CN201331391Y

CN201331391Y - 用于长距离多点温度监测的主电路板

Info

Publication number: CN201331391Y
Application number: CNU2008202394173U
Authority: CN
Inventors: 郑晓亮; 王宾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2018-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种用于长距离多点温度监测的主电路板，包括：单片机电路、液晶电路、报警电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、键盘电路、通讯电路、湿度传感信号调理电路、电源电路。该电路板除了可以直接将测线上所有温度传感器检测的温度数值通过液晶显示器显示、在EEPROM中和实时时间值相对应同时存储、通过通讯接口发送外，还具有对传感器进行自动识别的功能，并允许用户根据需要进行温度限值设定，数值超限通过报警电路报警的功能。具有安装尺寸小，测线长、测点多，功能齐全，可靠性高，传感器搜索速度快、数据传输稳定的优点。

Description

用于长距离多点温度监测的主电路板

技术领域：

本实用新型涉及电子电路领域，具体的说是一种用于长距离多点温度监测的主电路板。

背景技术：

随着工业生产自动化的发展，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。数字式温度传感器DS18B20的出现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，提供一种一线式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。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种用于长距离多点温度监测的主电路板。该电路板除了具有温度传感器数据采集和通信功能外，还具有自动搜索温度传感器、实时时钟、数据存储、数据实时显示、用户参数设定、湿度检测等功能。具有安装尺寸小，测线长、测点多、功能齐全，可靠性高，传感器搜索速度快、数据传输稳定的优点。

本实用新型采用的技术方案：

用于长距离多点温度监测的主电路板包括：单片机及其外围电路、液晶电路、报警电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、键盘电路、通讯电路、湿度传感信号调理电路、电源电路，接口J7、接口J9、接口J11、接口J12、接口DB2；单片机及其外围电路的输入端分别与温度传感器驱动电路、湿度信号调理电路、键盘电路、通信电路、实时时钟电路的输出端连接，单片机及其外围电路的输出端分别与通信电路、液晶电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、报警电路的输入端连接；单片机及其外围电路、液晶电路、报警电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、键盘电路、通讯电路、湿度传感信号调理电路均连接到电源电路。

所述的单片机及其外围电路，是由单片机ATmega128L，晶体振荡器Y3，调试接口JTAG，电阻R1、R7、RJ5-RJ8，电容C3、C7、C8、C9、C14，电感L2，二极管D3组成的；其输入端分别与温度传感器驱动电路、湿度信号调理电路、键盘电路、通信电路、实时时钟电路的输出端连接，其输出端分别与通信电路、液晶电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、报警电路的输入端连接。

所述的液晶电路，是由液晶模块JM12864-10，电阻R2、RLCD，三极管Q6组成的，液晶模块JM12864-10的输入端与单片机输出端连接。

所述的报警电路，是由扬声器SPEAKER，电阻RSP3、RSP4，三极管Q7组成的；其输入端与单片机的输出端连接。

所述的实时时钟电路，是由时钟芯片DS1302，钮扣电池CR2032，晶体振荡器Y4，电容C15、C17，电阻RDS4-RDS6组成的；其输入端与单片机的输出端连接。

所述的温度传感器驱动电路，共有两路，第一路是由三极管Q10、Q11、Q13，二极管D8、D14，电阻R26、R27、R28、R30，可调电阻VR4、VR6组成的；第二路是由三极管Q8、Q9、Q12，二极管D7、D13，电阻R23、R24、R25、R29，可调电阻VR1、VR5组成的；其输入/输出端分别与单片机的输出/输入端连接。

所述的键盘电路，是由一个薄膜按键键盘组成；其输出端与单片机的输入端连接。

所述的通讯电路，是由芯片MAX232，芯片MAX485，电阻R21，电容C16、C38、C39、C41、C42，选择跳线DB2组成；其输入/输出端分别与单片机的输出/输入端连接。

