分布式温度测控与报警系统的设计与制作

　1．分布式温度测控与报警系统功能基本要求
　　
　　(1)该产品由双路可调直流稳压电源供电：
　　
　　(2)该产品由两个半导体温度传感器LM35实现两测点温度的测量；
　　
　　(3)该产品由数码管显示温度测量结果，显示结果单位为摄氏度；使用低两位数码管显示两测点平均值(测温范围：0℃～60℃，无小数位)，数码管最高位不使用；
　　
　　(4)该产品由蜂鸣器的呜叫并结合红、绿发光二极管指示温度超过高、低限位(高限为30。，低限为15。)；同时温度高于34。，继电器动作(闭合)；
　　
　　(5)该产品测量精度应在1～2~C。

　　2．分布式温度测控与报警系统功能发挥部
　　
　　分(1)数码管轮流显示第一测点、第二测点和两测点平均值，数码管最高位显示指示代码，分别为1(第一测点)、2(第二测点)和3(两测点平均值)，结果单位为摄氏度。
　　
　　(2)利用3个按键实现显示和温度高低限设置功能。

　　3．产品解析
　　
　　本产品的原理框图如下图所示，主要是由单片机AT89S52来实现控制。其结构主要由以下几部分组成：
　　
　　(1)温度采集电路：选用LM35温度传感器。将温度转换为电压信号，10mV／℃；
　　
　　(2)放大电路：包括一级射极跟随器和一级同相放大器，将LM35温度传感器输出的电压信号经集成运算放大器LMl58跟随、放大；
　　
　　(3)模数转换电路：由ADC0809及外围电路组成，将采集到的2路模拟信号转换成对应的8位数字量；
　　
　　(4)控制电路：主要完成ADC0809的模拟量选路、启动、数据读取、计算、显示，同时扫描按键，根据按键设置显示通道和参数设定，并监测温度超标时进行声、光报警和继电器控制；
　　
　　(5)按键控制：按下K1键可以选择相应的功能状态，K2、K3为温度设置按键，可以对温度检测参数进行设置：
　　
　　(6)显示电路：采用移位锁存驱动器741一S164进行串行置数和静态显示，仅占用2个I／O口即可进行多位静态显示，大大节约单片机系统资源；
　　
　　(7)报警电路：温度过高或过低时蜂鸣器发出报警；温度过低(15℃)亮绿灯，温度过高(30~(3)亮红灯；温度继续超标达到限定值(34℃)继电器吸合，可以控制风扇或其它制冷系统工作。

　　
　　技术参数如下：
　　
　　(1)监测点数量：2路(可扩展为8路)。
　　
　　(2)测量范围：0℃～60℃(最高测量范围0~C～150~C)。
　　
　　(3)测量误差：±0．835℃(接近0℃时误差为±1135℃)0(4)额定输入电压：DC9V(工作电压范围7V～12V)。
　　
　　分布式温度测控与报警系统原理图。如下图所示
　　
　　(1)分布式温度测控与报警系统原理图请见原理图文件；
　　
　　(2)标注带有“*”号的元件参数由参赛选手自行设计，以获得任务要求的精度范围；
　　
　　
　　(3)单片机管脚分配及其外围电路实现由参赛选手完成：
　　
　　(4）可以适当创新发挥。添加某些元件提高工作性能，或者修改某些电路以得到更好的效果。

　　4、原理分析

　　(1)单片机管脚分配较灵活，但由于ADC0809采用片外寻址的访问方式，因此不宜将P0和P2作为输出口，可以将声、光报警和继电器控制端以及显示数据端设置在P1口，按键则可设置在P2口(除已用作ADC0809选址的P2．0脚)。
　　
　　(2)单片机外围主要有上电复位电路和晶振电路，也可增加手动复位按键。
　　
　　5．分布式温度测控与报警系统PCB设计解析
　　
　　制作PCB板没有一定之规，但要取得较好的效果，应注意以下几个方面：
　　
　　(1)封装选择要准确，尤其是自建封装的测绘设计；
　　
　　(2)电源接口位置、数码管位置、指示灯位置、按键位置一定要根据产品外壳设计，如果未给定外壳则需人性化排布。
　　
　　(3)散热器应周围元件保持适当距离(本产品尤其要求散热器远离温度传感器)。
　　
　　(4)应保证高频元件引线尽量短(例如晶振)。
　　
　　(5)元件排列要尽量整齐、美观。
　　
　　(6)布线自动与手工结合，减少交叉，避免过密。
　　
　　(7)保证线宽和线距，电源线和地线应加宽。
　　
　　(8)电源线和地线采用树形布线，避免形成环路。
　　
　　(9)应在电源线和地线间放置多个退耦电容，以减少纹波干扰。

