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专利名称 | 阵列式多点温度监测系统 |
申请号 | CN200910116816.X | 申请日期 | 2009-05-18 |
法律状态 | 权利终止 | 申报国家 | 暂无 |
公开/公告日 | 2009-10-07 | 公开/公告号 | CN101551277 |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | G01K1/02 | IPC分类号 | G;0;1;K;1;/;0;2;;;G;0;1;K;7;/;0;0查看分类表>
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申请人 | 胡业林;郑晓亮 | 申请人地址 | 安徽省淮南市田家庵区学院路(理工大院内)
变更
专利地址、主体等相关变化,请及时变更,防止失效 |
权利人 | 安徽理工大学高科技中心 | 当前权利人 | 安徽理工大学高科技中心 |
发明人 | 郑晓亮;胡业林 |
代理机构 | 安徽合肥华信知识产权代理有限公司 | 代理人 | 余成俊 |
摘要
本发明公开了一种阵列式多点温度监测系统,包括多个监测装置,每个监测装置连接一条最长可达1000米的温度传感器测线电缆,每根测线电缆上最多可以驱动50个单总线温度传感器,所述温度传感器可检测其所在位置的温度信息,通过单总线数据传输协议将温度数据传输到以单片机为控制核心的监测装置,监测装置具有数据显示、数据存储、参数设定、超限报警、数据传输等功能。通过RS-485通讯总线将多个监测装置组成网络,经RS-485/RS-232协议转换器、RS-232总线连接到一台计算机主机即可组成一种阵列式多点温度监测系统,用于具有大面积多点温度监测要求的场合。
1.阵列式多点温度监测系统,其特征在于:包括多个监测装置以及RS-485通讯总线,所述多个监测装置分别连接至RS-485通讯总线上,所述每个监测装置上连接有电缆,所述电缆上连接有多个温度传感器;系统还包括有计算机,所述计算机通过RS-232通讯总线连接有RS-485/RS-232协议转换器,所述监测装置通过RS-485通讯总线与RS-485/RS-232协议转换器连接;
所述监测装置包括型号为ATmega128L的单片机、实时时钟电路、通讯电路、温度传感器驱动电路和电源电路;所述单片机的引脚1上连接有电阻后,再通过导线连接至电源电路,引脚2、引脚3及引脚4分别通过导线连接至通讯电路,所述单片机的引脚7、引脚8和引脚9分别通过导线连接至实时时钟电路,所述单片机的引脚10~引脚17分别通过导线连接至温度传感器驱动电路,所述单片机的引脚20连接一个复位电路,所述复位电路包括引脚20上引出的三根导线及引出导线所连接器件,所述一根引出导线上连接有电阻后再连接至电源电路,另一根导线连接至一个二极管的阳极,所述二极管阴极通过导线连接至电源电路,第三根导线上连接有电容后再接地,所述单片机的引脚21通过导线连接至电源电路,引脚22接地,所述单片机的引脚23与引脚24之间连接有一个晶振电路,所述晶振电路包括相互串联的两个电容,所述两个电容相互串联后再与一个晶体振荡器并联构成并联电路,所述两串联电容之间有导线引出并接地,所述单片机的引脚27和引脚28分别通过导线连接至通讯电路,所述单片机的引脚52通过导线连接至电源电路,引脚53接地,所述单片机的引脚54、引脚55、引脚56及引脚57分别通过导线对应连接至JTAG片内调试接口的引脚9、引脚3、引脚5和引脚1,所述JTAG片内调试接口与所述单片机之间的四根导线上还有导线引出,所述四根引出导线上分别接有上拉电阻后,再连接至电源电路,所述JTAG片内调试接口的引脚2和引脚10接地,引脚6通过导线连接至单片机的引脚20,引脚4通过导线连接至电源电路,所述单片机的引脚62上连接有电容后接地,引脚63接地,引脚64上有两根导线引出,一根引出导线上连接有电感后,再连接至电源电路,另一根引出导线上连接有电容后接地;
所述实时时钟电路包括型号为DS1302的芯片,所述单片机引脚7、引脚8和引脚9上的导线分别对应连接至所述芯片的引脚7、引脚6和引脚5,所述芯 片与单片机之间的导线上还分别有导线引出,所述三根引出导线上分别连接有上拉电阻后,再连接至电源电路,所述芯片的引脚1通过导线连接至电源电路,引脚2、引脚3之间有一晶振电路,所述晶振电路包括相互串联的两个电容,所述两个电容相互串联后再与一个晶体振荡器并联构成并联电路,所述两串联电容之间有导线引出并接地上,引脚4接地,所述芯片的引脚8上连接有一个备用钮扣电池后再连接至地线;
所述通讯电路包括型号为MAX485的芯片和型号为MAX232的芯片,为监测装置提供两路串行通讯口,其中一路通讯口的总线方式可选RS-485或RS-232,所述芯片单片机的引脚