所述的湿度传感信号调理电路，是由运放LM1A、LM1B、LM1C，电阻R9-R13、R20，二极管D5、D6组成；其输出端与单片机电路的输入端相连。

所述的电源电路，是由2个型号为7805的三端稳压管V3、V4，电容C18-C21、C40、C45，电阻R8，发光二极管D4组成，其中一个7805三端稳压管V3为除温度传感器驱动电路以外的其他电路供电，另一个7805三端稳压管V4单独为温度传感器驱动电路5供电。

所述的接口J7，使通信总线接入，其与通讯电路双向连接；接口J9，使12V电源接入，其与电源电路连接；接口J11，使湿度传感器信号接入，其与湿度传感信号调理电路连接；接口J12，使温度传感器信号接入，其与温度传感器驱动电路连接；接口DB2，使第二通讯总线接入，其与通讯电路双向连接。

本实用新型的设计思路：

用于长距离多点温度监测的主电路板，其特点是，包括：单片机电路、液晶电路、报警电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、键盘电路、通讯电路、湿度传感信号调理电路、电源电路，接口J7、接口J9、接口J11、接口J12、接口DB2；其中：

单片机电路，作为主电路板的核心，包括晶振、复位、JTAG接口等辅助电路，用于采集传感器信号、数据处理和运算、并输出结果，其输入端分别与温度传感器驱动电路、湿度信号调理电路、键盘电路、通信电路、实时时钟电路的输出端连接，其输出端分别与通信电路、液晶电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、报警电路的输入端连接；

液晶电路，作为人机交互的媒介，为用户显示实时的状态信息，其输入端与单片机电路的输出端连接；

报警电路，用于在监测温度数值超出用户事先设定限值时，进行声音报警，其输入端与单片机的输出端连接；

实时时钟电路，用于为系统提供时间信息，其输入/输出端分别与单片机的输出/输入端连接；

温度传感器驱动电路，用于驱动测线上的温度传感器DS18B20，其输入/输出端分别与单片机的输出/输入端连接；

键盘电路，为用户提供参数设置平台，完成对系统的各种设定，其输出端与单片机电路的输入端连接；

通讯电路，用于连接计算机或将多块主电路板组成通讯网络，进行数据的传输，它与单片机电路双向连接；

湿度传感信号调理电路，用于调节湿度传感器输入的电压信号，以满足模拟数字转换器的量程需要，其输出端与单片机电路的输入端相连；

电源电路，用于将输入的12V电源电压变为5V工作电压，为主电路板的各个电路模块提供稳定的工作电压；

接口J7，用于使通信总线接入，其与通讯电路双向连接；

接口J9，用于使12V电源接入，其与电源电路连接；

接口J11，用于使湿度传感器信号接入，其与湿度传感信号调理电路连接；

接口J12，用于使温度传感器信号接入，其与温度传感器驱动电路连接；

接口DB2，用于使第二通讯总线接入，其与通讯电路双向连接。

上述用于长距离多点温度监测的主电路板，其中，所述的主电路板还包括对地线的专门连接，该专门连接是：先将主电路板上所有的数字地线和模拟地线分别连接，最后再通过导线把两种地线相连。

本实用新型的优点：

由于本实用新型采用了以上的技术方案，它将多个数字式温度传感器DS18B20串接在一根测线上，实现长距离多测点的温度监测，数据可通过液晶显示器实时显示、存储、通过通讯口发送，具有高精度和高稳定性，并具有极高的性价比。本实用新型用于长距离多点温度监测的主电路板除了具有温度监测、数据显示、数据存储、数据传输功能外，还具有湿度传感器数据采集、温度传感器自动搜索、超限报警等功能。可满足现代化工业化生产日益复杂的需求。

附图说明：

图1是本实用新型主电路板的原理框图。

图2是本实用新型主电路板实施例的电路图。

具体实施方式：

请参见图1、图2。本实用新型所提供的一种用于长距离多点温度监测的主电路板，选用一种型号为ATmega128L的贴片式单片机组成一个单片微机系统。其包括：单片机电路1、液晶电路2、报警电路3、实时时钟电路4、温度传感器驱动电路5、键盘电路6、通讯电路7、湿度传感信号调理电路8、电源电路9；其中：

