xiàn)的。但是對于附加顯示、溫度設定等功能，還是要附加許多的電路，這樣就顯得比較麻煩并且不便利。

3 系統(tǒng)的軟件仿真與調(diào)試

3.1溫度顯示

我們之所以能夠以變頻器來設定，是因為一般變頻器將不同的頻率輸出設端子，在使用不同的頻率輸出來管理控制端子。能夠?qū)崿F(xiàn)電機的開始和結尾的管理和輸出頻率的改變網(wǎng)。管理不同電機的轉速能夠確定變頻器輸出快慢的開關位置。當它的頻率或者快慢出現(xiàn)一些固定的數(shù)據(jù)時是因為變頻器控制端子預先設定了輸出頻率，所以無級平滑調(diào)速異步電機未能實現(xiàn)。

3.2報警控制

直線或角的位移變化會根據(jù)傳感器動作的變化而變化，然后線圈的電感量也會因此改變。電感傳感器的內(nèi)部結構是固定的，當位移輸出量改變，隨之線圈磁路幾何尺寸也會改變，所以導致其電感量變化的變量是位移輸出量。要是需要與位移輸出量成正比的電流或電壓輸出，那就要把測量電路與線圈相連，然后激勵電源工作。

3.3電路仿真設計

在此裝置被裝好后，靈敏度可能不準，可以用螺絲刀對其更正，檢測的距離也需要在此時擁有準確的數(shù)值。在檢測的時候，如果白色共檢出現(xiàn)在了光纖頭的下面，那么動作顯示燈就會變亮，說明該檢測部分有工件，如果黑色共檢出現(xiàn)在光纖頭下面，那么動作顯示燈不會亮起，說明這個光線是由光電開關調(diào)試完成的。

3.4仿真分析

如果想要利用一種開關來檢測位置變換，磁控接近開關最為合適，其是一種非接觸式的檢測開關，并且具有不會破壞被測對象速度較快。磁控接近開關工作原理如下：在磁性物體在靠近磁控開關的瞬間使得磁控開關因為被磁化從而讓接點連接在一起，最后接通回路。

在本設計中采用的是來自上海雙旭電子有限公司的D-C73磁性開關，并安裝磁性物體固定住在氣缸的活塞桿上，然后在缸筒外表分別安裝磁控開關，根據(jù)以上操作就可以識別各是否到極限位置。在實際操作時，采用共陰接法，棕色線接PLC輸入端，藍色線接公共端。制造商把它的不同的規(guī)格和功能發(fā)展的很廣，而它的簡單易做，更是受歡迎的主要原因。結構簡單、輸出力穩(wěn)定、行程可以自選是氣缸的優(yōu)點，由于它使用的壓縮空氣交替作用在活塞上完成伸縮運動，壓縮空氣的有效面積較小在回縮時所以相比較伸出時產(chǎn)生的推力來說產(chǎn)生的力較小。

4 結論

本測量系統(tǒng)溫度控制器結構簡單、測溫準確，具有一定的實際應用價值。另外本設計還可以預留的單片機的管腳，通過外接電路擴展做到進一步的對溫度現(xiàn)場進行控制，包括外接制冷和加熱裝置實現(xiàn)對現(xiàn)場溫度的調(diào)節(jié)。經(jīng)過對設計內(nèi)容的多次調(diào)試仿真和完善，本設計基本符合課題下達前期指導老師任務書的設計要求。

本設計從確定初期就以其應用性比較強的特點，該設計可以應用在倉庫、大棚、機房等場合的溫度采集與控制。創(chuàng)新點是憑借單片機STC90C516成功設計了智能型多路溫度巡檢系統(tǒng)，并且做到了實時監(jiān)控，各位置實時報警，并通過Proteus軟件仿真和實物的調(diào)試驗證了方案的可實施性。

參考文獻

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