变配电站温湿度监控系统的设计

目前对无人值守的变配电站的设备 的 运 行 状 况 没 有 统 一 的 监 控 ,只 能 通 过 定 期 的 巡 检 来 确 定 设 备 的 运 行 状 况 ,运 行 环 境 也 无 法 得 到 监 控 ,这 就 造 成 一 些 小 故 障 无 法 及 时 发 现 和 排 除 ,很 可 能 造 成 更 大 的 损 失 ;从 而 对 无 人 值 守 的 变 配 电 站的设备能否可靠运行的要求越来越高, 特 别 是 在 一 些 智 能 化 程 度 高 ,运 行 环 境 要 求 高 ,无 人 值 守 的 变 配 电 站 。其 中 运 行 环 境 的 温 度 、湿 度 就 是 其 中 的 一 项 要 求 , 其时主要监控系统中重要的一个环节, 但是其在电力系统中应用还不够广泛, 还 没 有 引 起 足 够 的 重 视 ,本 设 计 就 是 针 对 该 要 求 进 行 的 ,其 目 的 是 设 计 出 相 应 监 测 平 台 ,对 变 配 电 站 内 运 行 设 备 的 运 行 环 境 的 温 度 、湿 度 进 行 监 测 ,并 推 广 到 对 重 要 节 点 的 监 控 ,例 如 线 闸 开 关 设 备 , 接 线 端 子 等 环 节 。当 其 运 行 环 境 的 温 度 和 湿 度 超 过 设 定 阀 值 时 ,启 动 相 关 控 制 电 路,对温度和适度进行控制,使其保持在 允 许 的 范 围 值 内 ,满 足 设 备 高 可 靠 运 行 的 条 件 ,达 到 对 温 度 和 湿 度 自 动 监 控 和 自 动 控 制 功 能 。本 系 统 可 以 作 为 主 电 路 , 提 供 相 关 接 口 ,从 而 可 以 拓 展 到 对 其 他 设备的监控。
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开的接收寄存器。 串 口 可 操 作 在 4种 模 式 下 。 本 系 统 设 置PCON=0x80;SCON=0x50;
0101。 串 口 工 作 于 模 式 01,模 式 1时 波 特 率 由
定 时 器 1的 溢 出 率 决 定 。当 使 用 定 时 器 1作 波特率发生器时,波特率被定时器1的溢出 率和SMOD的值所决定如下:
① 作 者 简 介 :张 昀 (1973— ),男 ,祖 籍 上 海 ,助 理 工 程 师 ,从 事 电 力 系 统 通 信 施 工 及 相 关 设 计 工 作 。
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定 时 器 0的 中 断 : 控 制 寄 存 器 TCON 定 时 器 0中 断 被 TF0产 生 TF0各 自 的 定 时计数寄存器溢出时TF0被设置。 当中断响应时这些标志被内部硬件清 零 异步串口中断: 异步串行中断由RI接收中断或TI发送 中断产生。 当 USART中 断 产 生 时 ,相 应 的 请 求 标 志 必 须 被 软 件 清 零 ,中 断 服 务 程 序 将 不 得 不检测 各 种 USART寄 存 器 来 确 定 数 据 源 ,和 清除相应的标志。 (2)定 时 器 /计 数 器 定 时 器 0定 时 器 1。 μ PSD3234A有 三 个 16位 定 时 计 数 寄 存器Timer0 Timer1和Timer2它们都可以 配置成定时器或计数器使用功能同标准 8032结 构 一 致 。 T imer0 和 T imer1 有 四 种 操 作 模 式 可 选 , 定时或计数功能的选择靠特殊功能寄存器 TMOD的C/T位来控制这些定时,计数器有 四种操作模式它们通过TMOD的两位M1和 M0来 选 择 模 式 012。 本 系 统 根 据 需 要 设 定 TMOD=0x21, 即定时器1工作于模式2,模式2将定时器 寄 存 器 配 置 成 一 个 自 动 重 载 的 8位 计 数 器 ,TL1溢 出 时 不 仅 设 置 TF1同 时 将 软 件 预先置好的TH1的内容重新载入TL1重 载不会改变THL的值,作为串口的波特率 发生器。 定 时 器 0 设 定 为 工 作 模 式 1 。使 它 像 一 个 8048定 时 器 是 一 个 带 有 可 被 32除 的 预 标 定 器的8位计数器图,这个模式定时器寄存器 作 为 一 个 16位 寄 存 器 来 配 置 当 , 计 数 从 全 1 变成全0时将设置定时器中断标志TF1 当 TR1=1,GATE=0或TR=1 /INT1=1时被计 数的输入对定时器才有效设置。 (3)标准串口USART。 μPSD3234A提供了两个标准8032异步 通 讯 串 口 。第 一 个 口 连 接 到 引 脚P3.0RX和 P3. 1TX 。第 二 个 口 连 接 到 引 脚 P1.2RX 和 P1.3TX 。两 个 串 口 的 操 作 相 同 , 都 是 被 寄 存器SCON和SCON2控制串口是全双工的 就是说它可以同时发送和接收。 串口接收和发送寄存器都是通过特殊 功 能 寄 存 器 SBUF来 访 问 。写 SBUF就 是 载 入 发 送 寄 存 器 ,读 SBUF就 是 访 问 物 理 上 分
科技资讯 ２０１０ ＮＯ．２４
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相应设成高低电平。
３ 各功能模块程序设计及实现功能 本 系 统 程 序 主 要 由:系 统 主 程 序 、湿 度
采 集 系 统 程 序 、温 度 采 集 系 统 程 序 、数 据 接 收 和 处 理 程 序 等 子 程 序 组 成 。(源 程 序 略 ) ３．１ 系统主程序
温湿度的自动测控。该系统的应用,有助于改善变配电站的运行环境,促进电网设备的稳定可靠运行。
