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通信電源蓄電池溫度監(jiān)測(cè)

發(fā)布時(shí)間:2009-12-03

中心議題:
  • 蓄電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)組成
  • 蓄電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)
解決方案:
  • 電壓、溫濕度采集、溫度采集
  • 模塊之間的通信
  • 數(shù)據(jù)顯示
在通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中,通信電源被稱為通信系統(tǒng)的心臟,電源系統(tǒng)將直接影響通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。美國(guó)APC公司的一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果表明,大約有75%以上的通信系統(tǒng)故障都是由于電源設(shè)備故障而引起的。目前,通信系統(tǒng)電源供電大都是由不間斷的蓄電池提供的,蓄電池溫度過高勢(shì)必影響到電池的工作效率和壽命。因此對(duì)蓄電池的工作溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)具有實(shí)際意義。

系統(tǒng)組成

蓄電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。主要由電壓、溫濕度采集、溫度采集、89S51單片機(jī)、鍵盤控制模塊、顯示電路模塊、通信模塊組成。該系統(tǒng)能完成6組或6組以上通信電池的溫度測(cè)量、1路機(jī)房環(huán)境測(cè)量(溫度、濕度測(cè)量)、2路直流電壓和2路交流電壓測(cè)量,傳輸數(shù)據(jù)距離大于200m。


硬件設(shè)計(jì)

1單片機(jī)選擇

該系統(tǒng)單片機(jī)選用89S51,該單片機(jī)采用0.35新工藝。成本降低,功能提升,與傳統(tǒng)的89C51單片機(jī)相比主要具有以下特點(diǎn):
(1)功能增多,性能有了較大提升,價(jià)格基本不變;
(2)ISP在線編程功能;
(3)最高工作頻率為33MHz,計(jì)算速度更快;
(4)具有雙工UART串行通道;
(5)內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器;
(6)雙數(shù)據(jù)指示器;
(7)兼容性強(qiáng),向下完全兼容51全部子系列產(chǎn)品。

2溫度傳感器的選擇及其與單片機(jī)的連接

溫度采集選用DS18B20,DS18B20具有獨(dú)特的單總線接口方式,通過串行通信接口(I/O)直接輸出被測(cè)溫度值接口方式,CPU只需一根端口線就可與DS18820實(shí)現(xiàn)雙向通信;在使用中不需要任何外圍元件;內(nèi)含寄生電源,既可采用寄生電源,也可由VDD直接供電;允許電壓范圍是3.0~5.5V,進(jìn)行溫度/數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)的工作電流約為1.5mA,待機(jī)電流僅為1μA,典型功耗為5mW;溫度測(cè)量范圍為-55~125℃,在0~85℃之間,誤差小于0.5℃;支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個(gè)DS18B20可以掛接在一根總線上,可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫;具有負(fù)壓特性,當(dāng)電源極性接反時(shí),溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。
DS18B20和單片機(jī)的連接如圖2所示,由VCC直接供電,連接一個(gè)4.7kΩ左右的上拉電阻,DQ直接連到單片機(jī)的P1.0口上。



CPU對(duì)DS18B20的訪問流程是:對(duì)DS18B20初始化即ROM操作命令、存儲(chǔ)器(包括便箋式RAM和E2PROM)操作命令即數(shù)據(jù)處理。單總線上所有處理都從初始化開始,初始化時(shí)序由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和一個(gè)或多個(gè)從機(jī)發(fā)出的應(yīng)答脈沖組成。主機(jī)接收到從機(jī)的應(yīng)答脈沖后,說明有單總線器件在線,主機(jī)就可以開始對(duì)從機(jī)進(jìn)行ROM命令和存儲(chǔ)器操作命令,使DS18B20完成溫度測(cè)量并將測(cè)量結(jié)果存人高速暫存儲(chǔ)器中,然后讀出此結(jié)果。[page]

3交、直流電壓以及機(jī)房溫濕度的測(cè)量

直流電壓、交流電壓以及機(jī)房溫濕度的測(cè)量選用TLC1543,TLC1543為10位11通道的A/D轉(zhuǎn)換器,與單片機(jī)的連接如圖3所示。機(jī)房環(huán)境測(cè)量(溫度、濕度)采用JWS溫濕度變送器,輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)0~5V直流電壓信號(hào);直流電壓的數(shù)據(jù)采集經(jīng)電阻分壓后直接送至A/D轉(zhuǎn)換器,交流電壓的采集經(jīng)分壓整流后也直接送至A/D轉(zhuǎn)換器。

4顯示電路設(shè)計(jì)

溫度顯示采用6位LED,與單片機(jī)的連接如圖4所示。顯示模塊由8279鍵盤、顯示接口芯片和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路組成。8279的掃描線SLA~SLC在掃描過程中,可將芯片內(nèi)部顯示單元的內(nèi)容送到輸出數(shù)據(jù)線OA0~OA3和OB0~OB3掃描線經(jīng)74HC138譯碼,作為多位LED數(shù)碼管的位選線,通過74LS04反相后,再經(jīng)過位驅(qū)動(dòng)芯片,用于對(duì)不同的數(shù)碼管進(jìn)行位驅(qū)動(dòng)。同時(shí),用OA0~OA3和OB0~OB3送出的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)地驅(qū)動(dòng)每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)顯示段,使6個(gè)數(shù)碼管輪流驅(qū)動(dòng)發(fā)光。驅(qū)動(dòng)芯片采用SN75491和SN75492,分別驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的段和位顯示,保證6位數(shù)碼管都被點(diǎn)亮?xí)r需要的最大電流。


5通信模塊設(shè)計(jì)

為了滿足數(shù)據(jù)傳輸距離大于200m,通信采用75LBC180全雙工485芯片,單片機(jī)通信電平和計(jì)算機(jī)電平的轉(zhuǎn)換采用MAX232完成,如圖5所示。MAX232芯片是專為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5V單電源供電。另外。RS232到RS485的轉(zhuǎn)換可采用專用的轉(zhuǎn)換器,如BOK-60或ATC-160A無源轉(zhuǎn)換器。


軟件設(shè)計(jì)

蓄電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、外部中斷子程序、顯示子程序等。圖6是該系統(tǒng)的主程序流程圖。用于完成對(duì)DS18B20的調(diào)用、中斷管理、測(cè)量溫度值的計(jì)算及溫度值的顯示等功能。主機(jī)89S51首先復(fù)位脈沖使信號(hào)線上所有的DS18B20芯片都被復(fù)位,接著發(fā)送跳過ROM操作命令,激活在線的所有DS18B20,然后系統(tǒng)轉(zhuǎn)人中斷處理流程,完成溫度轉(zhuǎn)換,讀取等工作。外部中斷子程序完成對(duì)溫度測(cè)量數(shù)據(jù)的讀取,顯示子程序完成液晶顯示器的初始化及顯示溫度值。



基于89S51和DS18B20的通信電源蓄電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),接口簡(jiǎn)單,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路,與傳統(tǒng)裝置相比,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,可靠性和測(cè)溫精度高,功耗低,應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)。
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