【導(dǎo)讀】電子與信息工程系。電子信息工程2021級3班。本文主要設(shè)計的是以ATMEL公司的單片機AT89S52作為控制器，利用低壓。電力載波芯片KQ-100F傳輸數(shù)據(jù)的溫度控制系統(tǒng)的硬件部分。遠程的溫度采集、顯示以及控制現(xiàn)場的溫度上升與下降的。能力，特點是控制靈活、適用范圍廣。關(guān)鍵詞：電力線載波，單片機，KQ-100F，溫度傳感器

　　

【正文】 n d S e t t i n gs \ M C H \桌面 \ b ys j .D d bD r a w n B y:AC8AC1GND2R / T3TX4RX5+ 5V6VAA7 圖 313 KQ100F的引腳圖 引腳簡述 8 引腳接 220V（ AC） 2 為接地引腳 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 27 3 R/T 為接收 /發(fā)送控制端， R/T 為高時模塊處于接收狀態(tài)， R/T 為低時處于發(fā)送狀態(tài)。 4 TX 接微控制器 TXD 端，發(fā)送數(shù)據(jù) 5 RX 接微控制器 RXD 端，接收數(shù)據(jù) 6 +5V 端接入 +5V177。 5%的直流電源 7 VAA 端為發(fā)送功率電 源， 可在 9～ 15V 之間選定（視需要而定，距離近或干擾小則采用低壓，反之則用高壓，最好不要超出 18V）。 +5V 耗電約 45mA,VAA 端為發(fā)送功率電源，采用直流不穩(wěn)壓電源，發(fā)送時電流約 300mA（不發(fā)送時為 0mA），在設(shè)計中我們將 VAA 的電壓設(shè)定為 12V，而且在 VAA 與 +5V 電源采用的是兩級電源供電，以防止發(fā)送部分工作時其尖峰脈沖對 +5V 供電部分造成干擾，造成數(shù)據(jù)通信的紊亂和影響可靠性。 單片機與 KQ100F 的電路連接參考圖如 314： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 9 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ M C H \桌面 \ b ys j .D d bD r a w n B y:V C CR X DT X DP 1. 0GNDA T 89 S 5 2AC8AC1GND2R / T3TX4RX5+ 5V6VAA7K Q 1 0 0F+ 5V VAA2 20 A C2 20 A C 圖 314 載波通信模塊連接圖 KQ100F 是采用 過零載波模塊與 微機接口采用 1200BPS 通信，串行異步 10位方式， 1個起始位， 8個數(shù)據(jù)位， 1 個停止位，當(dāng)模塊收到 1個字節(jié)后，會向微機送出 1個 10位 1200BPS 的數(shù)據(jù)，只是用戶接收速率必須是 1200BPS 和異步10 位串行通信方式。 KQ100F 過零載波模塊內(nèi)建 有 一個發(fā)送緩沖區(qū)，緩沖區(qū)最大容量為 64個字節(jié)，當(dāng)一次發(fā)送超過 64個字節(jié)時，需要 在發(fā)送時檢測 RX電平，為高時緩沖區(qū)可繼續(xù)接收數(shù)據(jù)，為低時緩沖區(qū)滿，用戶應(yīng)暫停從 TX 端送入數(shù)據(jù)，直到 RX 電平變高為止，在這個期間 R/T應(yīng)一直保持低電平。 楊洪坤： 基于電力載波技術(shù)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 28 單片機開始工作時， 從機 先置 R/T 為低 ， 然后 從機 在 用串行方式 發(fā)送聯(lián)機信號 0AAH， 主機 收到聯(lián)機信號后，發(fā)送反饋信號 0BBH， 從機 收到聯(lián)機信號 0BB，代表聯(lián)機正確，然后發(fā)送數(shù)據(jù)； 主機 在接收端接收數(shù)據(jù)，并校驗其數(shù)據(jù)的正確性。 當(dāng)數(shù)據(jù)驗證正確時接收， 顯示數(shù)據(jù)， 當(dāng)數(shù)據(jù)驗證不正確時，反饋 回送 信號 ,請求 從機 重新發(fā)送。 直到 主機 校驗 正確才接收。 經(jīng)過以上的分析，可以畫出 主 、 主機 之間通信示意框圖 315： 從機 主機 圖 315 主、 主機 之間通信示意框圖 現(xiàn)場 從機 模塊中的 AT89S52 通過 KQ100F 將向控制室 主機 模塊發(fā)送現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過 KQ100F 進行調(diào)制后發(fā)送到電力線上， 主機 模塊中的 KQ100F將從 從機 發(fā)送來的信息進行解調(diào)后傳輸?shù)?AT89S52，由 AT89S52 進行分析 、 比較 、 判斷 、 然后做出相應(yīng)的處理。 主機 原理圖 耦合載波芯片（ KQ100F） 通過引腳 8 把 220V（ AC）線上的溫度信號耦合下來， 傳輸?shù)絾纹瑱C，單片機經(jīng)過分析、判斷和比較后， 通過引腳 P00P03輸出溫度值，引腳 P2 P25 是選通信號，用于選種哪支數(shù)碼管工作。從而實現(xiàn)數(shù)碼管 上實時顯示當(dāng)前現(xiàn)場的溫度，當(dāng)當(dāng)前的溫度超過要求時，報警電路會發(fā)出聲光報警，同時控制部分會發(fā)送反饋信號， 在經(jīng)過 單片機，載波耦合芯片等一系列變化后，控制現(xiàn)場的溫度 ， 實現(xiàn)溫度的升與降 。其原理圖 如 316。 