西安工程大学本科毕业设计（论文） 摘 要 电力变压器是电力系统中的重要设备。当内部发生故障时，表现为三个线包温度升高。为了保护变压器，保障供电系统的安全，可靠运行，需要对变压器的三个线包温度进行监控，高压时报警，超温时跳闸。智能变压器温度控制器是以8位单片机 AT89C51 为核心，采用四个 PT100 传感器，并将其直接插入变压器线组包，对三相温度进行测量和控制，同时对环境温度进行测量和控制。最后将三相绕组温度转换成 2-20mA 变送信号输出。当风机有故障时，控制器还可以发出故障报警信号和保护信号，以确保变压器和其他设备的安全运行。 AT89C51 是在MCS-51单片机的基础上精心设计的最新型的高性能八位单片机。 AT89C51 是一种低损耗，高性能， CMOS 八位微处理器，片内有 4K字节的在线可重复编程快擦快写程度存储器。能重复写入 /擦除 1000万次，数据保存时间为十年。它的通信为串行通信，采用标准的 RS-485接口技术。 RS-485采用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线总线标准具有很多优点支持多节点，远距离和接收高灵敏度等。本文主要讲述此种智能控制器的设计原理，工作流程，主程序以及 RS-485的通信协议 等。 关键词 温度控制，温度检测， AT89C51,RS-485标准总线 西安工程大学本科毕业设计（论文） ABSTRACT Electric power transer is an important equipment in the electric power system. When having troubles , it shows that the temperature of the transer , ensure the power supplys safe,and credibility processing, it needs control the transers three points temperature.When high temperature, give a slip.The aptitude transer and temperature controllers hard core is the signal chip AT89C51 which is 8-bit, use four sensors PT100,and put the sensors into the transers line groups, to control and measure the three points temperature and the environment temperature. At last it will be out with a kind of transation signal, which is from 4mv to 20mv. When fans have malfunctions , controller can give trouble alarm signals and protect signals , to ensure trans and other equipments safely working. AT89C51 is a SCM, which is short-wastage, high-powered . AT98C51 have a 4K-byte extent memorizer, which can write again in line, can lasered quickly , and write or erasure 1000 times. It can store date ten years . The communication of this controller is serial and RS-485 interface technical. RS-485 use the transceiver , which is balance sent and difference receive. Compared with RS-232 , RS-485 has many advantages. Such as sustaining many nodes 32 nodes, long distance and incept higher delicacy, and so on. This paper will introduce the design principle, working precessor and communicate agreement of RS-485. KEY WOEDS temperature controlling, temperature testing, AT98C51, RS-485 standard criterion bus西安工程大学毕业设计（论文） 1 目录 第 1章 绪 论 1 1.1 研究背景 1 1.2系统概述 . 