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基于DS18B20的關(guān)聯(lián)型溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

作者: 時間:2016-10-29 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

設(shè)備密集,安全性要求高,而基站無法實現(xiàn)24小時人工看守,一般僅以空調(diào)、通風(fēng)扇等措施保障站內(nèi)溫度正常,很少將定位到每部分設(shè)備模塊,一旦設(shè)備模塊因故障或其他原因出現(xiàn)溫度異變而發(fā)生火災(zāi)事件將對附近居民生活和安全造成了巨大的影響和威脅,因此如何實時準(zhǔn)確地掌握和控制里設(shè)備的溫度狀況對基站安全運行具有重要的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的以熱敏電阻為溫度敏感模塊,熱敏電阻成本低,但需要后續(xù)信號處理電路,且其可靠性相對較差,測量溫度精度差,無法準(zhǔn)確定位發(fā)生溫度異變的主要模塊,原因是在不同位置上布置的溫度傳感器之間關(guān)聯(lián)性較差,不能對溫度異變進(jìn)行全面的檢測和分析,對的安全運行和及時排障帶來嚴(yán)重影響。為此,本論文在分析現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提出一種基于的關(guān)聯(lián)性模型溫度信號檢測系統(tǒng),對通信基站溫度進(jìn)行檢測時,通過把不同位置的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)匯集在一起,利用關(guān)聯(lián)性模型對采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,進(jìn)而準(zhǔn)確定位發(fā)生溫度異變的模塊,自動控制散熱系統(tǒng),從而消除安全隱患。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201610/308693.htm

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

本溫度檢測系統(tǒng)包括對通信基站不同位置的溫度進(jìn)行檢測、顯示、信息關(guān)聯(lián)、綜合分析、聲光報警、散熱控制。溫度檢測主要由實現(xiàn),將溫度轉(zhuǎn)換成模擬信號,再利用A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號傳送到AT89C51單片機,單片機對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過顯示屏顯示基站內(nèi)各個部分的溫度數(shù)值,一旦某位置的溫度數(shù)值超過設(shè)定數(shù)值,則聲光報警電路發(fā)出警報信號,單片機通過控制散熱系統(tǒng)提高散熱效率,同時根據(jù)關(guān)聯(lián)性模型,在保證基站安全運行的基礎(chǔ)上,降低溫度異常模塊的功率,從而達(dá)到對通信基站溫度智能化檢測的目的。系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示。

a.jpg

1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

硬件部分包括:溫度檢測電路、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)電路、聲光報警電路、繼電器控制散熱電路等。

數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)電路中,主控電路的單片機采用STC89C52芯片,晶振設(shè)置12 MHz,具有低功率和體積小的特點。ADC0809是8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它由單個+5 V電源供電,模擬輸入電壓范圍是0~+5 V,工作溫度范圍是-40~85℃。CLK時鐘脈沖信號由STC89C52提供。數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)電路的硬件設(shè)計如圖2所示。圖中,主電路采用+5 V直流輸入,主控電路晶振在12 MHz時,系統(tǒng)性能為12 MIPS,內(nèi)部的程序儲存器能夠儲存128K字節(jié),數(shù)據(jù)存儲器能夠儲存4K字節(jié),E2PEOM存儲器能夠儲存4K字節(jié);控制電路的SPI接口與nRF24L01連接實現(xiàn)溫度傳感器DS18B20檢測的溫度異常信號的傳輸和處理,PWM口用來控制警報模塊。

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聲光報警電路中,若基站內(nèi)被測各個位置的溫度在設(shè)置數(shù)值以下工作,則聲光報警電路的指示燈為綠色閃爍狀態(tài)。單片機通過Q1接口輸出的方波控制三極管VT1的通斷實現(xiàn)對聲光報警電路進(jìn)行控制。當(dāng)檢測到的溫度數(shù)值超過設(shè)定數(shù)值時,程度把單片機Q3接口輸出值提高,此時三極管VT 3導(dǎo)通,聲光報警器發(fā)出報警信息。聲光報警器電路圖如圖3所示。

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2 軟件設(shè)計

2.1 主程序流程

溫度檢測系統(tǒng)的控制程序根據(jù)C語言進(jìn)行編寫,在溫度檢測系統(tǒng)運行時,可以人工設(shè)定溫度報警值,控制程序利用不同位置布置的溫度傳感器的關(guān)聯(lián)系數(shù)判斷高溫傳輸?shù)乃俣龋瑥亩ㄎ怀鰷囟犬愖兡K的位置,并且通過高溫傳輸速度和局部溫度,通過開啟不同位置的散熱風(fēng)扇和制冷裝置來降低溫度??刂瞥绦虻墓ぷ髁鞒倘鐖D4所示。

2.2 溫度傳感器DS18B20關(guān)聯(lián)性程序?qū)崿F(xiàn)

在通信基站內(nèi),溫度傳感器DS18B20檢測到的溫度在不同的位置有著不同的測量值,不同位置之間存在著關(guān)聯(lián)性聯(lián)系。設(shè)置溫度傳感器測量的數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性系數(shù)是λ,利用以下公式能夠描述各個模塊的關(guān)聯(lián)性系數(shù):

d.jpg

上述式中,A,B表示兩組溫度傳感器測得的數(shù)值,P(A)表示變量A的數(shù)學(xué)期望,P(B)表示變量B的數(shù)學(xué)期望。當(dāng)|λ|0.2時,說明兩個模塊的距離較遠(yuǎn),高溫并沒有傳輸?shù)皆撃K位置,只發(fā)出警報信號,不用采取加強散熱的措施;當(dāng)0.2≤|λ|≤0.6時,說明高溫正在向不同模塊的位置進(jìn)行傳輸,此時系統(tǒng)發(fā)出警報并增加散熱效率;當(dāng)0.6≤|λ|≤ 0.9時,說明此時基站內(nèi)各個位置的溫度已經(jīng)很高了,應(yīng)開啟最高級警報措施,通知工作人員立即加強降溫通風(fēng)處理,對發(fā)生溫度異變模塊進(jìn)行檢查,將隱患徹底排除。

溫度傳感器檢測到的信號經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換,同時轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)據(jù),輸入為:

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f.jpg

3 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)溫度檢測系統(tǒng)的各個位置的溫度檢測值關(guān)聯(lián)性較差,不能對通信基站進(jìn)行綜合定位檢測預(yù)警的缺陷,本文設(shè)計了一種基于DS18B20的關(guān)聯(lián)型溫度檢測系統(tǒng),實現(xiàn)了對通信基站不同模塊部分溫度的檢測、顯示、信息關(guān)聯(lián)、綜合分析、聲光報警和散熱控制,能夠?qū)崟r準(zhǔn)確的對通信基站模塊溫度異變信號進(jìn)行分析和處理,完成了智能化溫度檢測,從而減少了通信基站的安全隱患,提高了安全運行的系數(shù)。



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