KQ100F AT89S52 TXD RXD R/T +12V GND +5V AT89S52 K0100F TXD RXD R/T +5V GND +12V AC AC 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 29 圖 316 主機 原理圖 123456A B C D654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:25May2007Sheet of File:D:\分離形式的\bysj\bysj.DdbDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10GND20VCC40U18051AC8AC1GND2R/T3TX4RX5+5V6VAA7U3KQ100F220V（AC）220V（AC）+12VQ39015R1330VCCXTAL111.0592MC222pFC122pFC310uFR21KR310KKRSTVCCVCCVCCC40.1uFC50.1uFLED2GREENLED3REDSPEAKERR14300R15300BI/RBO4RBI5LT3A7B1C2D6a13b12c11d10e9f15g14U2SN7448VCCR114.7KR124.7KR4100R5100R6100R7100R8100R9100R10100LED1REDR13300e1d2COM3c4dp5b6a7CO M8f9g10abcde fgdpDS15011ASe1d2COM3c4dp5b6a7CO M8f9g10abcde fgdpDS25011ASA1A2A3A4A5A6A7A1 A2 A3 A4 A5A6A7A1 A2 A3 A4 A5A6A712345J15PINTXR/TRXVCCR/TRXTX12345J25PINRXTXR/TGND VCCVCCGND楊洪坤： 基于電力載波技術(shù)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 30 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 從機 系統(tǒng)軟件設(shè)計 現(xiàn) 場 從機 接通工作電源后，單片機上 電復(fù)位， 然后初始化溫度傳感器DS18B20， 單片 機做好準備讀取現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)； 然后單片機 讀出現(xiàn)場溫度值 ； 然后判斷 RT的值，如果 RT=0，則發(fā)送溫度數(shù)據(jù)；如果 RT=1，則 從機 接收控制室返回的控制信息，再判斷數(shù)據(jù)，如果是 0X01，則表示溫度高于 25度， 現(xiàn)場 需要降溫，從機 啟動制冷裝置 ，降低現(xiàn)場的溫度 ；如果 數(shù)據(jù)是 0X02，則表示 現(xiàn)場 溫度低于 15度，需要升溫， 從機 啟動加熱裝置；如果是其他數(shù)據(jù)，則不與處理，直接返回讀取下一時刻的溫度數(shù)據(jù)。 在 本次 設(shè)計 中，涉及 到了單片機的雙機 串口通信， 因此 在 本次設(shè)計中 定義通信協(xié)議 為：（定義 發(fā)送機為 A，接收機為 B） A機發(fā)送“ AA”向 B機“握手” ，如果B機準備好則向 A發(fā)“ BB”， A機收到“ BB”表示“握手”成功， 然后 A機開始發(fā)送數(shù)據(jù)； B機接收數(shù)據(jù)，接收完畢又回發(fā)“ 00”，表示接收數(shù)據(jù)完畢。 具體的流程圖如下： 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 31 圖 41現(xiàn)場 主程序流程圖 圖 42現(xiàn)場 接收數(shù)據(jù)流程圖 現(xiàn)場室數(shù)據(jù)判斷 0x01 0x02 其它 啟動制冷 啟動加熱 A 機的發(fā)出聯(lián)絡(luò)信號 B 機應(yīng)答 B 機接收數(shù)據(jù) B 機接收完畢發(fā)送“ 00” 開始 結(jié)束 N Y 復(fù)位 初始化DS18B20 得到溫度數(shù)據(jù) 接收數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù) RT=1？？ 發(fā)送數(shù)據(jù) 返回 開始 Y N 楊洪坤： 基于電力載波技術(shù)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 32 43現(xiàn) 場 發(fā)送溫度數(shù)據(jù)流程圖 主機 系統(tǒng)軟件設(shè)計 控制室接通工作電源后，單片機上電復(fù)位；報警電路、顯示電路等復(fù)位；單片機接收電力載波芯片 KQ100F傳送的溫度數(shù)據(jù)，把此數(shù)據(jù)在 LED上 實時 顯示，并把此溫度數(shù)據(jù)與單片機中 定義的數(shù)據(jù)比較，當(dāng)溫度值在 15與 25度之間時，溫度正常， LED3亮，繼續(xù)讀取下一個時刻的溫度值；當(dāng)溫度值小于 15度時， 表示超出設(shè)計的要求， 啟動報警電路：揚聲器響， LED1閃爍，同時向現(xiàn)場發(fā)送加熱信息，然后返回讀取下一時刻的溫度值； 同理 當(dāng)溫度值大于 25度時，也啟動報警電路，揚聲器響， LED2閃爍，同 時向現(xiàn)場發(fā)送制冷信息，然后返回讀取下一時刻的溫度值。 A機與 B 機握手 B 機準備好 A機發(fā)送溫度數(shù)據(jù) 現(xiàn)場接收到“ 00” 開始 結(jié)束 Y N N Y 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 33 圖 44 控制室 主 流程圖 復(fù)位 控制室接收溫度數(shù)據(jù) 顯示溫度 數(shù)據(jù)比較 15〈 temp〈 25 正 常 ，LED3 亮 temp〈 15 temp〉 25 揚聲器響 LED1 亮 揚聲器響 LED2 亮 控制室發(fā)送加熱信息 控制室發(fā)送制冷信息 開始 Y N 楊洪坤： 基于電力載波技術(shù)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 34 45 控制室向現(xiàn)場 發(fā)送加熱制冷信息流程圖 46 控制室 接受溫度 數(shù)據(jù) 流程圖 B 機應(yīng)答“ BB” A機發(fā)出聯(lián)絡(luò) 控制室接收溫度數(shù)據(jù) 接受完畢回發(fā)“ 00” 開始 結(jié)束 N Y A機與 B 機握手 B 機準備好 控制室發(fā)送加熱 /制冷信息 接 收 到“ 00” 開始 結(jié)束 Y N Y N 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 35 第 5 章 調(diào)試