1 1.3论文完成的工作 . 2 第 2章 智能控制器的硬件设计 . 3 2.1 智能控制器的功能及工作原理 3 2.1.1功能 . 3 2.1.2工作原理 . 4 2.1.3 技术条件 . 5 2.2智能控制器的工作原理图分析 . 5 2.2.1核心部分（ AT89C51） 6 2.2.2 看门狗及掉电保护 . 9 2.2.3测温部分 12 2.2.4温度传感器 14 2.2.5 温度检测部分 15 2.2.6人机交换部分 17 2.2.7温度控制部分 18 2.2.8 电源部分 20 第 3章软件的设计 . 22 3.1软件 组成 23 3.2 基本功能 . 23 3.3程序流程 24 3.4初始化模块 24 3.6中断模块 27 3.7通信模块 29 3.7.1通信中断流程图 29 3.7.2通信主流程 30 西安工程大学毕业设计（论文） 2 3.7.3通信主程序流程图 31 第 4章 RS-485现场总线章 结 论 . 34 参 考 文 献 35 致 谢 错误 未定义书签。 附录 原理图 37 附录 PT100分度表 40 附录 程序 43 西安工程大学毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪 论 1.1 研究背景 电力变压器是电力系统中重要的一次设备，在发、供电企业和用电单位之间起着桥梁作用。变压器在能量的传输和转换过程中，由于个线圈电流的流动和电磁场的存在会产生电能损耗，消耗一部分电能，这部分损耗主要转化为热能，以传导、对流和热辐射的散热方式自发热点向外传递，最终扩散到大气中。这些热能传递在过程中会引起变压器各部位温度不同程度的升高，电力变压器温度与其自身容量、损耗参数、冷却方式、负载大小以及运行环境等密切相关。 变压器智能化温度控制器由传感器、单片机温控仪及相应的输出继电器所组成。通过铂电阻测取变压器被测点的温度 ，经与温度监控仪内部所预设定温度比较后，输出控制风机继电器触点、超温报警继电器和超温跳闸继电器触点的开合，实现对变压器绕组温度的监控，防止变压器因过热而损坏，保证变压器的设计使用寿命。 1 1.2 系统概述 此智能温度控制器是一台智能化自动化于一体的性能稳定的温度控制器。是利用先进的单片机（ 89C51）进行温度测量和控制的装置。主要用于变压器、电力开关柜、箱式变电站等设备的温度及防过热保护，保护电力设备无人值守时完全可靠运行。有效地解决了过热及故障问题，保障设备安全运行，避免意外事故发生，节约人工成 本，符合自动化的发展趋势。智能变压器温度控制器以先进的单片机为控制核心。采用 pt100铂热电阻温度传感器，并将其直接插入变压器绕组线包，对其三相温度和环境温度进行测量和控制，并实现循环数字显示变压器三相绕组温度及最高温度显示，同时输出温度模拟信号（ 4 20mA），若传感器断线或短路，控制器将发出传感器故障报警信号，该控制器具备手动开风机及 0255小时定时开风机功能，当变压器跳闸时，具备存储跳闸时的温度的功能，具有 RS-485通讯功能，通过 MAX3082转换器转化 TTL电频信号与 RS-485 总线电频西安工程大学毕业设计（论文） 2 信号，实 现与上位机 PC机的交换。 1.3 论文完成的工作 （ 1） 技术方案及技术路径设计； （ 2） 硬件原理图、 PCB设计； （ 3） 制作及调试； 4嵌入式软件编程及调试。 西安工程大学毕业设计（论文） 3 第 2 章 智能控制器的硬件设计 控制器以先进的单片机为控制核心，采用 Pt100铂电阻温度传感器，并将其直接插入变压器绕组线包，对三相温度进行测量和控制，同时也对环境温度进行测量和控制，并实现循环数字显示变压器三相绕组温度和一路环境温度。还可通过按键对环境温度进行上下限值设定，对变压器三相温度统一进行 4 个温度（风机停温度 T1、风机启动温度 T2、报警温度 T3和跳闸温度 T 4）设置和显示，并带有掉电存贮功能。当风机故障时，控制器还可发出故障报警信号保护信号，以确保变压器和其它设备的安全运行。对三相绕组温度测量带 4-20mA模拟量输出，可直接送入计算机实现实时监控 , 可手动启动和停止风机，可 255小时定时开风机，可保存变压器断电时的三相温度值（温度低于 80不刷新记录），可检测传感器断线和短路并发出报警信号。具有 RS-485通信功能。 2.1 智能控制器的功能及工作原理 2.1.1 功能 温度控制装置是电力系统必不可少的。智 能控制器以 AT89C51为核心，是一种先进的温度控制器，它有以下功能 1具有三相线包温度的巡回显示和最高温度显示切换功能。 