关键词:变配电站的温湿度监控 μPSD3234A DS18B20 HM1500
中 图 分 类 号:TM5
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :1672-3791(2010)08(c)-0004-02
１ 变配电站温湿度监控系统的设计系统 概述
配电站的温湿度监控还是较为空白,可能引起设备的过热和锈蚀。本文应用运行于40MHz晶振具有805Hale Waihona Puke 内核的μPSD3234A单片机利用IO
口通信和AD转换读取DS18B20温度测量器件和HM1500湿度测量器件,并把测量结果通过单片机的RS232串口通信将数据送到计算机主
站,并通过IO口经过达林顿管输出24V直流电压,直接或者再经过DC/AC继电器控制排风扇、除湿机、空调结点、告警信号等实现变配电站
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张昀 （ 厦门远通电子技术有限公司 福建厦门 ３ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘 要:随着国网公司建设智能电网的不断推进,大量无人值守的智能化高的变配电站需要各种具备通信功能的各种监控系统,当前对变
2.2.1 系统各模块功能及电路原理介 绍
(1)单 片 机 系 统 。 μPSD3234A包 含 一 个 带8032微控制 器 。带 128K的 Flash存 储 器 ,8K的 SRAM,带 两 个 标 准 异 步 通 讯 口 三 个 16位 定 时 /计数
器和一个外部中断,可以通过JTAG接口进 行 下 载 、调 试 。
２ 系统硬件设计 ２．１ 工作原理
μPSD3234A是8051内核的单片机,每 条指令12个标准时钟周期的8032MCU在工 业工作温度范围内其时钟频率在5.0V时可 以 达 到 40MH z而 在 3.3V时 为 24MH z。本 系 统 工 作 于 5. 0V ,40MHz。
μ PSD 3234A 有 两 个 标 准 异 步 通 讯 口 UART,四 个 8位 ADC通 道 ,低 电 压 或 看 门 狗时钟输出产生复位去掉外部监控芯片, 在 端 口 13和 4上 的 所 有 外 围 设 备 用 8032特 殊功能寄存器SFRs控制在端口ABC和D上 的 I/O信 号 。 ２ ． ２ 本系统中的各硬件部分功能分析
模 式 1波 特 率 (2SMOD /32)× (T imer1溢 出 率 )。
配置最典型的应用是在自动重载模式 下TMOD寄存器的高四位=0010B 按定时器 操作来配置在那种情况下波特率公式为:
波 特 率 =2SMOD/32× fosc/12× [256 (TH1)]。
TH1=238;==9600bps。 (4)模数转换ADC。 模数转换器将一个模拟输入转换成相 应 的 8位 数 字 值 A/D模 块 有 四 路 模 拟 输 入 四路模拟输入是多路复用进入同一采样和 保持电路采样保持电路的值输入一个转换 器通过连续近似产生结果模拟供电电压连 接 到 A/D模 块 的 梯 形 电 阻 网 络 引 脚 AVREFA/D模块有两个寄存器控制寄存器 ACON和 A/D结 果 寄 存 器 ADAT。 详细工作原理见后面HM1500代码说明 部分。 (5)可 编 程 I/O端 口 。 PSD模 块 有 4个 可 编 程 I/O端 口 ABCD 除了端口D是3位以外其他端口都是8位每 个端口引脚都可以单独配置因此每个端口 都允许多个功能。 PSD8xx_reg.DIRECTION_B= 0xFF。 当 设 置 为 1时 , IO 方 向 为 输 出 。当 设 置 为 0 时 , IO 方 向 为 输 入 。 本系统根据需要用到端口B,并设为输 出。 PSD8xx_reg.DATAOUT_B = 0x00。 当 设 置 为 1时 , IO 输 出 高 电 平 。当 设 置 为 0 时 , IO 输 出 低 电 平 。 本系统根据需要设置端口B的8个IO,
(2)通 信 系 统 。 使 用 第 一 个 串 口 R X ( 2 3 脚 ) 、T X ( 2 4 脚 ), 再 经 过 MAX202,将 TTL电 平 转 换 为 RS232电平,连 接 标 准 的 RS232串 口 ,和 PC,或者经过通信设备,如 MODEM等 和 远 程 计 算 机 通 信 。使 用 示 波 器 可 以 看 到 , 信 号 电 平 转 换 ,而 波 形 不 变 。串 口 收 发 指 示灯接在RS232电平处,驱动电流较大且 电压差大。 如果有多组温湿度数据需要同时输 出,可以使用MAX485芯片,使用485总线通 信,CPU需要增加一个IO口控制收发切换。 (3)告 警 及 输 出 控 制 系 统 。 另 外 使 用 P B 组 I O 口 , 当 温 度 、湿 度 越 限 时,经 过 大 驱 动 达 林 顿 管 驱 动 灯 光 、声 音 告 警 。现 在 各 种 设 备 ,如 加 热 器 除 湿 , 抽 风 机 降 温 、电 铃 等 设 备 的 控 制 电 压 一 般 有 直 流 24V、交 流220V等,使 用 继 电 器 可 以 控 制 。 2.2.2 功能分析 (1)中 断 。 μPSD3234A有10个中断源的中断请求 如下: INT0外部中断 第二异步串口中断 定 时 器 0中 断 I2C中 断 IN T1 外 部 中 断 DDC中 断 定 时 器 1中 断 USB中 断 异步串口中断 定 时 器 2中 断 本 系 统 用 到 的 中 断 有 定 时 器 0中 断 和 异步串口中断。 设置IE寄存器:IE=0x12 0001,0010 使 能 定 时器0中 断 和 异 步 串 口 中 断 。关 闭其他中断。 设 置 EA=1;开 启 相 应 的 中 断 。