4上的导线连接至所述芯片MAX485的引脚2上,单片机的引脚27和引脚28上的导线分别对应连接至芯片MAX232的引脚9和引脚10上;所述芯片MAX485的引脚2上还有导线,所述导线连接至芯片MAX485的引脚3上,所述芯片MAX485的引脚5接地,引脚8连接至电源电路,引脚6和引脚7之间连接有电阻,所述芯片MAX485的引脚6和引脚7上还分别有导线引出,所述引出导线分别连接至一个四脚的连接器的引脚2和引脚1上,所述四脚的连接器引脚3接地,引脚4连接至电源电路;所述芯片MAX232的引脚1与引脚3、引脚4和引脚
5之间分别连接有电容,引脚2上连接有电容后再连接至电源电路,引脚6上连接有电容后接地,所述芯片MAX232引脚7和引脚8分别对应连接至一个九脚的串口连接器的引脚2和引脚3上,所述九脚的串口连接器的引脚5接地,所述芯片MAX232的引脚13和引脚14分别通过导线对应连接至所述四脚的连接器的引脚1和引脚2上,所述芯片MAX232的引脚
15接地,引脚16上有两根导线引出,一根导线连接至电源电路,另一根导线上连接有电容后接地;还包括两个三脚跳线,所述单片机的引脚2上的导线连接第一个三脚跳线的引脚2上,所述第一个三脚跳线的引脚1通过导线与所述芯片MAX232的引脚12连接,引脚3通过导线与所述芯片MAX485的引脚1连接,所述单片机的引脚3上的导线连接第二个三脚跳线的引脚2上,所述第二个三脚跳线的引脚1通过导线与所述芯片MAX232的引脚11连接,引脚3通过导线与所述芯片MAX485的引脚4连接;所述两个三脚跳线的引脚1,引脚2通过跳线帽短接时,监测装置一路通讯口选择RS-232总线方式;两个三脚跳线的引脚2,引脚3通过跳线帽短接时,监测装置一路通讯口选择RS-485总线方式;
所述温度传感器驱动电路包括相同的两个驱动电路和一个五脚的连接器,所述驱动电路包括三个三极管,第一个三极管的基极通过导线连接至所述单片机,所述第一个三极管的基极上还有导线引出,所述引出导线上连接有电阻后再连接至电源电路,所述第一个三极管的发射极接地,集电极上有两根导线引出,一根导线上连接有电阻后再连接至电源电路,另一根导线上连接有两个串联的可调电阻后,再连接至第二个三极管的集电极,所述两个相互串联的可调电阻之间的导线上还有导线引出,一根引出导线连接至所述单片机,另一根引出导线连接至第三个三极管的集电极,所述第二个三极管的基极上连接有电阻后,再连接至所述单片机,所述第二个三极管的发射极通过导线连接至电源电路,所述第三个三极管的基极上连接有电阻后,再连接至所述单片机,第三个三极管的集电极上还有导线引出,所述引出导线连接至二极管后再接地,所述第三个三极管的发射极上有两根导线引出,一根导线连接至电源电路,另一根导线上连接有二极管后,再连接至第三个三极管集电极上连接的二极管上;所述第一个驱动电路中,第一个三极管的基极、所述两个相互串联的可调电阻之间的一根引出导线、第二个三极管的基极、第三个三极管的基极分别与所述单片机的引脚10、引脚11、引脚12和引脚13之间通过导线对应连接,所述第二个驱动电路中,第一个三极管的集电极、所述两个相互串联的可调电阻之间的一根引出导线、第二个三极管的基极、第三个三极管的基极分别与所述单片机的引脚14、引脚15、引脚16和引脚17之间通过导线对应连接;所述五脚的连接器的引脚5通过导线连接至电源电路,引脚1和引脚3接地,引脚2和引脚4分别通过导线对应连接至单片机的引脚11和引脚15上,所述温度传感器通过电缆连接至所述五脚的连接器的引脚2或引脚4上;
所述电源电路包括两个型号为7805的芯片和一个二脚的连接器,所述第一个芯片的引脚1与引脚2之间通过导线连接有相互并联的两个电容,引脚2与引脚3之间通过导线连接有并联电路,所述并联电路包括相互串联的电阻和发光二极管,所述电阻与发光二极管串联后,再与两个电容互相并联构成并联电路,所述第一个芯片的引脚1上还有导线引出,所述引出导线连接至所述二脚的连接器的引脚2,所述第一个芯片的引脚2还通过导线接地,所述第一个芯片的引脚3上有电源输出导线,所述电源输出导线分别连接至所述单片机、通讯电路、实时 时钟电路、液晶显示电路、报警电路中连接电源的位置;所述第二个芯片的引脚1通过导线连接至所述二脚的连接器的引脚2,所述二脚的连接器的引脚1接地,所述第二个芯片的引脚2与引脚3之间通过导线连接有相互并联的两个电容,引脚2还通过导线接地,所述第二个芯片的引脚3上有温度传感器驱动电路电源输出导线,所述温度传感器驱动电路电源输出导线分别连接至所述驱动电路中第一个三极管的集电极、第二个三极管的发射极、第三个三极管的发射极、五脚的连接器的引脚5。
2.根据权利要求1所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述监测装置还包括报警电路,所述报警电路包括一个三极管,所述三极管的发射极与电源电路中第一个芯片连接,所述三极管的基极上有两根导线引出,一根导线连接有电阻后,再与电源电路中第一个芯片连接,另一根导线连接有电阻后再连接至所述单片机的引脚6,所述三极管的集电极通过导线与喇叭的一个接线端连接,所述喇叭另一个接线端接地。
