杨帆 许衍彬

【摘 要】本设计系统采用多路数字式温度传感器DS18B20和STC90C516RC+单片机为核心构成多路温度巡检仪，对4路温度信号进行实时在线智能巡回检测，同时该系统具有告警温度限值设定、温度报警与数据显示等功能。该仪表的工作原理主要是：四路DS18B20温度传感器从不同点测量实时温度，并将转换后的数字量传送到单片机，由单片机对温度信号进行处理，并与系统设置好的警戒温度值进行比较，同时送到液晶显示屏LCD1602进行实时显示，当检测到的温度高于或低于设置的温度上下限时，发出声光警报。本设计的软件部分，主要对硬件电路各部分的程序进行模块化设计，从而通过与硬件系统的结合完成温度的实时测量与控制。

【关键词】DS18B2;温度设定报警;智能温度巡检仪

1 引言

目前大多数作息时间控制器大多数是定点打铃、人工校时。虽然用人工的方法在一定程度上解决了打铃时间段多不好控制的问题，但毕竟人工打铃的效率不高，操作也不便，造成人力资源的大大浪费。单片机之所以成为自动化领域、其他测控领域和工业生产中不可缺少的器件，是因为它的性能强、体积小、信用度高、开发用时短和成本低等优点。单片机在新一代智能控制系统的问世中起到了无比重要的作用。以单片机等芯片设计的学生作息时间控制系统不仅能体现节省人力资料、智能化控制等方面的优势，而且还能提高学校的科学管理水平，节省开支，做到真正的智能化、效率化。所以，专业以及业余电子设计人员研究全自动窗帘机的热门课题便是时控式全自动窗帘机。按照以上内容来说，设计这个方案的材料，我会选用大部分人都有能力使用的红外遥控发射芯片，单片机和时钟芯片。

2 系统硬件设计

2.1硬件总体结构

作为新型电机的一种┈直流无刷电机，机电一体化和它结合以后，所以具有动态响应激烈、耗时短、高热容量和高可靠性等各方面的优势，而且长寿命、低噪声和低成本等方面也是其它的优势。从现阶段来看，随着不断地有新材料技术的出现，直流无刷电机的发展也由此可知获得了良好的契机。目前无刷电机的各方面的应用已经遍布各种各样的领域，办公自动化和工厂自动化等方面就比较的需要小功率直流无刷电机，例如家用电器或者是外设复印机等等。所以说，无刷电机目前正在快速地取代传统电机的地位。

2.2系统硬件的选择

选取具备永久磁铁功能的直流无刷电机转子，因为气隙磁通一般在常值范围内上下波动，由此可知在恒转矩运行状态能够发挥出绝大优势，当处于恒功率运行状态时，虽然直流无刷电机在进行强弱控制环节中很难通过转变磁通的方式来改善，但想要得到弱磁控制的好的效果可以尝试进行控制方面技术的改进。稀土永磁材料在产生气隙磁通方面效果凸显，最终，检索转子的半径的大小得到了有效地改善，一样也完善了转自的转动惯量的质量问题，所以，当伺服驱动系统达到静态特性或者高动态响应两大性能状态后，交流伺服电机和直流伺服电机在功能上就远不及直流无刷电机。现阶段，直流无刷电机的发展已遍布全国的各个领域并且不断的加深，尤其是在家用电器、航空航天等重要领域已得到大量应用与发展。

2.3显示模块的对比

水温控制在生产中及生活中都发挥着重要的作用，如一些现代化车间里，生产特殊要求产品加工需要在一定的温度下才能进行，水产养殖中，也要对水的温度进行严格的控制，才能确保达到最好的效果，在家居生活中，我们同样离不开水温的控制，如电热水器，自动饮水机等，都要用到水温控制系统。实现水温控制的方法有很多种方法，如单片机控制，PLC控制，模糊控制等，而其中用单片机实现的水温控制系统，设计科学合理，成本较低，制作过程简。

