基于单片机的网络化温度监控仪 【技术领域】
本发明涉及一种温度监测控制仪，具体涉及一种基于单片机技术的网络化温度监视控制装置。
背景技术
众所周知，目前在温度控制领域，主要是对设备(如冷库、冰柜等)温度的现场控制和人工现场操作。而这对于大型的食品储存加工储存工厂，设备越来越多，分布也越来越离散，需要对各设备的温度进行实时监测、监督管理和自动控制，单一的、各自独立的温度监测控制装置已不能适应工业化生产的需求。迫切需要一种能远程对多个设备温度实现监测控制的网络化温度监控装置。随着网络技术的高速发展，远程监控技术迅速崛起，借助通信技术实现温度的远程检测控制也成为一种可能。温度远程监控是指采用网络化温度控制仪通过通信网络系统，对远端设备的温度进行监视和控制，完成对分散设备的温度控状态监测控制及设备的诊断维护、故障处理等功能。借助于网络化温度监控仪可以实现对多个设备现场运行温度数据的实时采集和快速集中获得现场温度数据，并实时显示，实时远程控制；通过远程监控，技术人员无须亲临现场就可以监视并控制设备的运行状态及温度参数，以维护设备的正常运行，从而减少值守工作人员，最终实现远端的无人或少人值守，达到减员增效的目的。现有的网络化温度监控大多采用计算机的上位机软件监控或采用网络温度传感器采集远程温度监控方式，采用计算机上位机单独监控方式，成本高，且要有人专门技术人员操作和有人值守；采用网络温度传感器采集再集中监控技术，由于信息采集线路长，环境有干扰，存在温度信号采集不准确等缺点。上述温度监控都不能实现电话拨号语音远程报警功能，成本高，自动化程度不高。
【发明内容】
本发明的目的就是克服上述不足之处，提供一种基于单片机技术的网络化温度监测控制装置，具有双电源模式，成本较低，温度信号采集准确，远程报警等优点。
本发明的技术方案如下：
一种基于单片机的网络化温度监控仪，包括壳体、设置在所述壳体内的硬件电路以及固化在硬件上的软件组成，其中所述硬件电路包括电源电路、人机接口电路、通信单元电路、信号输出电路、数据处理电路、电话报警电路；电源电路为其他电路提供电源，所述电源电路包括单相线性变压器、单相整流滤波电路、蓄电池电源和电源管理芯片，所述单相线性变压器输出两路电源，一路电源供通信单元电路，另一路电源供数据人机接口电路、数据处理电路和报警电路。本发明的电源电路采用交流市电电源和蓄电池复合供电方式，可以在市电断电和故障时，基于单片机的网络化温度监控仪都能正常工作，提高温度监控的可靠性和适用性。人机接口电路包括按键电路和显示电路，通过按键设定装置的工作参数；显示电路由字符型液晶显示屏，显示相关状态信息；本发明的通讯电路采用半双工的RS485串口和RS232串口两种通讯方式，通过RS485串口可实现和多终端温度采集控制装置进行组网，实时采集终端设备的温度数据和状态，并可向终端设备发出控制指令，完成数据交换实现温度控制的一体化、网络化和智能化管理；通过RS232串口可实现监控仪器与计算机的连接，在计算机上位机上通过监控软件可以实现计算机监控；远程终端设备上设有温度传感器，温度传感器通过RS485串口接入监控仪器，当远程终端设备的温度越限或出现异常时，监控仪器根据设定的相关参数来决定启动报警电路，当远程终端设备温度出现异常时，可向设定的电话号码进行拨号语音报警，从而实现了远程电话报警功能。
本发明采用单片机为控制核心，由软件编程实现各功能模块。软件包括按键指令模块、显示模块、通信模块和主功能处理模块；按键指令模块主要是对输入按键或指令进行检测扫描；数据采集处理模块、电话语音报警模块、通信模块采用半双工的RS485串口和RS232串口两种通讯方式，实现所述监控仪的组网和智能化计算机管理测控系统；显示部分采用宽温、高亮的字符型液晶显示；主要功能处理部分主要完成温度数据处理、外部事件进行分析、响应和处理、报警，并管理整个监控仪的所有输入输出单元。
与现有的温度测控技术相比，本发明的有益效果是：改变了传统的温度控制方式，将传统的温度测控技术与先进的网络技术、电话语音技术完美的结合起来，采用一台监控仪实现对多个终端温度的测控，可减少值守人员、改善人工作业环境、提高生产效率、实现远程监控、远程语音报警。该产品用于温度控制，还可以用于湿度测控、环境等测控领域，也可用于不便人工现场作业测控的场合。本发明具有使用方便、高效、经济可靠。
【附图说明】
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的总体结构方框图。
图2为本发明的产品面板示意图。
图3为本发明的产品的后视图。
图4为本发明的通信连接的组网方式示意图。
图5为本发明的交流电源电源供电部分电原理图。
图6为本发明蓄电池的电源充供电部分电原理图。
图7为本发明模拟电话拨号功能的部分电原理图。
图8为本发明通讯单元部分电原理图。
图9a-图9d为本发明基于单片机的网络化温度监控仪监视显示示意图。
【具体实施方式】
