专利名称：车载储运箱半导体空调器用的十路温度巡检控制记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车载储运箱半导体空调器用的十路温度巡检控制记录仪，它是一种温度测控仪器，属于单片机应用技术领域。
根据任务的要求，为了在环境温度-30℃～+40℃的条件下，保障车载储运箱内物品处于安全状态，我们采用半导体空调器来调节储运箱内各点温度，使它们保持在20℃±5℃范围内。半导体空调器是选用半导体温差电致冷组件作为加热或制冷元件，实现储运箱内部空气调节。由于车辆行驶期间是用大容量密封铅酸电池来为半导体空调器供电的，为了节约有限的直流电资源，延长使用时间和行驶里程，要求当储运箱内各点温度都在设定的温度范围内(20℃±5℃)时，半导体空调器的供电电路断开，因而不消耗电能。半导体空调器应具有两种工作模式制冷模式或加热模式。当环境温度大于15℃时，半导体空调器应处于制冷工作模式，即半导体温差电致冷组件处于正向供电。此时，若储运箱内各点温度有大于25℃的情况，半导体空调器将通电启动制冷；反之则半导体空调器断电。当环境温度小于15℃时，半导体空调器应处于加热工作模式，即半导体温差电致冷组件处于反向供电。此时，若储运箱内各点温度有小于15℃的情况，半导体空调器将通电启动加热；反之则半导体空调器断电。半导体空调器的温度控制情况如
图1所示。储运箱的半导体空调设备投入运行后，为了记录储运箱运行过程中的工作状态，需要巡回显示各个测温点的温度值，并且能定时打印温度数值和半导体空调的工作状态及工作时间。
现有的各种温度测量、控制仪表都不同时具备上述全部功能。例如，DR020型温度记录仪可以巡回检测20点温度值，但不能控制设备的工作状态，且价格昂贵。XMT型数字温度控制器，只能测量一个点的温度而输出控制信号，既不能多点巡回检测，也不能进行逻辑判断控制工作模式，更不能打印记录。而且，上述各种仪表均不适宜在行驶于崎岖道路的汽车上使用。
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种车载储运箱半导体空调器用的十路温度巡检控制记录仪，能够测量环境温度和车载储运箱内各点温度，进行逻辑运算和控制半导体空调器的工作模式和工作状态，并且巡回显示各个测温点的温度值，定时打印温度数据和半导体空调器的工作状态及工作时间。
本实用新型的实施方案是这样的车载储运箱半导体空调器用的十路温度巡检控制记录仪的硬件部分由单片机1、温度传感器2、打印机3、LED数码管4、微动开关5、大功率继电器6、7及外围器件、电源8、电路板9和仪器外壳10组成。单片机1选用Atmel公司的AT89C51微控制器，温度传感器2选用DALLS公司的单总线数字温度传感器DS1820，打印机3为面板式微型针式打印机，数码管4采用共阳极七段LED数码管，微动开关5是小型PCB开关。单总线数字温度传感器2接到单片机1的P3.1口线上，打印机3的数据线接单片机1的P1口，其控制线接P3.0、P3.2，利用单片机1的P0口提供4只数码管的段选信号，用P2.0～P2.3作位扫描线。4只微动开关5分别接到数码管4的驱动三极管的基极。电源8是采用6节干电池经三端稳压器稳压提供，作为单片机1、温度传感器2、打印机3的工作电源。而大功率继电器6、7则利用半导体空调器的24伏电源。十路温度巡检控制记录仪的软件部分应用单片机高级语言C51和汇编语言混合编程，其中包括对DS1820器件的64位序列码的登录、测温控制主程序的初始化程序以及各种功能子程序。将测温控制的源程序经过编译、连接定位后，用编程器烧录到单片机AT89C51中。然后插入焊接完毕的主机电路板9的DIP插座，装好仪器外壳10，并且接通电源，十路温度巡检控制记录仪便可完成巡回检测、自动控制储运箱半导体空调器工作状态的功能。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点(1)体积小，重量轻，整体结构紧凑，便于在运载汽车上按装使用；(2)采用单总线数字温度传感器DS1820实现远距离多点分布式测量温度，克服了传统的模拟信号远距离测量技术所难以解决的引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点飘移问题，大大简化了单片机外围电路和温度信号电缆。