采用MXT8051单片机实现基站温控仪的设计

引言

移动基站分布在全国各地，覆盖面广，各地气候差异大。解决好散热问题，是基站正常运作的关键因素之一。本文介绍的温控仪，利用温度传感器采集信号，然后通过单片机进行A/D转换、处理、运算得到室内外温度，并且根据当前室内外温差，计算出风机风速。然后利用PWM方式控制可控硅对交流220V斩波，实现风机风速调制。从而实现了利用自然冷源达到降低基站内部温度的目的。

系统设计

本温控仪是以MXT8051单片机为核心，整个硬件系统(如图1)分为温度信号采集、显示、键盘、控制输出、通信接口和存储模块。该仪表工作流程是：单片机通过集成的A/D采样室内室外温度，根据温差调制风机风速。键盘部分实现对温控仪参数的设置，如风机启动温度、停止温度等参数。显示部分实现风机状态、报警状态、参数的显示功能。

RS-485通信实现数据上传、集中控制和维护。数据存储防止掉电后数据丢失。

显示及键盘

显示部分：采用128*64点阵屏显示。通过“翻页”可以清晰显示参数，风机状态等。

按键部分：图4为按键原理图，包括6个按键，分别是上键、下键、左键、右键、菜单键、返回键。菜单键实现从主界面进入参数设置界面，返回键实现当前界面返回到上一级显示界面，上下键选择菜单，左右进入退出参数设置菜单。

例如：按菜单键进入参数选择如图2，按上下键选择相应参数，按菜单键进入相应参数设置如图3。

 

按键的实现，传统方法都是采用扫描I/O实现的。在缺少I/O的情况下，传统方法无法实现时，可以采用A/D转换按键，这样能节省I/O的使用。本文使用2位A/D口实现6个按键功能。其软件流程图如图5 所示。

控制输出

普通晶闸管实质上属于直流控制器件。要控制交流负载，必须将两只晶闸管反极性并联，让每只SCR控制一个半波，为此需要独立触发电路，使用不够方便。因此本文采用BAT41，BAT41是个双向晶闸管，它是在普通晶闸管的基础上发展起来，只需一个触发电路即可。

风机调速原理如图6，通过PWM方式，控制可控硅对交流220V斩波，从而实现风机调速功能。当室内外温差在8℃或以下时，调节PWM以最大占空比输出，实现风机高速运行;温差在9℃~15℃之间时，调节PWM以较高占空比输出，实现风机中速运行;温差在16℃以上时，调节PWM以较低占空比输出，实现风机低速运行。其软件流程图如图7。

报警输出：当室内温度高于报警温度时，控制继电器闭合，驱动报警器鸣叫。

RS-485通信

RS-485采用平衡发送和差分接收方式实现通信。在发送端TXD将串口的TTL电平信号转换成差分信号A、B两路输出，经传输后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。

两条传输线通常使用双绞线，又是差分传输，因此具有极高的抗干扰能力。

图8所示为RS-485构成的总线型网络系统，通信芯片采用75LBC184。通信规格采用串行通讯1位起始位，8位数据位，无奇偶校验位，以及1位停止位。通讯控制为指令-应答方式，实现温控仪与上位机通信。上位机可以对多台温控仪操作，可以读取室内外温度，设置参数，同时还可以控制风机启动和停止。

存储部分

掉电保存数据功能的实现方法也很多种，本文采用一种简单、容易实现的方法：采用24LC01芯片存储数据，只需占用2个I/O，便可以对该芯片进行读写。因此用户只需设置一次参数，温控仪便自动保存数据，以免重新上电重复设置参数。

结语

本文主要介绍了根据室内和室外的温度差控制风机，实现室内温度的自动控制。本温控仪采用点阵屏显示，菜单式操作，方便易用，且使用范围广，适用于各种气候条件和使用环境，无论是寒冷的东北、西北，还是潮湿、 炎热的华东、华南。