3.根据权利要求1所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述监测装置还包括有液晶显示电路,所述掖晶显示电路包括型号为JM12864-10的液晶显示屏,所述液晶显示屏的引脚1、引脚2、引脚18和引脚20分别接地,所述液晶显示屏的引脚3与电源电路第一个芯片连接,引脚4连接有电阻后再与电源电路第一个芯片连接,所述液晶显示屏的引脚5~引脚17分别与所述单片机的引脚33、引脚34、引脚36、引脚35、引脚20、引脚51~引脚44对应连接,所述液晶显示屏的引脚19通过导线连接至三极管的集电极,所述三极管的基极上连接有电阻后再连接至所述单片机的引脚5,所述三极管的发射极通过导线与所述电源电路的第一个芯片连接。
4.根据权利要求1所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述监测装置还包括有按键电路,所述按键电路包括有七脚的连接器,所述七脚的连接器的引脚1接地,引脚
2~引脚7上分别连接有按键,所述按键另一端接地,所述七脚的连接器的引脚2~引脚7还分别通过导线与所述单片机的引脚26、引脚29、引脚30、引脚31、引脚32和引脚20对应连接。
5.根据权利要求1所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述温度传感器选用单总线数字式温度传感器DS18B20。
6.根据权利要求1所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述监测装置与温度传感器之间的电缆选用227IEC53铜芯绝缘聚氯乙烯护套软线。
阵列式多点温度监测系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及温度监测系统领域,是一种应用在仓储、冷库以及煤矿冻结法凿井温度场监测等场合,测量范围大、测量点数多的阵列式多点温度监测系统。\n背景技术\n[0002] 随着工业生产安全要求的不断发展,需要对温度进行监测的场合越来越多,传统的温度巡检仪器测点有限,测点到仪表的距离受到严格限制,难以满足温度测点覆盖范围大的应用场合。而新兴的分布式光纤温度监测方法的出现为大面积连续多点温度监测提供了一种很好的解决办法,但其高昂的价格使大多数简单温度监测需求望而却步。\n发明内容\n[0003] 本发明针对现有测温技术的缺陷,提供一种阵列式多点温度监测系统,以达到成本低、覆盖面积大、测量点数多的目的。\n[0004] 为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:\n[0005] 阵列式多点温度监测系统,其特征在于:包括多个监测装置以及RS-485通讯总线,所述多个监测装置分别连接至RS-485通讯总线上,所述每个监测装置上连接有电缆,所述电缆上连接有多个温度传感器;系统还包括有计算机,所述计算机通过RS-232通讯总线连接有RS-485/RS-232协议转换器,所述监测装置通过RS-485通讯总线与RS-485/RS-232协议转换器连接;\n[0006] 所述监测装置包括型号为ATmega128L的单片机、实时时钟电路、通讯电路、温度传感器驱动电路和电源电路;所述单片机的引脚1上连接有电阻后,再通过导线连接至电源电路,引脚2、引脚3及引脚4分别通过导线连接至通讯电路,所述单片机的引脚7、引脚8和引脚9分别通过导线连接至实时时钟电路,所述单片机的引脚10~引脚17分别通过导线连接至温度传感器驱动电路,所述单片机的引脚20连接一个复位电路,所述复位电路包括引脚20上引出的三根导线及引出导线所连接器件,所述一根引出导线上连接有电阻后再连接至电源电路,另一根导线连接至一个二极管的阳极,所述二极管阴极通过导线连接至电源电路,第三根导线上连接有电容后再接地,所述单片机的引脚21通过导线连接至电源电路,引脚22接地,所述单片机的引脚23与引脚24之间连接有一个晶振电路,所述晶振电路包括相互串联的两个电容,所述两个电容相互串联后再与一个晶体振荡器并联构成并联电路,所述两串联电容之间有导线引出并接地,所述单片机的引脚27和引脚28分别通过导线连接至通讯电路,所述单片机的引脚52通过导线连接至电源电路,引脚53接地,所述单片机的引脚54、引脚55、引脚56及引脚57分别通过导线对应连接至JTAG片内调试接口的引脚9、引脚3、引脚5和引脚1,所述JTAG片内调试接口与所述单片机之间的四根导线上还有导线引出,所述四根引出导线上分别接有上拉电阻后,再连接至电源电路,所述JTAG片内调试接口的引脚2和引脚10接地,引脚6通过导线连接至单片机的引脚20,引脚4通过导线连接至电源电路,所述单片机的引脚62上连接有电容后接地,引脚63接地,引脚64上有两根导线引出,一根引出导线上连接有电感后,再连接至电源电路,另一根引出导线上连接有电容后接地;\n[0007] 