为了便于对本发明进一步理解，使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参照图1，本发明包括MCU核心控制单元与各模块电路单元，MCU核心控制单元采用单片机Atmega16实现；电源部分采用双输出单相线性变压器和6V可充电蓄电池组成双电源供电；通信单元进行数据交换的RS485串口通信模块；报警部分由拨号芯片HT9200和语音芯片ISD1420组成；存储芯片采用24CL16存储芯片；时钟芯片采用RX8025；液晶显示由显示控制芯片和电源供电部分组成，可显示字符信息。
参看图2，本发明壳体正面设置有一液晶显示屏1和电源1指示灯2、电源2指示灯3、报警指示灯4、通信指示灯5。显示屏显示终端设备温度及设定温度及相关信息；电源1指示灯2亮时，表示市电AC220V电源供电正常，反之则无市电电源供电；电源2指示灯3的明亮程度，表示蓄电池地电能，最亮表示蓄电池电能充足，反之表示蓄电池电能不足，熄灭则表示蓄电池未储存电能或出现异常；报警指示灯4闪烁时，表示进行电话报警，反之则工作正常无报警事件；报警指示灯5闪烁时，表示和远程终端温度测控制单元正在进行数据交换通信，反之则无通信。蜂鸣器6发出出现报警事件时发出警示音，反正则不响。按键7为编程设置按键，进行参数设定及编程时使用；按键8为手/自切换按键，按下可实现手动/自动切换；按键9为测试按键，可测试系统工作是否正常及测试电话报警；按键10为参数增加键，完成参数增加功能；按键11为参数减少键，完成参数减功能；按键12为取消键，在报警状态下，可取消报警，在参数设置状态下，可退出菜单。
参看图3，在壳体上设置有RS485串口通讯接口的接线端子A、B、COM；RS232串口串口9针接口；电话线接线座端口；电源接线口及开关、熔断保险盒。设置RS485串口通讯接口的接线端子A、B、COM以便于监控仪与多个远程终端温度测控单元进行组网。具体组网时，可以通过屏蔽线和阻抗匹配电阻R将若干个终端温度测控单元以线形连接方式组网(参见图4)，其中阻抗匹配电阻R的阻值约120Ω。本发明的接线方式采用二线制(RS485串口A、RS485串口B)，屏蔽双绞线组网。通信工作方式为半双工，通信速波特率为9600bps，推荐节点容量32，一台监控仪最多可监控247台终端设备，采用的MODBUS-RTU通讯协议。和上位机连接时采用RS232串口串口通信线连接，可设定通信波特率，此功能为选配模块。
参看图5，交流电源供电部分包括一个单相双输出线性变压器，D1～D2、D3～D4整流电路，电源管理芯片，滤波电路共同组成。其中交流220V经单相线性变压器降压，输出两路电压再经整流滤波电路、电源管理芯片后，一路供RS485串口通讯回路使用；另外一路电源供蓄电池充电，单片机，液晶显示及其他电路实用。本发明的电源供电部分通讯和主控模块分开供电，可以保证网络化温度监控仪正常工作，且实现两路电源相互隔离，避免二者间的相互干扰，从而提高系统的抗干扰性。本发明还采用蓄电池备用电源供电，参看图6，蓄电池做为备用电源使用，在市电正常的情况下，市电经电源管理芯片U3、滤波电路对蓄电池充电；一旦市电断电或出现故障时，蓄电池作为备用电源供电，蓄电池供电经继电器实现自动切换，具体为：蓄电池输出端接继电器常闭触点，市电电源接继电器常开触点，继电器控制线圈接市电变压器整流输出，当市电断电或故障时，继电器常闭触点闭合，蓄电池向系统供电；市电正常时，继电器动作，常闭触点断开，常开触点闭合，实现市电向系统供电。此设计电路提供了系统的工作可靠性和灵活性。
参看图7，采用拨号芯片HT9200实现电话报警拨号功能，由三极管Q1、Q3和电阻电路组成的模拟摘机(DAIL)电路，拨号前完成摘机功能；由拨号芯片HT9200和三极管Q2、电阻、晶振组成的模拟电话拨号电路，在报警时按设定的号码完成拨号，实现电话语音报警。
参看图8，通信电路采用芯片74LBC184完成485组网通信功能；芯片MAX232完成和计算机上位机的通信功能。
下面结合图7a至图7d来说明本发明的基于单片机的网络化温度监控仪的显示。
在默认状态下，本发明的网络化温度监控仪的显示自动循环显示各设备的设备地址编号、设定温度、实时测量温度信息，循环显示间隔时间为5s，液晶显示内容及数据格式说明如下：
图7a显示内容表示当前监控设备地址为01，自动循环监控方式，设备设定温度为20.8℃，当前实时测量温度为20.8℃。
图7b显示表示当前监控设备地址为01，手动不循环监控方式，设备设定温度为20.8℃，当前实时测量温度为20.8℃。
图7c显示表示当前监控设备地址为01，自动循环监控方式，设备设定温度为20.8℃，当前实时测量温度为25.8℃。下排的显示信息“Tel”表示电话报警，“C”表示加热，“F”表示送风。
图7d显示内容表示RS485串口通信错误。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。