2可以根据设定的开、关风机温度自动控制风机的开启和关闭，保证变压器在正常温度下安全的工作。当三相线包温度中的最高一相温度超过开风机的设定温度或在手动风机的情况下，风机会开启，同时面板上“风机”指示灯点亮，反之指示灯灭。 3具有超温报警，跳闸以及故障显示功能。传感器故障时面板上“故障”指示灯会亮，会发出蜂鸣声报警，并通过电源板“故障”输出端输出一个开关信号给远距离控制箱控制 声光报警。 （ a）指示灯不同颜色代表不同的含义 黄色 A相 绿色 B相 红色 C相 不亮 故障 西安工程大学毕业设计（论文） 4 b通过温度显示区显示代码不同，来判断传感器为短路或开路故障；显示区显示 H 开路 L 短路 c传感器一相或两相故障时，只根据好的传感器温度控制信号控制风机，三相都故障时立即打开风机。 2 2.1.2 工作原理 变压器温度控制器，带有四路温度传感器，后三路测量并控制变压器三相绕组温度，第一路测量并控制环境温度。对变压器三相绕组温度，采用综合控制的方法，用户可通过 键盘设置 4级温度门限 T1风机停温度 T2风机启动温度 T3超温报警温度 T4超高温跳闸温度 后三路温度传感器分别插入变压器三相绕组线包，随时采集线包的温度变化信号，将其分别转换为 DC4-20mA 标准电流信号输出，同时将传感器采集的信号经前级电路处理后进行 A/D转换，然后送入单片机，单片机将其转换为对应的温度值后，送数码管循环显示，将最大值 Tmax 逐次与设定的 4 个温度门限值进行比较 当 Tmax T1 时，即三相温度均低于风机停温度 T1，风机停止工作。 当 Tmax T2 时，即 三相温度至少有一相高于风机启动温度 T2，风机同时启动降温。 当 Tmax T3 时，即变压器温度未降下来，且已高于超温报警温度 T3，此时，超温报警常开触点闭合，若接有警铃和指示灯，则可发出声光超温报警信号 ,值班人员应检查负载或设备有何异常。 当 Tmax T4 时，即变压器温度已高于超高温 T4，也就是说当负载或设备发生严重故障时，控制器立即发出跳闸信号，强制停电检修。 第一路温度传感器采集到的温度同样经前级电路处理后进行 A/D 转换，然后送入单片机，单片机将其转换为对应的温度值后，送数码管循环显示，并可通过按键设置温 度上下限值，若环境温度大于设定的上限值时，控制器自动驱动风机西安工程大学毕业设计（论文） 5 工作，降低环境温度，当环境温度低于设定下限值时，风机 1停止工作。 另外，控制器还具有风机故障检测功能当风机断线时，故障触点闭合，若接有指示灯，则指示灯发出报警信号。 2.1.3 技术条件 电 源 AC220V 50Hz/60Hz 工作环境温度 -40 85 相对湿度 5 95RH 测控范围 0 200 输出电流 4-20mADC 控制精度 2 显示方法五位 LED数码管，其中一位相序显示，三位半温度显示 最大 功耗 10W 外形尺寸 160 80 138 开孔尺寸 154 77 2.2 智能控制器的工作原理图分析 工作原理框图 2-1 检测电路A 相B 相C 相环境变送信号 4 - 20 mA 的 转换电路A / D 转换器单片机AT 89 C 51看门狗电路电平转换器RS - 485 接口总线位移寄存器LED键盘继电器处理电路故障超温跳闸处理电路处理电路继电器继电器图 2-1 原理框图 西安工程大学毕业设计（论文） 6 2.2.1 核心部分（ AT89C51） AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8位微处理器，俗称单片机。 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100次。该器件采用 ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位 CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一种高效微控制器， AT89C2051 是它的一种精简版本。 AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 3 （ 1）主要特性 与 MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命 1000写 /擦循环 数据保留时间 10年 全静 态工作 0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32可编程 I/O线 位定时器 /计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 （ 2）管脚说明 VCC供电电压 GND接地 P0口 P0口为一个 8位漏级开路双向 I/O口，每脚可吸收 8TTL门电 流。