单片机电路1，作为主电路板的核心，用于采集传感器信号、数据处理和运算、并输出结果。它由1片型号为ATmega128L的单片机，1只晶体振荡器，1个JTAG调试接口，6只电阻，5只电容，1只电感，1只二极管组成，包括振荡、复位等部分。ATmega128L是一种高性能、低功耗的AVR8位微处理器，它采用先进的RISC结构，内部带有128K字节的系统内可编程FLASH、4K字节的EEPROM、4K字节的SRAM、8路10位ADC、两个可编程的串行USART、具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器。它负责读取测线上的温度传感器DS18B20检测到的温度数据，对数据进行处理，实时显示在液晶屏上，并根据用户设定的报警限制，对温度值进行超限判断，超限报警；按照用户设定的数据存储要求将温度数据存储在内部EEPROM中保存。在主电路板连接到上位机需要数据传输的情况下，它还负责按照事先设定好的通讯协议将温度数据上传给上位机，完成通讯功能。

液晶电路2，作为人机交互的媒介，向用户显示检测到的实时温度数据、以及各种状态信息；在用户进行参数设定时，向用户显示各种菜单和参数值。它由1块型号为JM12864-10的液晶模块，2只电阻，1只三极管组成。与单片机电路1相连。

报警电路3，用于在温度值超出用户设定的限值时发出报警声音警示用户。它由一个扬声器，2只电阻，1只三极管组成。与单片机电路1相连。

实时时钟电路4，用于为主电路板提供实时的时钟数据，满足用户在存储温度数据时需要记录时间的需要。它由1片型号为DS1302的时钟芯片，1块型号为CR2032的钮扣电池，1只晶体振荡器，2只电容，3只电阻组成。与单片机电路1双向连接。

温度传感器驱动电路5，用于解决单片机驱动能力和导线分布电容限制1-Wire总线上连接传感器的数量和总线传输距离的问题，提高主电路板长距离多点温度传感器的驱动能力。主电路板上共有2路驱动电路，可连接2根温度传感器测线。每个驱动电路由3只三极管，2个二极管，4只电阻，2只可调电阻组成。与单片机电路1双向连接。为了保证测线上的电流大小，驱动电路使用一个单独的三端稳压管7805进行供电，详见电源电路9介绍。

键盘电路6，为用户提供操作平台，用户可通过键盘电路完成参数设定、系统复位等一系列操作。它由一个带有6个按键的薄膜按键组成。与单片机电路1相连。

通讯电路7，用于将多个主电路板组成网络、和上位机进行通讯。它由1片型号为MAX232的芯片，1片型号为MAX485的芯片，1只电阻，5只电容，1组选择跳线组成。共为用户提供1个232总线的串行接口，1个232总线、485总线复用的串行接口(通过跳线选择)，满足复杂的通讯组网需要。它与单片机电路1双向连接。

湿度传感信号调理电路8，用于调整湿度传感器的电压信号，使其范围满足ATmega128L单片机内部ADC的量程需要。它由1片4运放的芯片(选用了其中的三个运放)，6只电阻，2只二极管组成。为了提高本实用新型A/D数据采集的精度，在实际使用中，对地线进行了专门的连接处理，即：先将主电路板上所有的电路工作电源地线和模/数转换使用的电源地线分别连接，最后再用导线把两种地线相连。经过这种处理后，可使本实用新型的采集数据精度大大提高。

电源电路9，用于把输入的12V电源电压变为5V工作电压，为本实用新型主电路板提供一组稳定的工作电压。它由2片型号为7805的三端稳压管，6只电容，1只电阻，1只发光二极管组成。其中一个7805三端稳压管为除温度传感器驱动电路以外的其他电路供电，另一个7805三端稳压管单独为温度传感器驱动电路5供电，目的在于保证温度传感器驱动电路5的驱动能力，实现长距离多点温度监测。

由于采用了所述方案，使本实用新型印刷电路板尺寸小、功能全，具有很强的驱动能力、测线长度长、测点多，并具有高稳定性和很高的性价比，为大面积长距离多点温度监测提供了一种很好的解决方案。