2.4键盘的设计

编码式键盘除了按键之外，还包括了产生键码的硬件电路等。当外部机械操作按下一个键，编码式键盘能此方法的核心为ATC90C51单片机，温度采集利用了温度传感器DS18B20来操控进行实现的，加热和制冷全部都是由继电器来控制的，以便能够达到电路既简单又可靠的目的。而编程灵活，控制简单是单片机本身就所具有的特点，所以该系统在温度控制和显示的方面，能够很容易的完成。设计中，会涉及到很多算法和控制的精度，都可以通过编写软件编程来得以实现。搭造一个控制器，让其对PID进行控制，该控制器，采用运放等模拟电路来完成。而对于水温的控制，利用这种模拟方式也是可以实现的。但是对于附加显示、温度设定等功能，还是要附加许多的电路，这样就显得比较麻烦并且不便利。

3 系统的软件仿真与调试

3.1温度显示

我们之所以能够以变频器来设定，是因为一般变频器将不同的频率輸出设端子，在使用不同的频率输出来管理控制端子。能够实现电机的开始和结尾的管理和输出频率的改变网。管理不同电机的转速能够确定变频器输出快慢的开关位置。当它的频率或者快慢出现一些固定的数据时是因为变频器控制端子预先设定了输出频率，所以无级平滑调速异步电机未能实现。

3.2报警控制

直线或角的位移变化会根据传感器动作的变化而变化，然后线圈的电感量也会因此改变。电感传感器的内部结构是固定的，当位移输出量改变，随之线圈磁路几何尺寸也会改变，所以导致其电感量变化的变量是位移输出量。要是需要与位移输出量成正比的电流或电压输出，那就要把测量电路与线圈相连，然后激励电源工作。

3.3电路仿真设计

在此装置被装好后，灵敏度可能不准，可以用螺丝刀对其更正，检测的距离也需要在此时拥有准确的数值。在检测的时候，如果白色共检出现在了光纤头的下面，那么动作显示灯就会变亮，说明该检测部分有工件，如果黑色共检出现在光纤头下面，那么动作显示灯不会亮起，说明这个光线是由光电开关调试完成的。

3.4仿真分析

如果想要利用一种开关来检测位置变换，磁控接近开关最为合适，其是一种非接触式的检测开关，并且具有不会破坏被测对象速度较快。磁控接近开关工作原理如下：在磁性物体在靠近磁控开关的瞬间使得磁控开关因为被磁化从而让接点连接在一起，最后接通回路。

在本设计中采用的是来自上海双旭电子有限公司的D-C73磁性开关，并安装磁性物体固定住在气缸的活塞杆上，然后在缸筒外表分别安装磁控开关，根据以上操作就可以识别各是否到极限位置。在实际操作时，采用共阴接法，棕色线接PLC输入端，蓝色线接公共端。制造商把它的不同的规格和功能发展的很广，而它的简单易做，更是受欢迎的主要原因。结构简单、输出力稳定、行程可以自选是气缸的优点，由于它使用的压缩空气交替作用在活塞上完成伸缩运动，压缩空气的有效面积较小在回缩时所以相比较伸出时产生的推力来说产生的力较小。

4 结论

本测量系统温度控制器结构简单、测温准确，具有一定的实际应用价值。另外本设计还可以预留的单片机的管脚，通过外接电路扩展做到进一步的对温度现场进行控制，包括外接制冷和加热装置实现对现场温度的调节。经过对设计内容的多次调试仿真和完善，本设计基本符合课题下达前期指导老师任务书的设计要求。

本设计从确定初期就以其应用性比较强的特点，该设计可以应用在仓库、大棚、机房等场合的温度采集与控制。创新点是凭借单片机STC90C516成功设计了智能型多路温度巡检系统，并且做到了实时监控，各位置实时报警，并通过Proteus软件仿真和实物的调试验证了方案的可实施性。

参考文献

[1]阮瑞雯.基于温度巡检仪的PCR仪温度校准装置研究[D].华南理工大学，2018.

[2]张成辉.实用型温湿度巡检仪的设计与实现[D].昆明理工大学，2014.

[3]锁俊睿.防除冰桨叶加热及温度控制系统设计[D].南京航空航天大学，2014.