当 P1 口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数 据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时， P0输出原码，此时 P0 外部必须西安工程大学毕业设计（论文） 7 被拉高。 P1口 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O口， P1口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH编程和校验时 ， P1口作为第八位地址接收。 P2口 P2 口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O口， P2 口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时， P2口输出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH 编程和校验时接收高八 位地址信号和控制信号。 P3口 P3 口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O口，可接收输出 4个 TTL门电流。当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 2-1所示 表 2-1 P3口功能表 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 INT0 （外部中断 0） P3.3 INT1 （外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0外部输入） P3.5 T1（记时器 1外部输入） P3.6 WR （外部数据存储器写选通） P3.7 RD （外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控 制信号。 西安工程大学毕业设计（论文） 8 RST复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时间。 4 ALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。如想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH地址上置 0。此时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，置位无效。 PSEN 外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN信号将不出现。 EA /VPP当 EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1时， EA 将内部锁定为 RESET；当 EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源（ VPP）。 XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2来自反向振荡器的输出。 （ 3）振荡器特性 XTAL1和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度 。 （ 4）芯片擦除 整个 PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“ 1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持西安工程大学毕业设计（论文） 9 两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 5 图 2-2 AT89C51 引脚 2.2.2 看门狗及掉电保护 控制器 在运行时，通常都会遇到各种各样的现场干扰，抗干扰能力是衡量工控系统性能的一个重要指标。看门狗 Watchdog电路是自行监测系统运行的重要保证，几乎所有的工控系统 都包含看门狗电路。在 8096 系列单片机和增强型8051系列单片机中，该系统已经做在芯片内部，用户只要用软件开放它就可以，使用很方便。但目前工控系统仍在使用廉价的普通型 8051 系列单片机，则看门狗电路必须由用户自己建立。 看门狗电路一般有软件看门狗和硬件看门狗两种。软件看门狗不需外接硬件电路，但系统需要出让一个定时器资源，这在许多系统中很难办到，而且若系统软件运行不正常，可能导致看门狗系统也瘫痪。