所述实时时钟电路包括型号为DS1302的芯片,所述单片机引脚7、引脚8和引脚9上的导线分别对应连接至所述芯片的引脚7、引脚6和引脚5,所述芯片与单片机之间的导线上还分别有导线引出,所述三根引出导线上分别连接有上拉电阻后,再连接至电源电路,所述芯片的引脚1通过导线连接至电源电路,引脚2、引脚3之间有一晶振电路,所述晶振电路包括相互串联的两个电容,所述两个电容相互串联后再与一个晶体振荡器并联构成并联电路,所述两串联电容之间有导线引出并接地上,引脚4接地,所述芯片的引脚8上连接有一个备用钮扣电池后再连接至地线;\n[0008] 所述通讯电路包括型号为MAX485的芯片和型号为MAX232的芯片,为监测装置提供两路串行通讯口,其中一路通讯口的总线方式可选RS-485或RS-232,所述芯片单片机的引脚4上的导线连接至所述芯片MAX485的引脚2上,单片机的引脚27和引脚28上的导线分别对应连接至芯片MAX232的引脚9和引脚10上;所述芯片MAX485的引脚2上还有导线,所述导线连接至芯片MAX485的引脚3上,所述芯片MAX485的引脚5接地,引脚8连接至电源电路,引脚6和引脚7之间连接有电阻,所述芯片MAX485的引脚6和引脚7上还分别有导线引出,所述引出导线分别连接至一个四脚的连接器的引脚2和引脚1上,所述四脚的连接器引脚3接地,引脚4连接至电源电路;所述芯片MAX232的引脚1与引脚3、引脚4和引脚5之间分别连接有电容,引脚2上连接有电容后再连接至电源电路,引脚6上连接有电容后接地,所述芯片MAX232引脚7和引脚8分别对应连接至一个九脚的串口连接器的引脚2和引脚3上,所述九脚的串口连接器的引脚5接地,所述芯片MAX232的引脚13和引脚\n14分别通过导线对应连接至所述四脚的连接器的引脚1和引脚2上,所述芯片MAX232的引脚15接地,引脚16上有两根导线引出,一根导线连接至电源电路,另一根导线上连接有电容后接地;还包括两个三脚跳线,所述单片机的引脚2上的导线连接第一个三脚跳线的引脚2上,所述第一个三脚跳线的引脚1通过导线与所述芯片MAX232的引脚12连接,引脚3通过导线与所述芯片MAX485的引脚1连接,所述单片机的引脚3上的导线连接第二个三脚跳线的引脚2上,所述第二个三脚跳线的引脚1通过导线与所述芯片MAX232的引脚11连接,引脚3通过导线与所述芯片MAX485的引脚4连接;所述两个三脚跳线的引脚1,引脚2通过跳线帽短接时,监测装置1号通讯口选择RS-232总线方式;两个三脚跳线的引脚2,引脚3通过跳线帽短接时,监测装置1号通讯口选择RS-485总线方式;\n[0009] 所述温度传感器驱动电路包括相同的两个驱动电路和一个五脚的连接器,所述驱动电路包括三个三极管,第一个三极管的基极通过导线连接至所述单片机,所述第一个三极管的基极上还有导线引出,所述引出导线上连接有电阻后再连接至电源电路,所述第一个三极管的发射极接地,集电极上有两根导线引出,一根导线上连接有电阻后再连接至电源电路,另一根导线上连接有两个串联的可调电阻后,再连接至第二个三极管的集电极,所述两个相互串联的可调电阻之间的导线上还有导线引出,一根引出导线连接至所述单片机,另一根引出导线连接至第三个三极管的集电极,所述第二个三极管的基极上连接有电阻后,再连接至所述单片机,所述第二个三极管的发射极通过导线连接至电源电路,所述第三个三极管的基极上连接有电阻后,再连接至所述单片机,第三个三极管的集电极上还有导线引出,所述引出导线连接至二极管后再接地,所述第三个三极管的发射极上有两根导线引出,一根导线连接至电源电路,另一根导线上连接有二极管后,再连接至第三个三极管集电极上连接的二极管上;所述第一个驱动电路中,第一个三极管的集电极、所述两个相互串联的可调电阻之间的一根引出导线、第二个三极管的基极、第三个三极管的基极分别与所述单片机的引脚10、引脚11、引脚12和引脚13之间通过导线对应连接,所述第二个驱动电路中,第一个三极管的集电极、所述两个相互串联的可调电阻之间的一根引出导线、第二个三极管的基极、第三个三极管的基极分别与所述单片机的引脚14、引脚15、引脚16和引脚17之间通过导线对应连接;所述五脚的连接器的引脚5通过导线连接至电源电路,引脚\n1和引脚3接地,引脚2和引脚4分别通过导线对应连接至单片机的引脚11和引脚15上,所述温度传感器通过电缆连接至所述五脚的连接器的引脚2或引脚4上;\n[0010] 所述电源电路包括两个型号为7805的芯片和一个二脚的连接器,所述第一个芯片的引脚1与引脚2之间通过导线连接有相互并联的两个电容,引脚2与引脚3之间通过导线连接有并联电路,所述并联电路包括相互串联的电阻和发光二极管,所述电阻与发光二极管串联后,再与两个电容互相并联构成并联电路,所述第一个芯片的引脚1上还有导线引出,所述引出导线连接至所述二脚的连接器的引脚2,所述第一个芯片的引脚2还通过导线接地,所述第一个芯片的引脚3上有电源输出导线,所述电源输出导线分别连接至所述单片机、通讯电路、实时时钟电路、液晶显示电路、报警电路中连接电源的位置;所述第二个芯片的引脚1通过导线连接至所述二脚的连接器的引脚2,所述二脚的连接器的引脚1接地,所述第二个芯片的引脚2与引脚3之间通过导线连接有相互并联的两个电容,引脚2还通过导线接地,所述第二个芯片的引脚3上有温度传感器驱动电路电源输出导线,所述温度传感器驱动电路电源输出导线分别连接至所述驱动电路中第一个三极管的集电极、第二个三极管的发射极、第三个三极管的发射极、五脚的连接器的引脚5。