同时，降低了成本，便于制造，提高了可靠性；(3)能够根据程序预先设定的条件控制半导体空调器的工作模式和工作状态，节省了有限的直流电资源，延长使用时间和行驶里程。(4)能够定时或随时打印实时时间、十点温度值、平均环境温度、储运箱内部最高温度和最低温度以及半导体空调器的工作状况。(5)可以随时输入设置控温上下限、定时打印间隔以及实时时间。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型实施例的十路温度巡检控制记录仪控制功能要求示意图。
图2为本实用新型实施例的十路温度巡检控制记录仪硬件组成示意图。
图3为本实用新型实施例的十路温度巡检控制记录仪电气原理图。
图4为本实用新型实施例的十路温度巡检控制记录仪控制软件流程框图。
为了达到
图1所要求的控制功能和打印记录功能，十路温度巡检控制记录仪应该具备图2所示的硬件结构。为此设计整机电路如图3所示。在图3中，单片机1-核心控制器件AT89C51是一种低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，片内带有4K字节可电气烧录及擦除的程序空间，可以快速擦除并烧录新的程序，称为快闪可编程及可电擦除只读存储器(简写为FPEROM)。它是使用高密度、非易失性存储器技术制造，并与工业标准的80C51指令集和引脚完全兼容。芯片上的FPEROM允许在线或采用通用的非易失性存储编程器对程序存储器重复编程。其P0口驱动能力比较强，直接用作4只LED数码管4的段选信号线，分别串以330Ω的限流电阻。其P1口直接与打印机3的8根并行数据线DB0～DB7相连，P3.2接打印机3的控制端STB，P3.0接打印机3的BUSE端。打印机3为TPμP-16A型面板式微型针式打印机，采用并行数据传送，接线简单，数据传送速度快。89C51的P2.0～P2.3引脚分别通过三极管9012驱动LED数码管4。4只数码管的型号为3191BE，是共阳极七段LED数码管，其共阳极接三极管9012的集电极。4只微动开关5为常开型PCB用小型微动开关，开关的一个接点并联起来接到P2.4口线，它们的另一接点分别接到P2.0～P2.3引脚，以实现键盘设置输入单片机1的P3.1引脚是十只温度传感器2的信号传输总线。温度传感器2采用DALLAS公司的DS1820型单总线数字温度传感器，其外形如一只小型塑封三极管，全部传感器及各种数字转换电路都被集成在一起，内部有三个主要的数据部件64位光刻ROM；温度传感器；非易失性温度上下限报警触发器。它们只需一只引脚与单片机进行串行通信，以传输数据。本例中十只DS1820的信号线并联在单总线上，其长度为20m，加上各分支回路总长度为30m。DS1820的地线并联在一根线上，与主机地线相连；DS1820的电源线也是并联在一根线上，与主机电源8的+5伏输出端相连。所以，本机的测温电缆线由三根线组成。这三根线绞合在一起，并套上屏蔽护套线，克服了远距离传输的信号干扰问题。单片机1输出两路控制信号(1)P3.3输出半导体空调器工作模式控制信号，加到三极管Q5的基极，通过U6(4N25)、Q8(8550)的光电隔离，控制大功率继电器6(J1为2Z型双刀双掷继电器)的吸合或断开，达到改变温差电组件供电方向的功能，从而控制半导体空调器的工作模式；(2)P3.4输出半导体空调器工作状况(即有无电流通过)控制信号，原理与(1)类似，继电器7为2H型常开触点。主机电源8由6节大容量碱性锌锰电池和三端集成稳压器MC78H05K组成，以保证能够提供打印时瞬时高达1A的工作电流。根据图3加工制造的双面印刷电路板面积仅为124×68mm2。由于半导体空调器中温差电致冷组件的工作电流约为20A，为了减少大电流导线上的损失，将24伏铅酸蓄电池组布置在储运箱附近，而控制器主机安装在汽车驾驶室内。装有大功率继电器6、7和驱动三极管Q8、Q9的控制盒则安装在电池组旁用控制信号线与主机相连。