硬件看门狗是真正意义上的“程序运行监视器”，如计数型的看门狗电路通常由 555多谐振荡器、计数器以及一些电阻、电容等 组成，分立元件组成的系统电路较为复杂，运行不够可靠。 6 西安工程大学毕业设计（论文） 10 （ 1） X25045芯片简介 X25045 是美国 Xicor 公司的生产的标准化 8 脚集成电路，它将 EEPROM、看门狗定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片之内，大大简化了硬件设计，提高了系统的可靠性，减少了对印制电路板的空间要求，降低了成本和系统功耗，是一种理想的单片机外围芯片。 X25045引脚如图 2-3所示。 图 2-3 X25045 引脚 其引脚功能如下 CS片选择输入； SO串行输出，数据由此引脚逐位输出； SI串行输入，数据或命令由此引脚逐位写入 X25045； SCK串行时钟输入，其上升沿将数据或命令写入，下降沿将数据输出； WP写保护输入，当它低电平时，写操作被禁止； Vss地； Vcc电源电压； RESET复位输出。 （ 2） X25043/45工作原理 通过 SI输入的数据在 CS 变为低电平后的 SCK第一个上升沿被采样，数据由SCK 的下降沿输出到 S0 线上。在整个工作期间， CS 必须是低电平且 WP 必须是高电平。 X25043/45 具有监视总线功能，在预置的时间周期内没有总线活动，RESET /RESET输出。 X25045 在读写操作之 前，需要先向它发出指令，指令名及指令格式西安工程大学毕业设计（论文） 11 如表 2-2所示。 表 2-2 X25045 指令及其含义 指令名 指令格式 操作 WREN 00000110 设置写使能锁存器（允许写操作） WRDI 00000100 复位写使能锁存器（禁止写操作） RDSR 00000101 读状态寄存器 WRSR 00000001 写状态寄存器 READ 0000A8011 把开始于所选地址的存储器中的数据读出 WRITE 0000A8010 把数据写入开始于所选地址的存储器 （ 3） X25045看门狗电路设计及 编程 X25045硬件连接图如图 2-4所示。 X25045 芯片内包含有一个看门狗定时器，可通过软件预置系统的监控时间。在看门狗定时器预置的时间内若没有总线将从 RESET输出一个高电平信号，经过微分电路 C2、 R3输出一个正脉冲，使 CPU 复位。图 2 电路中， CPU 的复位信号共有 3 个上电复位 C1、R2，人工复位 S、 R1、 R2和 Watchdog复位 C2、 R3，通过或门综合后加到 RESET端。 C2、 R3 的时间常数不必太大，有数百微秒即可，因为这时 CPU 的振荡器已经在工作。 图 2-4 X25045 看门狗电路硬件连接 看门狗定时器的预置时间是通过 X25045 的状态寄存器的相应位来设定的。西安工程大学毕业设计（论文） 12 如表 2-3所示， X25045 状态寄存器共有 6位有含义，其中 WD1、 WD0 和看门狗电路有关，其余位和 EEPROM 的工作设置有关。 表 2 -3 X25045状态寄存器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 X X WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP WD1 0， WD00，预置时间为 1.4s； WD1 0， WD01，预置时间为 0.6s； WD1 1， WD00，预置时间为 0.2s； WD1 1， WD01，禁止看门狗工作。 看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长。编程时，可在合适的地方加一条喂狗指令，使看门狗的定时时间永远达不到预置时间，系统就不会复位而正常工作。当系统跑飞 ，陷入软件陷阱等，而别的方法无法捕捉会程序时，则看门狗定时时间很快增长到预置时间则系统自动复位。 2.2.3 测温部分 精确的测量是控温的前提。由于铂温度传感器测温精确度高、稳定性好，有较大的测量范围，易于使用在自动测量和远距离测量中。本设计采用的是 PT100铂热电阻传感器，测量范围是 -200 650 C,测温精确度达到 0.5FS。 其电阻特性方程如下 -200 0 C时， RtR01AtBt2Ct3t-100 （ 2-1） 0 650 C时 RtR01AtBt2 （ 2-2） 式中 A3.9080210-3K C ， B-5.80210-7 C ， C-4.23710-12 C 但在通常的测量中，电阻温度的关系一般用近似的线形表示，在外接引线较长时，为减少误差常采用三线式电桥连接法或四线电阻测量电路。