\n[0011] 所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述监测装置还包括报警电路,所述报警电路包括一个三极管,所述三极管的发射极与电源电路中第一个芯片连接,所述三极管的基极上有两根导线引出,一根导线连接有电阻后,再与电源电路中第一个芯片连接,另一根导线连接有电阻后再连接至所述单片机的引脚6,所述三极管的集电极通过导线与喇叭的一个接线端连接,所述喇叭另一个接线端接地。\n[0012] 所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述监测装置还包括有液晶显示电路,所述掖晶显示电路包括型号为JM12864-10的液晶显示屏,所述液晶显示屏的引脚1、引脚2、引脚18和引脚20分别接地,所述液晶显示屏的引脚3与电源电路第一个芯片连接,引脚4连接有电阻后再与电源电路第一个芯片连接,所述液晶显示屏的引脚5~引脚17分别与所述单片机的引脚33、引脚34、引脚36、引脚35、引脚20、引脚51~引脚44对应连接,所述液晶显示屏的引脚19通过导线连接至三极管的集电极,所述三极管的基极上连接有电阻后再连接至所述单片机的引脚5,所述三极管的发射极通过导线与所述电源电路的第一个芯片连接。\n[0013] 所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述监测装置还包括有按键电路,所述按键电路包括有七脚的连接器,所述七脚的连接器的引脚1接地,引脚2~引脚7上分别连接有按键,所述按键另一端接地,所述七脚的连接器的引脚2~引脚7还分别通过导线与所述单片机的引脚26、引脚29、引脚30、引脚31、引脚32和引脚20对应连接。\n[0014] 所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述监测装置还包括去耦电容和对地线的专门连接,所述去耦电容包括电容C22~C26,监测装置电路板布线时去耦电容一端分别连接至芯片ATmegal128L、DS1302、MAX485、MAX232的电源管脚,另一端连接到地线;\n所述专门连接是先将监测装置电路板上所有与单片机连接的芯片的工作电源数字地和模/数转换用的电源模拟地分别连接,最后再通过导线把所述两种地线相连;\n[0015] 所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述温度传感器选用单总线数字式温度传感器DS18B20。\n[0016] 所述的阵列式多点温度监测系统,其特征在于:所述监测装置与温度传感器之间的电缆选用227IEC53铜芯绝缘聚氯乙烯护套软线。\n[0017] 本发明包括多个监测装置,每个监测装置连接一条最长可达1000米的温度传感器测线电缆,每根测线电缆上最多可以驱动50个单总线温度传感器,温度传感器可检测其所在位置的温度信息,通过单总线数据传输协议将温度数据传输到以单片机为控制核心的监测装置,每个监测装置由单独的交流/直流电源适配器供电,具有数据显示、数据存储、参数设定、超限报警、数据传输等功能。通过RS-485通讯总线将多个监测装置组成网络,经RS-485/RS-232协议转换器连接到一台计算机主机即可组成一种阵列式多点温度监测系统,用于具有大面积多点温度监测要求的场合。\n[0018] 监测装置由单片机作为控制中心,包括电源、实时时钟、通讯、液晶显示、控制按键、超限报警和温度传感器驱动电路。具有自动搜索温度传感器、温度传感器数据采集、数据存储、数据实时显示、用户参数设定、实时时钟、通信等功能。温度传感器选用的是单总线数字式温度传感器DS18B20,测温范围:-55~+125℃,最小可分辨温度为0.0625℃,每个传感器唯一编码,支持联网寻址。监测装置连接的电缆选用227IEC53(RVV)铜芯绝缘聚氯乙烯护套软线。阵列式结构选用RS-485通信总线,将多个监测装置进行组网,最后再通过一个RS-485/RS-232协议转换器将计算机和RS-485网络连接起来。\n[0019] 本发明使用了单总线温度传感器DS18B20,改变了以往传统温度传感器通过信号线传输模拟信号受到距离限制的现状,并提供了一种单总线数字信号传输连接方式的多点温度监测解决方案,具有结构简单、价格低廉、信号传输距离长、每个传感器带有独立地址、便于组成传感器网络等特点,应用前景非常广阔。\n附图说明\n[0020] 图1为本发明图系统结构图。\n[0021] 图2是本发明监测装置单片机部分电路图。\n[0022] 图3是本发明监测装置其他部分电路图。\n[0023] 图4为本发明监测装置原理框图。\n具体实施方式\n[0024] 参见图1。