變電站溫濕度采集單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-在線瀏覽
2024-08-09 22:28本頁面
【正文】 由瑞士羅卓尼克公司(ROTRONIC AG)研發(fā)HygroClipCP013RH型溫濕度傳感器和AT89S52單片機(jī)組成的溫濕度采集單元。在此基礎(chǔ)上，采用了Visual Studio2003環(huán)境下的PC機(jī)與單片機(jī)的串口通信方案，該方案設(shè)計(jì)了一套完整的通信協(xié)議，保證了通訊過程中數(shù)據(jù)的正確性。與此同時(shí)，利用一系列ODBC API函數(shù)訪問SQL SERVER數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析、處理等。 本文利用傳感器，單片機(jī)以及串口通訊對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與采集。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）在盛夏高溫季節(jié)，由于環(huán)境溫度本身就較高，再加上內(nèi)部電器部件發(fā)熱，從而使設(shè)備超高溫運(yùn)行，容易發(fā)生的事故，且加速設(shè)備的老化，縮短設(shè)備的使用壽命， 因此監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)也會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。因此，如何正確及時(shí)的監(jiān)測溫濕度參量，對(duì)設(shè)備的維護(hù)及措施的實(shí)施具有重要的指導(dǎo)作用。軟硬件結(jié)合度不高，數(shù)據(jù)處理過程很不友好。研究內(nèi)容如下：1. 底層采集單元的設(shè)計(jì)。2. 遠(yuǎn)程通信軟件設(shè)計(jì)。3. 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用分析軟件。溫濕度傳感器采集的溫濕度兩路模擬信號(hào)通過ADC0809轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)中心處理后，采用RS485方式輸送。本設(shè)計(jì)選用的是HygroClip型溫濕度傳感器?！鏉穸?77。℃溫度177。%RH模擬輸出濕度0...100%RH → 0...+1VDC溫度40...60℃ → 0...+1VDC數(shù)字輸出單總線數(shù)字輸入輸出DIO,協(xié)議開放重 復(fù) 性177?！娣€(wěn) 定 性每年優(yōu)于177?！骓憫?yīng)時(shí)間輸出負(fù)載 10kΩ供電電壓,推薦5VDC供電電流損耗4mA過 濾 器PVC探頭尺寸Ф15 100mm防護(hù)等級(jí)IP65圖22 HygroClip CP01溫濕度傳感器外觀結(jié)構(gòu)圖表22 引線定義引線定義綠色供電正，推薦+5VDC黑色GND白色濕度模擬輸出棕色溫度模擬輸出黃色數(shù)字DIO輸入輸出 主要芯片介紹本溫濕度采集單元采用以AT89S52單片機(jī)作為核心芯片，配置以溫濕度傳感器、轉(zhuǎn)換器ADC080RS485外圍接口電路，完成數(shù)據(jù)的采集與輸出。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。其具有以下特點(diǎn)：（1）8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 （3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs（4）單個(gè)＋5V電源供電 （5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 RS232[5]計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。 在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。即：邏 輯“1”即5—15V；邏輯“0”即+5—+15V。 （2）傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps。 （4）傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50 英尺，實(shí)際上也只能用在50 米左右。接口信號(hào)電平比RS232降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。（3）RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。而RS485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。[5]因?yàn)镽S485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線（我們一般叫AB線），所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸，如圖23:圖23 RS485工作站接線示意圖 電路設(shè)計(jì)由于變電站對(duì)溫濕度的精度要求并不高，但溫濕度變化趨勢可以用做對(duì)其他參數(shù)的參照物，因?yàn)樵诓煌瑴貪穸缺尘跋缕渌O(shè)備（母線、CVT、CT等）所采集的信號(hào)是沒有可比性的。本文采用8位的ADCO8O9，在精度上可以滿足現(xiàn)實(shí)要求，并結(jié)合AT89S52單片機(jī)，極大降低了成本，設(shè)計(jì)簡單、方便。本調(diào)理電路采用運(yùn)算放大器LM358同相比例放大電路來實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)的放大。圖24 同相比例放大電路同相比例放大電路其輸入端與輸出端的關(guān)系:只要就可以使模擬輸入信號(hào)放大5倍，取，根據(jù)。 ADC0809與AT89S52接口電路設(shè)計(jì)ADC0809與AT89S52連接可采用查詢方式、也可采用中斷方式。（START）ALE端，低三位地址線加到ADC0809的ADDA、ADDB、ADDC端。圖26 RS232與AT89S52的接口電路 RS232與RS485接口電路設(shè)計(jì)由于有的設(shè)備是232接口的，有的是485接口的，如果有一臺(tái)232接口的設(shè)備與一臺(tái)485接口的設(shè)備通信，那就需要一個(gè)轉(zhuǎn)換器，把232接口的設(shè)備的232信號(hào)轉(zhuǎn)換成485信號(hào)，然后再與485接口的設(shè)備通信，這個(gè)轉(zhuǎn)換器就是RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路。以上的RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路上采用從計(jì)算機(jī)串口偷電技術(shù)，市場上稱之為“無源RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路”，而“有源RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路”，電路原理圖與上圖差不多，只是電源部分改點(diǎn)而已。此外，在電子線路和自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置中，需要電壓較穩(wěn)定的直流電源。下圖就是半導(dǎo)體直流電源的原理方框圖他表示把交流電變換成直流電的過程。15V電路設(shè)計(jì)原理圖(b) 177。余下的其他接口直接接入到ADC0809的IN2IN7端。ADC0809與AT89S52連接可采用查詢方式、也可采用中斷方式。這里將ADC0809作為一個(gè)外部擴(kuò)展并行口，采用線選法尋址。啟動(dòng)ADC0809的工作過程是：先送通道地址到ADDA、ADDB和ADDC中，由ALE信號(hào)鎖存通道地址，后讓START有效，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，即執(zhí)行一條MOVX A，DPTR指令產(chǎn)生寫信號(hào)，使ALE，START有效，鎖存通道號(hào)后并啟動(dòng)A\D轉(zhuǎn)換。在中斷服務(wù)程序中，執(zhí)行MOVX DPTR，A，產(chǎn)生讀信號(hào)，使OE端有效，打開輸出緩存器三態(tài)門，8位數(shù)據(jù)變讀入CPU中。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完畢，AT89S52讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量時(shí)，需執(zhí)行MOVX DPT
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