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在通信系統的設計和建設中，通信電源被稱為通信系統的心臟，電源系統將直接影響通信系統的可靠性和穩定性。美國APC公司的一項調查結果表明，大約有75％以上的通信系統故障都是由于電源設備故障而引起的。目前，通信系統電源供電大都是由不間斷的蓄電池提供的，蓄電池溫度過高勢必影響到電池的工作效率和壽命。因此對蓄電池的工作溫度進行實時的監測具有實際意義。 1 系統組成 蓄電池溫度監測系統的原理框圖如圖1所示。主要由電壓、溫濕度采集、溫度采集、89S51單片機、鍵盤控制模塊、顯示電路模塊、通信模塊組成。該系統能完成6組或6組以上通信電池的溫度測量、1路機房環境測量(溫度、濕度測量)、2路直流電壓和2路交流電壓測量，傳輸數據距離大于200 m。 2 硬件設計 2．1 單片機選擇 該系統單片機選用89S51，該單片機采用0．35新工藝。成本降低，功能提升，與傳統的89C51單片機相比主要具有以下特點： (1)功能增多，性能有了較大提升，價格基本不變； (2)ISP在線編程功能； (3)最高工作頻率為33 MHz，計算速度更快； (4)具有雙工UART串行通道； (5)內部集成看門狗計時器； (6)雙數據指示器； (7)兼容性強，向下完全兼容51全部子系列產品。 2．2 溫度傳感器的選擇及其與單片機的連接 溫度采集選用DS18B20，DS18B20具有獨特的單總線接口方式，通過串行通信接口(I／O)直接輸出被測溫度值接口方式，CPU只需一根端口線就可與DS18820實現雙向通信；在使用中不需要任何外圍元件；內含寄生電源，既可采用寄生電源，也可由VDD直接供電；允許電壓范圍是3．0～5．5 V，進行溫度／數字轉換時的工作電流約為1．5 mA，待機電流僅為1μA，典型功耗為5 mW；溫度測量范圍為－55～125℃，在0～85℃之間，誤差小于0．5℃；支持多點組網功能，多個DS18B20可以掛接在一根總線上，可實現多點測溫；具有負壓特性，當電源極性接反時，溫度計不會因發熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20和單片機的連接如圖2所示，由VCC直接供電，連接一個4．7 kΩ左右的上拉電阻，DQ直接連到單片機的P1．0口上。 CPU對DS18B20的訪問流程是：對DS18B20初始化即ROM操作命令、存儲器(包括便箋式RAM和E2PROM)操作命令即數據處理。單總線上所有處理都從初始化開始，初始化時序由主機發出的復位脈沖和一個或多個從機發出的應答脈沖組成。主機接收到從機的應答脈沖后，說明有單總線器件在線，主機就可以開始對從機進行ROM命令和存儲器操作命令，使DS18B20完成溫度測量并將測量結果存人高速暫存儲器中，然后讀出此結果。 2．3 交、直流電壓以及機房溫濕度的測量 直流電壓、交流電壓以及機房溫濕度的測量選用TLC1543，TLC1543為10位11通道的A／D轉換器，與單片機的連接如圖3所示。機房環境測量(溫度、濕度)采用JWS溫濕度變送器，輸出信號為標準0～5 V直流電壓信號；直流電壓的數據采集經電阻分壓后直接送至A／D轉換器，交流電壓的采集經分壓整流后也直接送至A／D轉換器。 2．4 顯示電路設計 溫度顯示采用6位LED，與單片機的連接如圖4所示。顯示模塊由8279鍵盤、顯示接口芯片和相應的驅動電路組成。8279的掃描線SLA～SLC在掃描過程中，可將芯片內部顯示單元的內容送到輸出數據線OA0～OA3和OB0～OB3掃描線經74HC138譯碼，作為多位LED數碼管的位選線，通過74LS04反相后，再經過位驅動芯片，用于對不同的數碼管進行位驅動。同時，用OA0～OA3和OB0～OB3送出的數據對應地驅動每個數碼管的8個顯示段，使6個數碼管輪流驅動發光。驅動芯片采用SN75491和SN75492，分別驅動數碼管的段和位顯示，保證6位數碼管都被點亮時需要的最大電流。 2．5 通信模塊設計 為了滿足數據傳輸距離大于200 m，通信采用75LBC180全雙工485芯片，單片機通信電平和計算機電平的轉換采用MAX232完成，如圖5所示。MAX232芯片是專為電腦的RS 232標準串口設計的接口電路，使用+5 V單電源供電。另外。RS 232到RS 485的轉換可采用專用的轉換器，如BOK－60或ATC－160A無源轉換器。 3 軟件設計 蓄電池溫度監測系統的軟件設計主要包括主程序、外部中斷子程序、顯示子程序等。圖6是該系統的主程序流程圖。用于完成對DS18B20的調用、中斷管理、測量溫度值的計算及溫度值的顯示等功能。主機89S51首先復位脈沖使信號線上所有的DS18B20芯片都被復位，接著發送跳過ROM操作命令，激活在線的所有DS18B20，然后系統轉人中斷處理流程，完成溫度轉換，讀取等工作。外部中斷子程序完成對溫度測量數據的讀取，顯示子程序完成液晶顯示器的初始化及顯示溫度值。 4 結 語 基于89S51和DS18B20的通信電源蓄電池溫度監測系統，接口簡單，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線和邏輯電路，與傳統裝置相比，具有結構簡單，成本低，可靠性和測溫精度高，功耗低，應用面廣等優點。 |