阵列式多点温度监测系统,包括多个监测装置以及RS-485通讯总线,多个监测装置分别连接至RS-485通讯总线上,每个监测装置上连接有电缆,电缆可选用\n227IEC53铜芯绝缘聚氯乙烯护套软线,电缆上连接有多个温度传感器,温度传感器可选用单总线数字式温度传感器DS18B20;还包括有计算机,计算机上通过RS-232通讯总线连接有RS-485/RS-232协议转换器,监测装置通过RS-485通讯总线与RS-485/RS-232协议转换器连接;\n[0025] 参见图2、图3。所述监测装置包括型号为ATmega128L的单片机U2、实时时钟电路、通讯电路、温度传感器驱动电路和电源电路;所述单片机U2的引脚1上连接有电阻R7后,再通过导线连接至电源电路,引脚2、引脚3及引脚4分别通过导线连接至通讯电路,所述单片机的引脚7、引脚8和引脚9分别通过导线连接至实时时钟电路,所述单片机的引脚\n10~引脚17分别通过导线连接至温度传感器驱动电路,所述单片机的引脚20连接一个复位电路,所述复位电路包括引脚20引出的三根导线,一根引出导线上连接有电阻R1后再连接至电源电路,另一根导线连接至一个二极管D3的阳极,所述二极管D3阴极通过导线连接至电源电路,第三根导线上连接有电容C3后再接地,所述单片机的引脚21通过导线连接至电源电路,引脚22接地,所述单片机的引脚23与引脚24之间连接有一个晶振电路,所述晶振电路包括相互串联的两个电容C7和C8,所述两个电容C7和C8相互串联后再与一个晶体振荡器Y3并联构成并联电路,所述两串联电容C7和C8之间有导线引出并接地,所述单片机的引脚27和引脚28分别通过导线连接至通讯电路,所述单片机的引脚52通过导线连接至电源电路,引脚53接地,所述单片机的引脚54、引脚55、引脚56及引脚57分别通过导线对应连接至JTAG片内调试接口的引脚9、引脚3、引脚5和引脚1,所述JTAG片内调试接口与所述单片机之间的四根导线上还有导线引出,所述四根引出导线上分别接有上拉电阻R15~R18后,再连接至电源电路,所述JTAG片内调试接口的引脚2和引脚10接地,引脚6通过导线连接至单片机U2的引脚20,引脚4通过导线连接至电源电路,所述单片机U2的引脚62上连接有电容C14后接地,引脚63接地,引脚64上有两根导线引出,一根引出导线上连接有电感L2后,再连接至电源电路,另一根引出导线上连接有电容C9后接地;\n[0026] 所述实时时钟电路包括型号为DS1302的芯片DS2,所述单片机U2引脚7、引脚8和引脚9上的导线分别对应连接至所述芯片DS2的引脚7、引脚6和引脚5,所述芯片DS2与单片机US之间的导线上还分别有导线引出,所述三根引出导线上分别连接有上拉电阻RDS4~RDS6后,再连接至电源电路,所述芯片DS2的引脚1通过导线连接至电源电路,引脚2、引脚3之间有一晶振电路,所述晶振电路包括相互串联的两个电容C15和C17,所述两个电容C15和C17相互串联后再与一个晶体振荡器Y4并联构成并联电路,所述两串联电容C15和C17之间有导线引出并接地上,引脚4接地,所述芯片DS2的引脚8上连接有一个备用钮扣电池BT2再连接至地线;\n[0027] 所述通讯电路包括型号为MAX485的芯片和型号为MAX232的芯片,为监测装置提供两路串行通讯口,其中一路通讯口的总线方式可选RS-485或RS-232,所述单片机U2的引脚4上的导线连接至所述芯片MAX485的引脚2上,单片机U2的引脚27和引脚28上的导线分别对应连接至芯片MAX232的引脚9和引脚10上;所述芯片MAX485的引脚2上还有导线,所述导线连接至芯片MAX485的引脚3上,所述芯片MAX485的引脚5接地,引脚8连接至电源电路,引脚6和引脚7之间连接有电阻R21,所述芯片MAX485的引脚6和引脚7上还分别有导线引出,所述引出导线分别连接至一个四脚的连接器J7的引脚2和引脚1上,所述四脚的连接器J7引脚3接地,引脚4连接至电源电路;所述芯片MAX232的引脚1与引脚3、引脚4和引脚5之间分别连接有电容C38和C42,引脚2上连接有电容C16后再连接至电源电路,引脚6上连接有电容C39后接地,所述芯片MAX232引脚7和引脚8分别对应连接至一个九脚的串口连接器DB2的引脚2和引脚3上,所述九脚的串口连接器DB2的引脚5接地,所述芯片MAX232的引脚13和引脚14分别通过导线对应连接至所述四脚的连接器J7的引脚1和引脚2上,所述芯片MAX232的引脚15接地,引脚16上有两根导线引出,一根导线连接至电源电路,另一根导线上连接有电容C41后接地;还包括两个三脚跳线J5、J6,所述单片机的引脚2上的导线连接三脚跳线J5的引脚2上,所述三脚跳线J5的引脚1通过导线与所述芯片MAX232的引脚12连接,引脚3通过导线与所述芯片MAX485的引脚1连接,所述单片机的引脚3上的导线连接三脚跳线J6的引脚2上,所述三脚跳线J6的引脚1通过导线与所述芯片MAX232的引脚11连接,引脚3通过导线与所述芯片MAX485的引脚4连接;三脚跳线J5、J6的引脚1,引脚2通过跳线帽短接时,监测装置1号通讯口选择RS-232总线方式;三脚跳线J5、J6的引脚2,引脚3通过跳线帽短接时,监测装置1号通讯口选择RS-485总线方式;\n[0028] 