本系统中简单的硬件结构是以相对复杂的编程设计为代价的，包括DS1820器件序号登录、DS1820与89C51的接口协议、DS1820数据的写入和读出，以及89C51的控制程序。利用DS1820使用手册提供的时序图和读写命令，编写登录其64位序列码的汇编程序，在仿真器、目标电路板上运行，通过MBUG调试器读出存储器窗口显示的64位序列码。在本系统的软件设计中，采用混合编程方式编写总体应用源程序，即以高级语言C编写主程序，用汇编语言编写有关DS1820的一些读/写子程序，通过参数传递进行调用。C语言程序的开始部分通常是预处理命令，包括文件包含命令、宏定义命令、函数说明等。主程序流程框图如图4所示。以上源程序编写完成后，需要利用C51编译器和ASM51编译器进行编译，然后用L51连接器/定位器进行连接、定位。此外，还必须利用符号转换程序OHS51将生成的绝对目标文件转换成Intel HEX文件，然后用单片机编程器烧录到AT89C51芯片中。将烧录好的89C51芯片插入已经焊接完毕的控制电路主板，连接好打印机，装入仪器外壳，并且接通电源线、温度传感器电缆、信号输出线，就完成了车载储运箱半导体空调器用的十路温度巡检控制记录仪的软硬件开发过程。
权利要求1.一种车载储运箱半导体空调器用的十路温度巡检控制记录仪，其硬件由单片机[1]、温度传感器[2]、打印机[3]、LED数码管[4]、微动开关[5]、大功率继电器[6]、[7]及外围器件、电源[8]、电路板[9]和仪器外壳[10]组成；软件部分应用单片机高级语言C51和汇编语言混合编程，其特征在于单片机[1]选用AT89C51微控制器，温度传感器[2]选用单总线数字温度传感器DS1820，打印机[3]为面板式微型针式打印机，数码管[4]采用共阳极七段LED数码管，微动开关[5]是小型PCB开关；单总线数字温度传感器[2]接到单片机[1]的P3.1口线上，打印机[3]的数据线接单片机[1]的P1口，其控制线接P3.0、P3.2，利用单片机[1]的P0口提供4只数码管的段选信号，用P2.0～P2.3作位扫描线；4只微动开关[5]分别接到数码管[4]的驱动三极管的基极；电源[8]是采用6节干电池经三端稳压器稳压提供，作为单片机[1]、温度传感器[2]、打印机[3]的工作电源；而大功率继电器[6]、[7]则利用半导体空调器的24伏电源；软件部分包括对DS1820器件的64位序列码的登录、测温控制主程序的初始化程序以及各种功能子程序。
2.根据权利要求1所述的一种车载储运箱半导体空调器用的十路温度巡检控制记录仪，其特征在于单片机[1]的P3.1口线作为温度传感器[2]DS1820的通讯口线，并联十只DS1820，其地线并联在一根线上，与主机地线相连，其电源线也是并联在一根线上，与主机电源[8]的+5伏输出端相连；这三根线绞合在一起套上屏蔽护套线。
3.根据权利要求1所述的一种车载储运箱半导体空调器用的十路温度巡检控制记录仪，其特征在于单片机[1]输出两路控制信号(1)P3.3输出半导体空调器工作模式控制信号，加到三极管Q5的基极，通过U6(4N25)、Q8(8550)的光电隔离，控制大功率继电器[6](J1为2Z型双刀双掷继电器)的吸合或断开，达到改变温差电组件供电方向的功能，从而控制半导体空调器的工作模式；(2)P3.4输出半导体空调器工作状况(即有无电流通过)控制信号，原理与(1)类似，继电器[7]为2H型常开触点。
专利摘要本实用新型公开了一种车载储运箱半导体空调器用的十路温度巡检控制记录仪,硬件部分由单片机1、温度传感器2、打印机3、LED数码管4、微动开关5、大功率继电器6、7及外围器件、电源8、电路板9和仪器外壳10组成;软件部分应用单片机高级语言C51和汇编语言混合编程。能够测量环境温度和储运箱内各点温度,控制半导体空调器的工作模式和工作状态,并且巡回显示各个点的温度值,定时打印温度数据和半导体空调器的工作状态及时间,可以在行驶于崎岖道路的汽车上使用。
文档编号F25D29/00GK2459642SQ0026526
公开日2001年11月14日 申请日期2000年12月13日 优先权日2000年12月13日
发明者刘晓光 申请人:信息产业部电子第十八研究所