采用MXT8051單片機實現(xiàn)基站溫控儀的設計

引言

移動基站分布在全國各地，覆蓋面廣，各地氣候差異大。解決好散熱問題，是基站正常運作的關(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，然后通過單片機進行A/D轉(zhuǎn)換、處理、運算得到室內(nèi)外溫度，并且根據(jù)當前室內(nèi)外溫差，計算出風機風速。然后利用PWM方式控制可控硅對交流220V斬波，實現(xiàn)風機風速調(diào)制。從而實現(xiàn)了利用自然冷源達到降低基站內(nèi)部溫度的目的。

系統(tǒng)設計

本溫控儀是以MXT8051單片機為核心，整個硬件系統(tǒng)(如圖1)分為溫度信號采集、顯示、鍵盤、控制輸出、通信接口和存儲模塊。該儀表工作流程是：單片機通過集成的A/D采樣室內(nèi)室外溫度，根據(jù)溫差調(diào)制風機風速。鍵盤部分實現(xiàn)對溫控儀參數(shù)的設置，如風機啟動溫度、停止溫度等參數(shù)。顯示部分實現(xiàn)風機狀態(tài)、報警狀態(tài)、參數(shù)的顯示功能。

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

顯示及鍵盤

顯示部分：采用128*64點陣屏顯示。通過“翻頁”可以清晰顯示參數(shù)，風機狀態(tài)等。

按鍵部分：圖4為按鍵原理圖，包括6個按鍵，分別是上鍵、下鍵、左鍵、右鍵、菜單鍵、返回鍵。菜單鍵實現(xiàn)從主界面進入?yún)?shù)設置界面，返回鍵實現(xiàn)當前界面返回到上一級顯示界面，上下鍵選擇菜單，左右進入退出參數(shù)設置菜單。

例如：按菜單鍵進入?yún)?shù)選擇如圖2，按上下鍵選擇相應參數(shù)，按菜單鍵進入相應參數(shù)設置如圖3。

按鍵的實現(xiàn)，傳統(tǒng)方法都是采用掃描I/O實現(xiàn)的。在缺少I/O的情況下，傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)時，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口實現(xiàn)6個按鍵功能。其軟件流程圖如圖5 所示。

控制輸出

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

風機調(diào)速原理如圖6，通過PWM方式，控制可控硅對交流220V斬波，從而實現(xiàn)風機調(diào)速功能。當室內(nèi)外溫差在8℃或以下時，調(diào)節(jié)PWM以最大占空比輸出，實現(xiàn)風機高速運行;溫差在9℃~15℃之間時，調(diào)節(jié)PWM以較高占空比輸出，實現(xiàn)風機中速運行;溫差在16℃以上時，調(diào)節(jié)PWM以較低占空比輸出，實現(xiàn)風機低速運行。其軟件流程圖如圖7。

報警輸出：當室內(nèi)溫度高于報警溫度時，控制繼電器閉合，驅(qū)動報警器鳴叫。

RS-485通信

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

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，無奇偶校驗位，以及1位停止位。通訊控制為指令-應答方式，實現(xiàn)溫控儀與上位機通信。上位機可以對多臺溫控儀操作，可以讀取室內(nèi)外溫度，設置參數(shù)，同時還可以控制風機啟動和停止。

存儲部分

掉電保存數(shù)據(jù)功能的實現(xiàn)方法也很多種，本文采用一種簡單、容易實現(xiàn)的方法：采用24LC01芯片存儲數(shù)據(jù)，只需占用2個I/O，便可以對該芯片進行讀寫。因此用戶只需設置一次參數(shù)，溫控儀便自動保存數(shù)據(jù)，以免重新上電重復設置參數(shù)。

結(jié)語

本文主要介紹了根據(jù)室內(nèi)和室外的溫度差控制風機，實現(xiàn)室內(nèi)溫度的自動控制。本溫控儀采用點陣屏顯示，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，無論是寒冷的東北、西北，還是潮濕、 炎熱的華東、華南。