所述温度传感器驱动电路包括相同的两个驱动电路和一个五脚的连接器J12,所述驱动电路包括三个三极管,第一个三极管Q10的基极通过导线连接至所述单片机,所述第一个三极管Q10的基极上还有导线引出,所述引出导线上连接有电阻R26后再连接至电源电路,所述第一个三极管Q10的发射极接地,集电极上有两根导线引出,一根导线上连接有电阻R27后再连接至电源电路,另一根导线上连接有两个串联的可调电阻VR4和VR6后,再连接至第二个三极管Q13的集电极,所述两个相互串联的可调电阻VR4和VR6之间的导线上还有导线引出,一根引出导线连接至所述单片机U2,另一根引出导线连接至第三个三极管Q11的集电极,所述第二个三极管Q13的基极上连接有电阻R30后,再连接至所述单片机U2,所述第二个三极管Q13的发射极通过导线连接至电源电路,所述第三个三极管Q11的基极上连接有电阻R28后,再连接至所述单片机U2,第三个三极管Q11的集电极上还有导线引出,所述引出导线连接至二极管D14后再接地,所述第三个三极管Q11的发射极上有两根导线引出,一根导线连接至电源电路,另一根导线上连接有二极管D8后,再连接至第三个三极管Q11集电极上连接的二极管D14上;所述第一个驱动电路中,第一个三极管Q10的集电极、所述两个相互串联的可调电阻VR4和VR6之间的一根引出导线、第二个三极管Q13的基极、第三个三极管Q11的基极分别与所述单片机U2的引脚10、引脚11、引脚12和引脚13之间通过导线对应连接,所述第二个驱动电路中,第一个三极管Q10的集电极、所述两个相互串联的可调电阻VR4和VR6之间的一根引出导线、第二个三极管Q13的基极、第三个三极管Q11的基极分别与所述单片机U2的引脚14、引脚15、引脚16和引脚17之间通过导线对应连接;所述五脚的连接器J12的引脚5通过导线连接至电源电路,引脚1和引脚3接地,引脚2和引脚4分别通过导线对应连接至单片机U2的引脚11和引脚15上,所述温度传感器通过电缆连接至所述五脚的连接器J12的引脚2或引脚4上;\n[0029] 所述电源电路包括两个型号为7805的芯片V3和V4片和一个二脚的连接器J9,所述第一个芯片V3的引脚1与引脚2之间通过导线连接有相互并联的两个电容C18和C19,引脚2与引脚3之间通过导线连接有并联电路,所述并联电路包括相互串联的电阻R8和发光二极管D4,所述电阻R8与发光二极管D4串联后,再与两个电容C20、C21互相并联构成并联电路,所述第一个芯片V3的引脚1上还有导线引出,所述引出导线连接至所述二脚的连接器J9的引脚2,所述第一个芯片V3的引脚2还通过导线接地,所述第一个芯片V3的引脚3上有电源输出导线,所述电源输出导线分别连接至所述单片机U2、通讯电路、实时时钟电路、液晶显示电路、报警电路中连接电源的位置;所述第二个芯片V4的引脚1通过导线连接至所述二脚的连接器J9的引脚2,所述二脚的连接器J9的引脚1接地,所述第二个芯片V4的引脚2与引脚3之间通过导线连接有相互并联的两个电容C40、C45,引脚2还通过导线接地,所述第二个芯片的引脚3上有温度传感器驱动电路电源输出导线,所述温度传感器驱动电路电源输出导线分别连接至所述驱动电路中第一个三极管Q10的集电极、第二个三极管Q13的发射极、第三个三极管Q11的发射极、五脚的连接器J12的引脚5。\n[0030] 所述监测装置还包括报警电路,所述报警电路包括一个三极管Q7,所述三极管Q7的发射极与电源电路中第一个芯片V3连接,所述三极管Q7的基极上有两根导线引出,一根导线连接有电阻RSP4后,再与电源电路中第一个芯片V3连接,另一根导线连接有电阻RSP3后再连接至所述单片机U2的引脚6,所述三极管Q7的集电极通过导线与喇叭的一个接线端连接,所述喇叭另一个接线端接地。\n[0031] 所述监测装置还包括有液晶显示电路,所述掖晶显示电路包括型号为JM12864-10的液晶显示屏LCD1,所述液晶显示屏LCD1的引脚1、引脚2、引脚18和引脚20分别接地,所述液晶显示屏LCD1的引脚3与电源电路第一个芯片V3连接,引脚4连接有电阻RLCD后再与电源电路第一个芯片V3连接,所述液晶显示屏LCD1的引脚5~引脚17分别与所述单片机U2的引脚33、引脚34、引脚36、引脚35、引脚20、引脚51~引脚44对应连接,所述液晶显示屏LCD1的引脚19通过导线连接至三极管Q6的集电极,所述三极管Q6的基极上连接有电阻R2后再连接至所述单片机U2的引脚5,所述三极管Q6的发射极通过导线与所述电源电路的第一个芯片V3连接。\n[0032] 所述监测装置还包括有按键电路,所述按键电路包括有七脚的连接器J10,所述七脚的连接器J10的引脚1接地,引脚2~引脚7上分别连接有按键,所述按键另一端接地,所述七脚的连接器的引脚2~引脚7还分别通过导线与所述单片机U2的引脚26、引脚29、引脚30、引脚31、引脚32和引脚20对应连接。