DOI:10.16545/j.cnki.cmet.2012.06.018 ·68· 煤 矿 机 电 2012 年第 6 期 基于单片机和组态王的温度监控系统 孙夕明，刘健钊，孟凡猛，周旋，刘东辉 ( 山东科技大学 信息与电气工程学院，山东 青岛 ) 266590 摘 要: 为能实时方便地监控恒温箱的温度变化情况，设计了一套基于单片机和组态王的温度监 控系统。该系统可将每个恒温箱的温度值实时显示，上传到计算机中进行显示、存储等处理，并采 用 AT89S52 单片机组成下位机系统，上位机采用组态王设计监控画面。AT89S52 采用 ASCII 协议 和组态王通信，单片机之间采用 RS-485 总线实现互联。该温度监控系统已经在现场得到应用，运 行情况良好。 关键词: 单片机; 组态王; 温度监控 文献标识码: 中图分类号: 文章编号: 1001 － 0874( 2012) 06 － 0086 － 04 TP277． 2 A Temperature Monitoring System Based on Single Chip and Configuration-King SUN Xi-ming ， ， LIU Jian-zhao ， MENG Fan-meng ， ZHOU Xuan ， LIU Dong-hui School of Information and Electrical Engineering Shandong University of Science and Technology Qingdao 266590 ， ， China ) ( : Abstract Designs a temperature monitoring system based on single chip and configuration-king in order to observe the temperature of incubator in time． This system can display incubator’s temperature real time and upload the data to computer processing． The lower computer system is constituted by AT89S52 single chip． The monitoring picture display designs by configuration-king in the upper computer． The AT89S52 adopts ASCII protocol and configuration-king communication． The RS-485 bus is used between single chips to realize connect of each other． This temperature monitoring system has been applied and operates stable． single chip configuration-king temperature monitoring ; ; : Keywords 0 引言 随着计算机和电子信息产业的高速发展，计算 机以及各类电子产品在工农业现场已经得到了极大 地推广，这些设备或者监控系统的使用无疑会大大 本文从实际应用的角度出发，采用 提高生产效率 单片机和组态王实现直接通信，设计了一套基于单 经现场应用，取得了 片机和组态王温度监控系统 较好的效果 。 。 。 1 系统设计原理 系统采用计算机作为上位机，用来显示采集到 的每个恒温箱的温度值，用户可以通过操作上位机 对报警上限值和下限值进行设置，不仅可以查询历 史温度，而且可以对报警事件或者温度值进行打印 。 备份等操作 。 成，下位机由 采用 温度值的采集和上传由下位机系统完 组成，单片机和组态王之间 AT89S52 协议通信［ ］ 1 各个单片机之间通过 位的拨码盘，可以设置本机地址 ASCII RS- 总线进行数据传输，每个单片机采集器上都设 485 计有一个 下位 机同上位机之间通过接口转换器间接连接，该接口 主要实现 总线电平的转 换 总线电平和 RS-485 RS-232 。 8 。 系统框图如图 所示 恒温箱的温度一般在 1 。 左右，温度传感器 + 38℃ 选用 ，该 传 感 器 的 测 温 范 围 为 AT89S52 DS18B20 ± 0． 5℃ 。 ，精度为 － 55℃ ～ 系统框图中的采集器采 + 125℃ 作为控制器，每个采集器对应一个恒温 用 采集器的地址通过其上的拨码盘设置，每个采 箱 集器都有各自的地址，不允许出现重复的地址设置， 最多可以有 个地址 。 256 。 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

2012 年第 6 期 煤 矿 机 电 ·78· 。 为使系统运行稳定可靠，设计了看门狗复位电 路，它可在程序跑飞之后及时使系统复位，防止系统 其工作流程为: 程序正常运行时会通 进入死循环 不能被复位， 过 端口输出高脉冲将单片机复位，系统重新恢复 是单 端接入 口定时，一旦程序跑飞， 口，用于定时复位 电路原理图如图 Q14 正常工作状态 片机的 单片机的复位引脚 所示， ， Reset CD4060 CD4060 I / O P17 P17 。 4 。 图 1 系统框图 2 硬件设计 采集器主板由 控制电路，串口通信电路， 数码管显示电路，声光报警电路，以及看门狗复位电 路等组成 CPU 。 控制电路 2． 1 CPU 选择 AT89S52 机是一种低功耗 高性能 、 Flash 个 系统可编程 8K 定时计数器， 32 图 最小系统，晶振频率为 计算波特率发生器初值 I / O 2 CMOS 存储器，拥有 作为采集器的控制器，该款单片 八位微控制器，具有 个 控制电路原理图如 的 ，它可以精确 个中断源， 3 AT89S52 。CPU 口 6 11． 059 2 MHz 所示，该控制电路中呈现的主要是 图 3 串口通信电路 图 4 看门狗复位电路 。 2． 4 声光报警电路 采集器上设计有声光报警电路，温度值一旦超 图 组成声光报警装置，采用三极 型三极管导通驱动 过限定值即可产生声光报警指示，如图 中，蜂鸣器 管驱动， 报警电路工作 U1 输出低电平时， 所示 LED PNP P16 和 。 5 。 图 2 CPU 控制电路 2． 2 串口通信电路 主要是将 TTL 用的转换芯片是 MAX485 看门狗复位电路 2． 3 电平转换成 RS-485 ，电路图见图 总线电平，使 ［ ］ 2 3 。 图 5 声光报警电路 2． 5 数码管显示电路 采集器上可以通过数码管实时显示温度值，显 ，该芯 数码管驱动芯片使用 6。 示电路见图 片具有串行接口，可驱动 只独立 阵，单片机即可完成 能，简化了硬件设计和编程 LED LED 8 显示 。 ) ，还可同时连接多达 HD7279 位共阴式数码管( 或 64 键的键盘矩 键盘接口的全部功 、 64 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

·88· 煤 矿 机 电 2012 年第 6 期 图 6 数码管显示电路 3 软件设计 系统主程序和各部分子程序流程图如图 所示 。 7 ～ 9 图 8 温度采集流程图 图 9 上位机通信流程图 7 图 所示的主程序流程图中可以看到主程序实 现功能子程序的调用，由于温度是一个随时间缓慢 变化的量，可以间隔适当的时间对温度进行采集，降 采集的温度值即可在采集器 低 上显示，又可上传到上位机处理 当温度值超限时， 的工作负荷 CPU 。 。 CPU 同时会触发声光报警电路，及时提醒操作人员 图 。 所 示 的 流 程 图 是 对 温 度 传 感 器 的操作过程，该传感器是一种单总线器件， CPU 8 DS18B20 对它的读写操作要严格按照操作时序进行 。 ( 下转第 页) 91 图 7 主程序流程图 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

2012 年第 6 期 煤 矿 机 电 ·19· 停车，而且实现了带式输送机的实时变频调速控制， 充分发挥了变频器的调速功能和电机的性能，在很 大程度上降低了带式输送机系统的电能消耗，减少 了设备的机械磨损，延长了输送带的使用寿命 由 转换模块等组成的带式输送机 可编程控制器 智能调速系统，具有可靠性高 柔性 、 另外，智能调速系统对电动 好 机还具有多项保护功能和自诊断与监测和网络集成 接口功能 扩充方便等优点 、 抗干扰能力强 、 、A / D 。 。 。 2 0． 9 ) 带式输送机采用智能调速系统可以有效地 减少运输机发生事故的概率，使系统的功率因数在 以上，大大节省了无功功率，使得 整个过程中达 系统总的传递效率比液力偶合器驱动的效率要高 ，同时带式输送机长期处于良好的运行状 5% ～ 10% 态，既保证了选煤厂正常生产，又能减少了工人的 维护工作量 参考文献: ［ ］ 修智宏，杨美健 1 总线的计算机分布式测控系统 ( 仪表技术与传感器， Rs-485 基于 。 ) : ． ［ ］ 杜金城 2 ． 10 电气变频调速设计技术［ M 2001 16-18． ］ ． ］ ［ J ． 北京: 中国电力出版社， 2002． ［ ］ 王志奎，等 3 ． 可编程控制器和交流变频器在开环 闭环调速系 、 ］ 统中的应用［ J ． 现代电子技术， 7 可编程序控制器原理与设计［ M 2002 ) : ］ ( 27-29． 版 ． 2 ． ］ 于玲，等 ［ 4 ． 北京: 清华大 学出版社， 2006． ［ ］ 薛迎成，何坚强 5 ． 工控机及组态控制技术原理与应用［ ］ ． M 北 京: 中国电力出版社， 2007． ［ ］ 林洋 6 ． ］ 一种长距离带式输送机控制系统的设计与应用［ J ． 煤 2 ) : 52-54． 矿机电， ( 2012 作者简介: 章宏令( 理工大学( 硕士学位) ，现从事煤矿机电技术工作，发表论文 1 篇。 ; 责任编辑: 姚克 ) ，男，助理工程师。2011 年毕业于安徽 ( 收稿日期: 1985 － ) 2012 － 07 － 05 参考文献: ［ ］ 北京亚控科技发展有限公司 1 ． 通用单片机通讯协议( ) ASCII ］ ［ K ． 北京: 北京亚控科技发展有限公司 ． ［ ］ 郭天祥 2 ． 51 单片机 C 2009． 语言教程［ ］ ． M 北京: 电子工业出版社， ［ ］ 蔚俊兰，丁振荣 3 制计算机， 2004 组态王 ． ， ) : 17 10 ( 58-59． ］ 与单片机的通讯方法［ J ． 工业控 6． 5 ［ ］ 王幸之 4 ． 单片机应用系统抗干扰技术［ ］ ． M 北京: 北京航空航 天大学出版社， 2000． 作者简介: 孙夕明( 工程及预测技术等研究工作，发表论文 3 篇。 1987 － ) ，男，在读硕士研究生。主要从事控制 ( 收稿日期: 2012 － 08 － 17 ; 责任编辑: 姚克) 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 ( 上接第 页) I I2 。 在 附近变化时，不给出预警信 测到电动机电流 号 上级带式输送机的速度基本保持在一个恒定 值，而卸煤口到机尾的距离为一定值，可以计算出延 迟时间 t。 负载 控制的基本依据是，保证在任意时刻带式输送 速度模块 3． 2 － 机上每米所承受的重量为一定值 即: 。 G V = GN VN 式中: G——— V——— 佳速度; 某一时刻带式输送机上的负载重量; 对应负载重量为 时带式输送机的最 G 带式输送机正常运行时的负载重 ， VN——— GN 量和最佳速度 。 对应负载重量为 G 值应为: 时带式输送机的最佳速度 V = G GN VN － 3． 3 频率模块 速度 通过改变三相异步电动机电源频率，可以改变 旋转磁通势的同步转速，从而达到变频调速的目的 经推导最终的关系式为: 。 式中: ) 1 － s ( n = 60f p 电动机转速; 电源频率; 电动机磁极对数; 电动机的转差率 。 n——— f——— p——— s——— 4 结语 ) 本系统不仅实现了带式输送机的软起动 软 、 1 3 9 88 图 所示的是采集器和上位机通信的子程序流 ］，采集器首先接收上位机软件组态王发送的 程图［ 数据，其中包含设备地址，然后将接收到的数据与本 机进行匹配，一旦匹配成功，则发送本机采集到的温 度值到上位机 。 4 结语 基于单片机和组态王的恒温箱温度监控系统， 能实时监控恒温箱的温度变化情况，实现了直接通 该系统已在现场得到了实际应用，目前运行状 信 况良好 。 。 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net