铁路低压配电温度检测系统设计

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇铁路低压配电温度检测系统设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：在铁路配电设备运行过程中，配电设备经常发热，要用到温度的检测及控制，温度是配电过程中普遍重要参数之一。本设计利用单片机at89s51组成的温度控制系统，从硬件和软件两方面介绍了单片机温度控制系统的设计思路。它可以实时的显示和设定温度，实现对温度的自动控制，当温度值超出上限时自动报警，实现了系统结构简单、性能可靠、控制精度高。

关键词：铁路配电；at89s51；ds18b20；温度探测控制

随着铁路配电技术发展和需要，测温技术也在不断地改进和提高。由于测温范围越来越广，根据不同的要求，又制造出不同需要的测温仪器，现实社会发展的许多情况下需要测量温度参数。

1 电路的总体方案设计

本文的主要工作是研究与设计一种基于at89s51的温度检测系统，使之应用于铁路电力配电柜及箱变式变压器等配电方面，在实用中具有非常广阔的应用前景。

该温度测量系统，实现对温度的实时测量与显示，具有温度超限报警功能等。系统包括硬件设计和软件设计两部分。硬件设计部分包括单片机控制芯片，温度测量电路，温度显示电路，报警电路和温度控制电路，软件设计部分包括相应信号采集与处理程序及单片机接口子程序等，实现实时测温、显示、控制与报警功能。

温度控制系统采用at89s51八位机作为微处理单元进行控制。采用4个键把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器，还可以通过键盘完成温度检测功能的转换。温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相比较来控制温度控制器。

2 温度检测系统的硬件设计

2.1 时钟（晶振）电路

时钟电路就是提供单片机内部各种操作的时间基准的电路，没有时钟电路单片机就无法工作。此次设计中，我们采用由内部方式产生时钟的方法形成时钟电路。

内部方式：在xtal1和xtal2端外接石英晶体作定时元件，内部反相放大器自激振荡，产生时钟。时钟发生器对振荡脉冲二分频，即若石英频率fosc=6mhz，则时钟频率=3mh2，因此，时钟是一个双向信号，由p1相和p2相构成。fosc可在2mhz-12mhz选择。小电容可以取 30pf左右。

2.2 ds18b20总体简介

ds18b20内部结构主要由四部分组成：64位光刻rom，温度传感器，非挥发的温度报警触发器th和tl，高速暂存器。

2.3 ds18b20接口电路

在硬件上，ds18b20与单片机的连接有两种方法，一种是vcc接外部电源，gnd接地，i/o与单片机的i/o线相连；i/o口线要接5kω左右的上拉电阻。我们采用的是这种连接方法，把ds18b20的数据线与单片机的13管脚连接，再加上上拉电阻。

2.4 键盘接口电路

本系统有重新设定上下限的功能，故需要键盘来键入。我们采用4个键的键盘通过按下不同的按键可实现实时显示温度和刷新温度限值。

用at89s51的p2口接4个键键盘，以p2.1-p2.4接k1-k4键，无按键按下时，p2.1-p2.4处于高电平状态，有键按下时，与k1-k4对应p2.1-p2.4的电平状态为低。键盘输入的信息主要进程是：

（1）单片机通过中断查询的方式检查p2.0-p2.4是否有处于低电平状态的，若有，则判断为有键按下；（2）由于单片机端口与4个按键有对应关系，故通过判断哪个端口处于低电平状态，则说明相应的键是按下的。

2.5 温度控制电路和报警电路的设计

温度检测系统由ds18b20采集的温度信号，转换输出与某温度值相对应的二进制8位bcd码，传输给at89s51单片机，经其计算、转换出的实测温度值与设定上限值比较，若温度值超限，则单片机控制蜂鸣器，使它发出报警声，若是高于上限值就启动制冷器，使温度恢复到正常范围，从而实现了报警、控制功能。

2.6 显示电路的设计

根据显示内容和方式的不同可以分为，数显lcd，点阵字符lcd，点阵图形lcd在此设计中我们采用点阵字符lcd，这里采用常用的2行16个字的1602液晶模块。

温度检测系统中，at89s51单片机的并口p0与lcd1602的8位双向数据线相连接，通过并口输入或输出数据或指令，从而实现温度显示功能，基本操作时序如下。

读状态输入：rs=l，rw=h，e=h 输出：db0～db7=状态字

写指令输入：rs=l，rw=l，e=下降沿脉冲，db0～db7=指令码

输出：无

读数据输入：rs=h，rw=h，e=h 输出：db0～db7=数据

写数据输入：rs=h，rw=l，e=下降沿脉冲，db

0～db7=数据

输出：无

把8根数据线和p1口连接，把3根控制线和p3.5、p3.6、p3.7连接。给vcc端加上+5v的电压，gnd端接地。vee端的驱动电压不要过大，要调节滑动变阻器使vee在0.7伏以下显示器才能工作。

3 系统的主程序设计

主程序是系统的监控程序，在程序运行的过程中必须先经过初始化，包括键盘程序，中断程序，以及各个控制端口的初始化工作。系统在初始化完成后就进入温度测量程序，实时的测量当前的温度，并与设定的报警温度上限值进行比较，信息通过lcd显示出来。程序中以查询的方式来重新设定温度的上限。根据硬件设计完成对温度的控制。按下4个键键盘上的k1键可以显示设定好的温度上限，按下k2键可以重新设定温度下限。系统软件设计的总体流程图如图1。

参考文献

[1]何立民.mcs-51系列单片机应用系统设计，第一版[m].北京航空航天大学出版社，1993，19-24.

[2]沙占友.集成温度传感器原理与应用[m].北京：机械工业出版社，2002，84～95.