浅析监测台“机房设备控制系统单元电路的设计”

【摘要】本设计采用STC单片机实现对监测台“机房设备控制系统”红外线发射接收及继电器的控制，系统由STC单片机控制部分和红外遥控及液晶显示部分等组成。该系统能够进行简单的单片机实验，包括程序下载、串口调试、液晶显示等。采用性价比很高的STC单片机控制，既可实现稳定的系统设计，又可以使生产成本控制在很低的范围。

【关键词】监测台;机房设备;电路

1.单片机客户端系统

单片机客户端有以下部分主成：串口通信、PS2键盘控制、红外遥控控制、光电传感、热释电、温度传感、12864液晶模块显示、蜂鸣器报警、8路开关控制。PC主机端自身拥有人机交流模块，用户也可在PC端通过键盘和鼠标实现8路开关的控制;同时PC主机端负责接收并处理来自单片机客户端的控制数据和防区数据，通过一定的算法实现单片机客户端与PC主机端的数据同步;PC主机端还负责同步系统时钟和显示温度数据的功能;PC端在处理防区数据时有辨别防区和记录最新防区报警时间的功能;其中实现实时同步的关键是数据交流和中断处理，以下在我们的系统总方框图中将给出我们的处理算法。单片机客户端系统总方框图如图1所示。

图1 单片机客户端系统总方框图

2.单元电路设计

2.1 控制部分电路（如图2所示）

图2 控制部分连接图

2.2 PS2部分电路（如图3所示）

图3 PS2接口硬件连接图

2.3 液晶显示部分电路图

显示部分电路如图4所示：

图4 12864串行通信电路图

2.4 温度传感器部分

温度传感器我们使用的是DS1820 单线数字温度计，DS1820数字温度计以9位数字量的形式反映器件的温度值。

DS1820通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央微处理器和DS1820之间仅需一条连接线（加上地线）。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外部电源。 因为每个DS1820都有一个独特的片序列号，所以多只DS1820可以同时连在一根单线总线上，这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。

DS1820依靠一个单线端口通讯。在单线端口条件下，必须先建立 ROM操作协议，才能进行存储器和控制操作。因此，控制器必须首先提供下面5个ROM操作命令之一：1）读ROM，2）匹配ROM，3）搜索ROM，4）跳过ROM，5）报警搜索。这些命令对每个器件的激光ROM部分进行操作，在单线总线上挂有多个器件时，可以区分出单个器件，同时可以向总线控制器指明有多少器件或是什么型号的器件。成功执行完一条ROM操作序列后，即可进行存储器和控制操作，控制器可以提供6条存储器和控制操作指令中的任一条。

一条控制操作命令指示DS1820完成一次温度测量。测量结果放在DS1820的暂存器里，用一条读暂存器内容的存储器操作命令可以把暂存器中数据读出。温度报警触发器TH和TL各由一个EEPROM字节构成。如果没有对DS1820使用报警搜索命令，这些寄存器可以做为一般用途的用户存储器使用。可以用一条存储器操作命令对TH和TL进行写入，对这些寄存器的读出需要通过暂存器。所有数据都是以最低有效位在前的方式进行读写。如图5所示为温度传感器控制电路。

图5 温度传感器控制电路

2.5 红外遥控器整体电路图

矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。

先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个键的特征编码。红外遥控器整体电路图如图6所示：

图6 红外遥控器整体电路图

2.6 串口部分电路

串调调试原理图如图7所示：

图7 串口调试原理图

2.7 设备控制电路

设备控制电路如图8所示：

图8 设备控制电路图

参考文献

[1]田立，田清，代方震.51单片机C语言程序设计快速入门[M].北京：人民邮电出版社，2007.

[2]楼然苗，光飞.51系列单片机设计实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[3]涂时亮，友德.单片微机控制技术[M].上海：复旦大学出版社，1994.

[4]戴佳，戴卫恒.51单片機C语言应用程序设计实例精讲[M].电子工业出版社，2006.

[5]吴炳胜，王桂梅.80C51单片机原理与应用[M].冶金工业出版社，2001.

作者简介：

李新建（1961—），男，山东东营人，工程师，现供职于山东省东营市广播电视监测中心，从事广播电视监测技术方面的工作。

亓振军（1979—），男，山东济南人，工程师，山东省广播电视监测中心科长。