采用MXT8051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)基站溫控儀的設(shè)計(jì)

引言

移動(dòng)基站分布在全國(guó)各地，覆蓋面廣，各地氣候差異大。解決好散熱問(wèn)題，是基站正常運(yùn)作的關(guān)鍵因素之一。本文介紹的溫控儀，利用溫度傳感器采集信號(hào)，然后通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、處理、運(yùn)算得到室內(nèi)外溫度，并且根據(jù)當(dāng)前室內(nèi)外溫差，計(jì)算出風(fēng)機(jī)風(fēng)速。然后利用PWM方式控制可控硅對(duì)交流220V斬波，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)速調(diào)制。從而實(shí)現(xiàn)了利用自然冷源達(dá)到降低基站內(nèi)部溫度的目的。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本溫控儀是以MXT8051單片機(jī)為核心，整個(gè)硬件系統(tǒng)(如圖1)分為溫度信號(hào)采集、顯示、鍵盤、控制輸出、通信接口和存儲(chǔ)模塊。該儀表工作流程是：單片機(jī)通過(guò)集成的A/D采樣室內(nèi)室外溫度，根據(jù)溫差調(diào)制風(fēng)機(jī)風(fēng)速。鍵盤部分實(shí)現(xiàn)對(duì)溫控儀參數(shù)的設(shè)置，如風(fēng)機(jī)啟動(dòng)溫度、停止溫度等參數(shù)。顯示部分實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)、參數(shù)的顯示功能。

RS-485通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳、集中控制和維護(hù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)防止掉電后數(shù)據(jù)丟失。

顯示及鍵盤

顯示部分：采用128*64點(diǎn)陣屏顯示。通過(guò)“翻頁(yè)”可以清晰顯示參數(shù)，風(fēng)機(jī)狀態(tài)等。

按鍵部分：圖4為按鍵原理圖，包括6個(gè)按鍵，分別是上鍵、下鍵、左鍵、右鍵、菜單鍵、返回鍵。菜單鍵實(shí)現(xiàn)從主界面進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，返回鍵實(shí)現(xiàn)當(dāng)前界面返回到上一級(jí)顯示界面，上下鍵選擇菜單，左右進(jìn)入退出參數(shù)設(shè)置菜單。

例如：按菜單鍵進(jìn)入?yún)?shù)選擇如圖2，按上下鍵選擇相應(yīng)參數(shù)，按菜單鍵進(jìn)入相應(yīng)參數(shù)設(shè)置如圖3。

按鍵的實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)方法都是采用掃描I/O實(shí)現(xiàn)的。在缺少I/O的情況下，傳統(tǒng)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用A/D轉(zhuǎn)換按鍵，這樣能節(jié)省I/O的使用。本文使用2位A/D口實(shí)現(xiàn)6個(gè)按鍵功能。其軟件流程圖如圖5 所示。

控制輸出

普通晶閘管實(shí)質(zhì)上屬于直流控制器件。要控制交流負(fù)載，必須將兩只晶閘管反極性并聯(lián)，讓每只SCR控制一個(gè)半波，為此需要獨(dú)立觸發(fā)電路，使用不夠方便。因此本文采用BAT41，BAT41是個(gè)雙向晶閘管，它是在普通晶閘管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，只需一個(gè)觸發(fā)電路即可。

風(fēng)機(jī)調(diào)速原理如圖6，通過(guò)PWM方式，控制可控硅對(duì)交流220V斬波，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)調(diào)速功能。當(dāng)室內(nèi)外溫差在8℃或以下時(shí)，調(diào)節(jié)PWM以最大占空比輸出，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行;溫差在9℃~15℃之間時(shí)，調(diào)節(jié)PWM以較高占空比輸出，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)中速運(yùn)行;溫差在16℃以上時(shí)，調(diào)節(jié)PWM以較低占空比輸出，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行。其軟件流程圖如圖7。

報(bào)警輸出：當(dāng)室內(nèi)溫度高于報(bào)警溫度時(shí)，控制繼電器閉合，驅(qū)動(dòng)報(bào)警器鳴叫。

RS-485通信

RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收方式實(shí)現(xiàn)通信。在發(fā)送端TXD將串口的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)A、B兩路輸出，經(jīng)傳輸后在接收端將差分信號(hào)還原成TTL電平信號(hào)。

兩條傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，因此具有極高的抗干擾能力。

圖8所示為RS-485構(gòu)成的總線型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通信芯片采用75LBC184。通信規(guī)格采用串行通訊1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位，以及1位停止位。通訊控制為指令-應(yīng)答方式，實(shí)現(xiàn)溫控儀與上位機(jī)通信。上位機(jī)可以對(duì)多臺(tái)溫控儀操作，可以讀取室內(nèi)外溫度，設(shè)置參數(shù)，同時(shí)還可以控制風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和停止。

存儲(chǔ)部分

掉電保存數(shù)據(jù)功能的實(shí)現(xiàn)方法也很多種，本文采用一種簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的方法：采用24LC01芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，只需占用2個(gè)I/O，便可以對(duì)該芯片進(jìn)行讀寫。因此用戶只需設(shè)置一次參數(shù)，溫控儀便自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，以免重新上電重復(fù)設(shè)置參數(shù)。

結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了根據(jù)室內(nèi)和室外的溫度差控制風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的自動(dòng)控制。本溫控儀采用點(diǎn)陣屏顯示，菜單式操作，方便易用，且使用范圍廣，適用于各種氣候條件和使用環(huán)境，無(wú)論是寒冷的東北、西北，還是潮濕、 炎熱的華東、華南。