四个 PT100分别埋在变 压器的三相绕组或挂在室内，把检测到的温度信号转换为 D（ 4-20mA的西安工程大学毕业设计（论文） 13 标准电流信号）经过集成运算放大器 LM324 和 DP07转换等前级处理，通过 A/D转换器 TLC0843转换为数字信号，最后送单片机进行处理。 TLC0834是 TI公司生产的八位逐次逼近模数转换器，具有输入可配置的多通道多路器和串行输入方式。文中以 AT89C51 CPU 为核心，采用 LTC0834 八位串行 A/D转换器设计了一个可将模拟信号转换为数字信号的电路。 关键词单片机 A/D转换器 TLC0834 单片机控制系统通常要用到 A/D转换。 根据输出的信号格式，比较常用的 A/D 转换方式可分为并行 A/D和串行 A/D。并行方式一般在转换后可直接接收，但芯片的引脚比较多；串行方式所用芯片引脚少，封装小，在PCB板上占用的空间也小，但需要软件处理才能得到所需要的数据。 7 图 2-5 TLC0834 引脚 TLC0834的引脚排列如图 2-5所示，其中 CH0 CH3为模拟输入端； CS为片选端； DI为串行数据输入，该端仅在多路器寻址时（ MUX Settling Time）才被检测； DO为 A/D转换结果的三态串行输出端； CLK为时钟； SARS为转换状态输出端，该端为高电平时，表示转换正在进行，为低电平则表示转换完成； REF为参考电压输入端； VCC 为 电源 ； DGTL GND为数字地， ANGL GND为模拟地 TLC0834的主要特点 TLC0834是 TI公司生产的 8具有输入可配置的多通道多路器和串形输入输出方式。其多路器可由软件配置为单端或差分输入，也可以配置为伪差分输入。另外，其输入基准电压大小可以调整。在全 8位分辨率下，它允许任意小的模拟电压编码间隔。由于 TLC0834 采用的是串行输入结构，因此封装体积小，可节省 51系列单片机 I/O资源，价格也较适中。 其主要特点如下 西安工程大学毕业设计（论文） 14 8位分辨率； 易于和微处理器接口或独立使用； 可满量程工作； 可用地址逻辑多路器选通 4输入通道； 单 5V供电，输入范围为 0 5V； 输入和输出与 TTL、 CMOS电平兼容； 时钟频率为 250kHz时，其转换时间为 32us； 可以和美国国家半导体公司的 ADC0843 和 ADC0838进行替换，但它内部不带齐纳稳压器网络； 总调整误差为 1LSB。 与单片机的接口电路设计 TLC0834与 89C51 单片机的硬件接口电路的电路原理如图 2-6所示。图中，单片机的 P1.7接 TLC0834 的片选信号， P1.6 用于产生 A/D转换的时钟， P1.5为一个双向 I/O口位，可用于对模拟输入进行配置及输出转换所得的数据。在这里，模拟信号以单 端方式输入，参考电压为 5V，即 A/D模拟量的输入范围为 05V。 图 2-6 TLC0834 与 89C51 单片机的硬件 2.2.4 温度传感器 PT100 是一个温度传感器 ,是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感西安工程大学毕业设计（论文） 15 器 ,可以工作在 -200 至 650 的范围。 电阻式温度检测器（ RTD,RResistance Temperature Detector是一种物质材料作成的电阻 ,它会随温度的上升而改变电阻值 ,如果它随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻系数 ,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度检测器是以金属作成的 ,其中以白金 Pt作成的电阻式温度检测器 ,最为稳定耐酸碱、不会变质最受工业界采用 。 8 PT100 温度传感器是一种以白金 Pt作成的电阻式温度检测器 ,属于正电阻系数 ,其电阻和温度变化的关系式如下 RRo1 T，其中 0.00392,Ro 为 100 在 0的电阻值 ,T 为摄氏温度，因此白金作成的电阻式温度检测器 ,又称为PT100。 1Vo2.55mA 10010.00392T0.255T/1000。 2量测 Vo 时 ,不可分出任何电流 ,否则量测值会不准。电路分析由于一般电源供应较多零件之后 ,电源是带杂讯的 ,因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件 ,由 于 7.2V齐纳二极体的作用 ,使得 1K电阻和 5K可变电阻之电压和为 6.5V,靠 5K可变电阻的调整可决定电晶体的射 集极 极电流 ,而我们须将集极电流调为2.55mA,使得量测电压 V 如箭头所示为 0.255T/1000。其后的非反向放大器 ,输入电阻几乎无限大 ,同时又放大 10倍 ,使得运算放大器输出为 2.55T/100。 