张雷
国家广播电视总局五五四台，河南省荥阳市450100
摘要:此系统以STC12C5A60S2单片机为核心，利用DS18B20温度传感器对发射机水温实时检测，并把经过单片机进行处理过的数据反馈到LCD1602上进行显示，根据预设的温度值使单片机相应的端口输出不同的值，来控制继电器的线包，利用继电器小电流控制大电流的特性来控制冷却系统，如果温度低于下限冷凝器停止工作，当温度高于上限时冷凝器及板换开始工作进行降温。
关键词：单片机；DS18B20温度传感器；发射机冷却水温控制；LCD1602显示器
1、该系统的目的及意义
发射机的冷却系统是确保发射机稳定运行的基础条件，冷却效率的高低也会降低发射机的附属能耗，当发射机冷却水温在合理的范围内时可以适当关停附属降温设备以节约能耗，当发射机水温高时再自动开启降温设备，确保发射机稳定运行。
利用单片机技术与工业研究相结合，可以排除人为误操作带来的风险，避免引发发射机停播事故，还可以对发射机冷却水温度进行检测和控制。在提高发射机机房整体效率的情况下，确保发射机安全播出。
2、系统构架设计
此系统的主要核心部件是单片机，所有的电路模块都是在它的控制下逐步运行的。首先通过温度传感器采集出发射机冷却水的温度信号，然后它将采集到的信号传送给单片机进行分析和处理，将温度值传输给液晶显示器完成温度显示，最后单片机输出控制模块将处理后的信号控制继电器动作。本系统主要是通过单片机检测和控制温度，完成发射机水温温度的显示、控制及报警等操作；其中温度传感器是用于实时检测水温，液晶显示器用于显示温度数值，继电器用于控制冷凝器及板换的工作状态，蜂鸣器用于温度报警提醒。
系统硬件设计方案如图1所示。由图可以看出，整个系统的硬件设计部分主要包括水温采集装置、温度上下限设置键盘电路、复位电路、显示电路、报警电路、温度控制电路等几个部分。并且都是在STC12C5A60S2单片机的指令下运行的。首先采用DS18B20温度传感器对发射机冷却水温进行采集，然后将采集到温度信号传给单片机模块进行分析与处理。单片机将采集到的水温信号与提前设定的温度参数进行对比，如果水温高于参数水温设定上限时，控制继电器动作，系统开始开启冷凝器及板换对发射机冷却水进行降温同时蜂鸣器进行蜂鸣报警，如果水温低于水温设定下限，继电器将失电，冷凝器及板换停止工作。单片机把分析后的信号发送给1602显示器，然后水温将会以数字形式显示出来。在整个系统设定中还包含了预设温度上下限的按键电路和显示模块，整个按键电路由三个按键组成，分别为选择模式键、温度加1键及温度减1键，它们都是由独立的电路组成，各自工作，互不影响。液晶显示模块主要负责显示温度信息，包括设定水温上下限和实时水温。
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图1系统硬件设计方案
本系统采用的单片机型号是STC12C5A60S2。具有体积小、控制方便、组态简单、造价低、功耗小、灵活度高和功能强等优点，所以被广泛运用于工业控制领域。本系统单片机电路主要包括单片机、复位电路和时钟电路。位电路的功能是把单片机重置到最初状态，它是单片机稳定运行的保障，采用按键复位电路。时钟电路使用的是单片机内部的时钟电路。
本系统采用的温度传感器型号是DS18B20。它的体积比较小，便于携带与安装，同时它还具有低能耗（工作的电压范围在3.0～5.5V）、精度高（在－l0℃～＋85℃时它的精度为±0.5℃）的特点。DS18B20是一种日常生活中比较常见和常用的数字温度传感器，顾名思义，它的输出信号为数字信号，可以将采集的温度直接转化为数字信号交给单片机进行处理。其引脚1为电源地，与地相连接；引脚2与单片机信号输入端相连接，将温度传感器采集的实时温度通过该引脚传输给单片机处理；引脚3为电源电压输入端，采用5V供电。
本系统采用液晶显示屏来显示程序中设定的温度上下限值和温度传感器采集的实时温度，其型号是LCD1602。可以用来显示英文字母、阿拉伯数字和各种字形符号。
本系统是利用单片机控制继电器的工作状态，以便达到温度控制。其工作原理如图2继电器控制电路所示。用P1.2引脚控制冷却系统高温控制继电器K1。根据实测温度与预设的上下限温度进行比较，从而根据比较情况控制单片机P1.2口输出相应的电平值，当端口输出值为低电平时，三极管导通，高温控制继电器K1吸合开始工作。 当冷凝器控制开关在自动位置时，相应继电器得电，控制将冷凝器及板换通电打开，冷凝器及板换运行将冷却水温进行降低从而使发射机冷却系统温度降低，确保发射机安全播出[1]。
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图2 继电器控制电路
同理用P1.3端口控制冷却系统低温控制继电器K2。根据实测温度与预设下限温度进行比较，从而根据比较情况控制单片机P1.3口输出相应的电平值，当端口输出值为低电平时，三极管导通，低温继电器K2吸合开始工作。停止进行冷却，降低发射机附属损耗。
报警所用的蜂鸣器与继电器K1、K2的连接方法相同，唯一不同的是控制端为单片机的不同端口。当高温继电器有输出时，单片机的报警端口输出低电平，蜂鸣器开始报警，提醒值班人员前去巡视查看。
3、系统软件设计
本系统的软件设计部分是采用C语言编程，软件设计程序主要包括主程序模块、温度采集模块、温度控制模块、键盘控制模块、显示模块及报警模块等几个部分。其中温度采集部分是采集实时的温度，温度控制部分是将实时采集到的温度与程序设定的温度对比，如果低于设定温度下限，则继电器失电，冷凝器及板换停止工作，如果高于设定温度上限，则继电器动作，冷凝器及板换开始工作，对发射机冷却水温进行降温同时蜂鸣器报警提醒值班人员注意巡视发射机水温。键盘控制部分是用来控制调节温度的限值，显示模块部分是用来显示温度传感器采集到的温度与程序设定温度进行对比。报警子程序是当实时水温达到温度设定上限时进行报警[2]。
整个系统的实现是通过主程序来提取和调用其他主要子程序来对硬件的初始化和控制。
温度采集子程序首先对DS18B20进行初始化，然后单片机向DS18B20发送ROM指令。当最小系统上电，DS18B20开始初始化准备，然后I/O口向DS18B20发送ROM指令，通过单片机内部的AD转化模块把模拟量转化成数字量，通过该函数unsigned?int?read_temp()把AD转化出的数字量经过单片机的I/O口赋值到定义的变量中，并且在LCD1602上面显示出来。
键盘控制子程序首先先对系统进行初始化，单片机扫描键盘电路，判断是否有按键按下，如果有按键按下，分析按键的功能的，是选择模式还是调整温度上下限模式，然后根据选择的模式开始工作，直至系统运行结束。
4、小结
该项目的实施，可以起到精确控制发射机冷却水温的目的，一方面能够保证发射机安全稳定运行，另一方面也可以起到降低发射机整体能耗，达到精准控制的目的。对一般的发射机机房冷却系统控制有一定的借鉴作用。
该系统可以应用于一些对温度控制有要求的项目中，电路相对简单，架构比较容易，成本比较低，对于一些有温控要求的项目都可以采用，有一定的推广价值。
参考文献：
[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M],清华大学出版社，2004.2.
[2]鲁放,曹舒晨.基于单片机的水温控制及报警系统设计[J/OL].电子技术与软件工.