本实用新型的工作原理是：单片机从测线上读取所有的传感器温度信息，在内部经过处理，送往液晶屏实时显示温度变化，并根据用户需要对温度数据进行存储，按照事先设定的通讯协议将数据传输给上位机。

Claims

1、用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于包括：单片机及其外围电路、液晶电路、报警电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、键盘电路、通讯电路、湿度传感信号调理电路、电源电路，接口J7、接口J9、接口J11、接口J12、接口DB2；单片机及其外围电路的输入端分别与温度传感器驱动电路、湿度信号调理电路、键盘电路、通信电路、实时时钟电路的输出端连接，单片机及其外围电路的输出端分别与通信电路、液晶电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、报警电路的输入端连接；单片机及其外围电路、液晶电路、报警电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、键盘电路、通讯电路、湿度传感信号调理电路均连接到电源电路。

1、根据权利要求1所述的用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于：所述的单片机及其外围电路，是由单片机ATmega128L，晶体振荡器Y3，调试接口JTAG，电阻R1、R7、RJ5-RJ8，电容C3、C7、C8、C9、C14，电感L2，二极管D3组成的；其输入端分别与温度传感器驱动电路、湿度信号调理电路、键盘电路、通信电路、实时时钟电路的输出端连接，其输出端分别与通信电路、液晶电路、实时时钟电路、温度传感器驱动电路、报警电路的输入端连接。

2、根据权利要求1所述的用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于：所述的液晶电路，是由液晶模块JM12864-10，电阻R2、RLCD，三极管Q6组成的，液晶模块JM12864-10的输入端与单片机输出端连接。

3、根据权利要求1所述的用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于：所述的报警电路，是由扬声器SPEAKER，电阻RSP3、RSP4，三极管Q7组成的；其输入端与单片机的输出端连接。

4、根据权利要求1所述的用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于：所述的实时时钟电路，是由时钟芯片DS1302，钮扣电池CR2032，晶体振荡器Y4，电容C15、C17，电阻RDS4-RDS6组成的；其输入端与单片机的输出端连接。

5、根据权利要求1所述的用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于：所述的温度传感器驱动电路，共有两路，第一路是由三极管Q10、Q11、Q13，二极管D8、D14，电阻R26、R27、R28、R30，可调电阻VR4、VR6组成的；第二路是由三极管Q8、Q9、Q12，二极管D7、D13，电阻R23、R24、R25、R29，可调电阻VR1、VR5组成的；其输入/输出端分别与单片机的输出/输入端连接。

6、根据权利要求1所述的用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于：所述的键盘电路，是由一个薄膜按键键盘组成；其输出端与单片机的输入端连接。

7、根据权利要求1所述的用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于：所述的通讯电路，是由芯片MAX232，芯片MAX485，电阻R21，电容C16、C38、C39、C41、C42，选择跳线DB2组成；其输入/输出端分别与单片机的输出/输入端连接。

8、根据权利要求1所述的用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于：所述的湿度传感信号调理电路，是由运放LM1A、LM1B、LM1C，电阻R9-R13、R20，二极管D5、D6组成；其输出端与单片机电路的输入端相连。

9、根据权利要求1所述的用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于：所述的电源电路，是由2个型号为7805的三端稳压管V3、V4，电容C18-C21、C40、C45，电阻R8，发光二极管D4组成，其中一个7805三端稳压管V3为除温度传感器驱动电路以外的其他电路供电，另一个7805三端稳压管V4单独为温度传感器驱动电路5供电。

10、根据权利要求1所述的用于长距离多点温度监测的主电路板，其特征在于：

所述的接口J7，使通信总线接入，其与通讯电路双向连接；

接口J9，使12V电源接入，其与电源电路连接；

接口J11，使湿度传感器信号接入，其与湿度传感信号调理电路连接；

接口J12，使温度传感器信号接入，其与温度传感器驱动电路连接；

接口DB2，使第二通讯总线接入，其与通讯电路双向连接。