6V齐纳二极体的作用如 7.2V 齐纳二极体的作用 ,我们利用它调出 2.55V,因此电压追随 器 的 输 出 电 压 V1 亦为 2.55V 。 其 后 差 动 放 大 器 之 输 出 为Vo10V2-V1102.55T/100-2.55T/10,如果现在室温为 25 ,则输出电压为2.5V。 9 工作原理 传感器的接入非常简单 ,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了，这种接法通常会引起严重的非线性问题 ,但是，由于有了单片机的软件校正作为后盾 ,因此就简化了传感器的接入方式。 2.2.5 温度检测部分 西安工程大学毕业设计（论文） 16 （ 1）变压器各相温度检测电路 本设计需对四路电 路进行检测 A相、 B 相、 C相和环境温度。 A、 B、 C相的检测电路如图 2-7所示。 图 2-7 温度 检测电路 途中虚线部分是信号调理电路，其中 W7 为调零电阻 ， W8为调满量程电阻，R53为精密电阻， OP07 运算放大器是 TTL 双极低噪声，低功耗精密运算放大器，具有精度高、漂移率低等特点，其放大倍数为 R56 R59 W8 /W8 。根据 PT100所测得的温度为 0 C 时，其热电阻阻值为 100，当温度传感器 PT100测得温度为 200 C 时，热电阻阻值为 175.856，调节滑动变阻器 W8 ，使 OP07 的输出为 5V。 传感器是把物理信号转变为电信号，温度传感器 PT100是把温度的变化转变为电阻值的改变。通过集 成运算放大器输出相应的电压值，但是由于电压的传送消耗很大，远距离传输时，大大降低了传输效率，而电流对外接干扰不敏感，因西安工程大学毕业设计（论文） 17 此通常情况下，运用变送器把电压信号转换为 4-20mA 的电流信号进行传输。有很好的抗干扰能力。所以，当所测温度为 0 C使， OP07的输出端为 0，调节 W9使得流过 R72的电流为 4mA，当所测温度为 200 C时， OP07的输出为 5V，流过R72的电流为 20mA。 （ 2）环境温度检测 图 2-8 环境温度检测电路 2.2.6 人机交换部分 键盘，数码显示管等以及指示灯是实现人机交换的主要器件。 键盘及显示部分是人机交换对话的基本部件。为简化操作，降低成本，这里采用极其简单的轻触式来完成各项功能查询、切换以及设定。键盘操作由于键数较少，所以采用独立式按键，用了 3个轻触式按键分别占有 I/O口的 P2.0、 P2.1、 P2.2完成参数的增加、减少以及显示状态的切换，这样使得键盘操作电路简单。显示部分采用了 5个共阳极的 LED数码管 TOE-1106BH完成，其显示清晰，成本低廉且与单片机接口简单。 电路采用了一个串入并出的 ZLG7289A 寄存器，其为驱动有 MPU的 P0.1 口并为其提时钟脉冲，由 P0.0为其提供被显示的数据 ZLG7289A出口经过电阻直接跟 LED完成所有显示功能。 11 显示驱动器 ZLG7289A 是具有串行接口，可同时驱动 8位共阴式数码管 或 64只独西安工程大学毕业设计（论文） 18 立 LED的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达 64键的键盘矩阵，单片机即可完成 LED显示、键盘接口的全部功能。 图 2-9 ZLG7289A 引脚 ZLG7289A具有片选信号，可方便地实现多于 8位的显示或多于 64键的键盘接口，其技术特点为 1串行接口，无需外围元件可直接驱动 LED； 2各位独立控制译码 /不译码及消隐和闪烁属性； 3循环 左移 /循环 右移指令； 4具有段寻址指令，方便控制独立 LED； 564 键键盘控制器，内含去抖动电路。 以 ZLG7289A为核心的人机接口电路只需一片智能芯片很好地完成了数字显示和键盘控制功能，电路简单，功能完备，结果了然。应用这一电路实现了精密低频信号发生器的人机对话，在实际应用中取得了良好的效果。 12 2.2.7 温度控制部分 （ 1）风机温度控制及风机断线检测电路 风机控制按不同的接法可分别控制 380V 和 220V的风机，风机接线V风机，当不开风机时， 6、 7、 8接线接线端）电压为零；当风机启动时， 6、 7、 8接线电压输出）， Pt100 温度传感器通过 15针的插座（ DB-15）将传感器测得信号经过处理送到温控箱内，经过单片机分析、处理来控制风机的开关。 13 西安工程大学毕业设计（论文） 19 当 TmaxT2时，即三相温度至少有一相高于风机启动温度 T2， P00端输入为“ 0”，光电隔离有电流输出，触电动作，风机工作，同时启动降温。同理，当 TmaxT1时，即三相温度均低于风机停温度 T1，风机停止工作 。亿博电竞 亿博官网亿博电竞 亿博官网亿博电竞 亿博官网