此系统的程序流程如下图所示：

6、调试

　　(1)通电测试前先应注意温度传感器的极性不得接反，并检查各个芯片的安装和焊接；
　　
　　(2)加+9V电源，注意电源极性不要接反；
　　
　　(3)观察电源指示灯工作是否正常，使用万用表测量+5V电压是否准确、稳定；
　　
　　(4)观察数码管是否有显示，此时显示数字可能与温度值不一致，但不能为乱码：
　　
　　(5)多次按下K1键，观察显示数据是否变化：
　　
　　(6)当第一个数码管显示“H”、“L”、“J”时。按K2、K3键，观察后两位数码管数值是否随之增减；
　　
　　(7)使用万用表测量ADC0809的12脚(REF+)和16脚(REF一)之间的基准电压VREF；
　　
　　(8)拔出LM35传感器，输入600mV电压，调节放大电路反馈电阻（电位器)的阻值．使放大电路输出电压等于VREF，观察此时显示数值应为60；
　　
　　(9)观察当前红色报警灯是否工作，报警器是否呜叫，使用万用表测量继电器控制的插座是否连通，判断继电器状态(吸合)；
　　
　　(10）降低输入电压，观察显示数值是否随之减少，同时观察报警电路和继电器是否随温度示数变化正常动作：
　　
　　(11)插入LM35温度传感器，按下手动复位键(K4)后。进行各功能整体调试。降低输入电压，观察显示数值是否随之减少，同时观察报警电路和继电器是否随温度示数变化正常动作：
　　
　　(11)插入LM35温度传感器，按下手动复位键(K4)后。进行各功能整体调试。

　　7、安装说明

　　（1）产品概述
　　
　　本产品主要用于测量温度，当温度在本产品所测温度范围之内温度会以数字的形式显示在显示屏上，当温度低于所设定的低温门限时绿色指示灯和蜂鸣器发出报警指示，当温度高于所设定的高温门限时红色指示灯和蜂鸣器发出报警指示，如果温度继续增高，继电器吸合。达到自动控制的目的。
　　
　　（2）技术说明
　　
　　本产品由直流稳压电源供电，主要由两个半导体温度传感器LM35实现两测点温度的测量，并由数码管显示温度测量结果。显示结果单位为摄氏度：
　　
　　使用低两位数码管显数值(测温范围：O℃～60℃，无小数位)，数码管最高位为状态显示。当温度超过设置范围，蜂鸣器发出报警指示并结合红、绿发光二极管指示温度超过高、低限位(可调节，默认高限为30℃。低限为15度)；当温度高于34度(可调节)，继电器动作(闭合)，测量精度应在士1摄氏度。
　　
　　（3）安装说明
　　
　　本产品结构小巧十分便于安装只要将螺钉装入电路板上预先留出的孔中即可。
　　
　　（4）使用说书
　　
　　1)利用前3个按键实现显示和温度高低限设置功能，第4个键为复位键。
　　
　　2)如果要调节测量温度的范围可以先按1键进行功能选择(可选定五种功能当数码管显示E时为当前所测平均温度，显示L、H分别对应最低与最高温度设置．显示J时是对继电器的调节，数码管上半部点亮为左路显示，数码管下半部点亮为右路显示)，可分别按K2、K3键对上述五种功能进行调节。调节完成后在按K1键进行确定。
　　
　　3)数码管由按键控制显示第一测点、第二测点和两测点平均值，数码管最高位显示指示代码。分别为1(第一测点)、2(第二测点)和3(两测点平均值)。结果单位为摄氏度。
　　
　　（5）注意事项
　　
　　1)温度传感器LM35的极性不得接反。
　　
　　2)电源电压不应超过本产品的额定电压(12V)。
　　
　　3)滑动变阻器出厂时设定，用户不可随意调节