\n[0033] 所述监测装置还包括去耦电容和对地线的专门连接,所述去耦电容包括电容C22~C26,监测装置电路板布线时去耦电容一端分别连接至芯片ATmegal128L、DS1302、MAX485、MAX232的电源管脚,另一端连接到地线,用来保证各芯片电源供电的稳定性;所述专门连接是先将监测装置电路板上所有与单片机连接的芯片的工作电源数字地和模/数转换用的电源模拟地分别连接,最后再通过导线把该两种地线相连;\n[0034] 本发明将多个单总线温度传感器DS18B20串接在一根电缆上,电缆由监测装置驱动,温度传感器将其所在位置的温度信息通过电缆传送给监测装置。监测装置由单片机为核心组成,可对监测到的温度数据进行实时显示、存储,用户可通过监测装置上的控制按键对装置进行功能设定,譬如设定温度超限报警阀值、数据保存时间间隔等。系统为了满足大面积多点测温的需要,通过RS-485总线将多个监测装置组成网络,每个监测装置驱动一条测温电缆,组成一个测温传感器列。所有监测装置的温度数据通过RS-485总线、RS-485/RS-232协议转换器、RS-232总线传输到计算机,实时在计算机上进行显示,数据存储为数据库形式,方便数据的管理和各种报表的生成。每个监测装置都由一个交流/直流的电源适配器进行供电。图1表示了系统的常见结构,用户也可根据实际测温的需要选择监测装置的数量,组成规模大小不同的测温系统。\n[0035] 本发明的监测装置包括:单片机MCU21、电源电路22、通讯电路23、实时时钟电路\n24、报警电路25、液晶电路26、按键电路27、传感器驱动电路28。监测装置由单片机MCU作为核心控制器件,完成所有的控制逻辑和数据处理。电源电路分为两部分,一部分负责为监测装置中的器件进行供电;另一部分负责为测线电缆上的单总线温度传感器供电。由传感器驱动电路解决单片机驱动能力和导线分布电容限制单总线上连接传感器的数量和总线传输距离的问题,延长测线电缆的长度,增加所带传感器的数量。温度传感器监测到的温度数据通过单总线传输到单片机以后,通过液晶显示器进行实时显示。实时时钟电路为监测装置提供时间信息,一方面在液晶显示器上显示;另一方面为保存的温度数据提供对应的时间信息,时间和温度数据存储在单片机内部自带的EEPROM中。为了满足各种测温的需要,监测装置为用户提供了按键电路,通过与液晶显示器配合使用,方便用户选择各种功能菜单进行参数设定。当用户设定了温度超限报警的阀值以后,一旦监测温度超过了设定温度,监测装置就会通过报警电路进行报警,防止意外发生。通讯电路包括两种通讯总线,RS-232和RS-485,可以满足不同规模系统的通讯需求,方便用户选择。
法律信息
- 2015-07-08
未缴年费专利权终止
IPC(主分类): G01K 1/02
专利号: ZL 200910116816.X
申请日:
授权公告日:
- 2013-02-13
专利实施许可合同备案的生效
IPC(主分类): G01K 1/02
合同备案号: 2012340000368
专利号: ZL 200910116816.X
申请日: 2009.05.18
让与人: 安徽理工大学高科技中心
受让人: 淮南市鳄鱼涂料有限责任公司
发明名称: 阵列式多点温度监测系统
申请公布日: 2009.10.07
授权公告日: 2011.10.19
许可种类: 独占许可
备案日期: 2012.12.20
- 2013-02-06
专利实施许可合同备案的注销
合同备案号: 2012340000278
让与人: 胡业林、郑晓亮
受让人: 淮南市顺通交通设施有限公司
解除日: 2012.12.10
- 2012-12-12
专利权的转移
登记生效日: 2012.11.13
专利权人由胡业林变更为安徽理工大学高科技中心
地址由232001 安徽省淮南市舜耕中路168号安徽理工大学变更为232001 安徽省淮南市田家庵区学院路(理工大院内)
专利权人由郑晓亮变更为空
- 2012-10-03
专利实施许可合同备案的生效
IPC(主分类): G01K 1/02
合同备案号: 2012340000278
专利号: ZL 200910116816.X
申请日: 2009.05.18
让与人: 胡业林、郑晓亮
受让人: 淮南市顺通交通设施有限公司
发明名称: 阵列式多点温度监测系统
申请公布日: 2009.10.07
授权公告日: 2011.10.19
许可种类: 独占许可
备案日期: 2012.08.06
- 2011-10-19
- 2009-12-02
- 2009-10-07
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 |
1
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2006-05-03
|
2005-12-02
| | |
2
| | 暂无 |
1996-08-28
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被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |