CN107042835A - 机车轴温检测报警装置电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机车轴温检测报警装置电路。本发明通过若干新型DS18B20数字传感器采集机车轴温，代替传统的PN传感器，自带AD转换器，有效的减少了采集数据的误差，提高了抗干扰能力，基于单片机STC89C58RD+的稳定高效控制，显示灯D1、D2及报警器LS1装置等有效的提高了对机车轴温检测的准确度，当机车轴温高于设定温度时可以及时警报通迅给机车长，及时采取措施，排除隐患，保证驾驶的安全。本发明提高了轴温检测的准确性、稳定性，提高了传输的有效性，保证了行车的安全性。
Description
技术领域
本发明属于车轴温度检测控制技术领域，具体涉及基于单片机及DS18B20数字传感器的车轴温检测与通讯装置电路。
背景技术
面对越来越快速的经济发展，铁路作为运输工具其明显提速，但行车安全问题就显得尤为重要。铁路机车的车轴是机车上的重要部件 ,它的安全会直接危及列车的运行安全。车轴温度是车轴安全和行车的一项重要指标。机车轴温检测与通讯装置控制电路的设计要求能够精确检测轴温，并将其迅速反馈至列车检测处。现有机车轴温检测与通讯装置的设计采用原始的PN传感器，精确度低，抗干扰能力差，单片机控制不精确，通讯传送不及时等问题，导致行车安全隐患。
发明内容
本发明针对机车轴温检测与通讯装置精确度低，抗干扰能力差，通讯传送不及时，提供一种基于单片机及DS18B20数字传感器机车轴温检测与通讯装置电路。
本发明包括轴温检测模块电路，单片机控制模块电路，数据通讯模块电路，键盘模块电路和报警模块电路。
所述的轴温检测模块电路包括DS18B20数字温度传感器，DS18B20数字温度传感器的引脚3为电源接入口，引脚1接地，引脚2与单片机P3.7输入接口相连；所述的单片机控制模块采用STC89C58RD+单片机。
所述的键盘模块电路包括K1、K2、K3、K4开关，开关的一端分别与单片机P1.0、P1.2、P1.3、P1.4引脚相连，另一端与地相连接。
所述数据通讯模块包括芯片MAX487、5V电接插件J1、电容C4、电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11；芯片MAX487的6,7引脚分别接电源接插件J1的2,3引脚；电源接插件J1的1,4引脚分别接5V电源与地；芯片MAX485的1、2、3、4引脚分别与单片机P3.0、P1.6、P1.7、P3.1引脚相连接；电阻R5、R6、R7、R8一端分别与芯片MAX485的1、2、3、4相连接，电阻R5、R6、R7、R8另一端与接地；电阻R9、R10一端与MAX487引脚6相连，电阻R9另一端接地，电阻R10的另一端通过电阻R11接地；电容C4一端接地，另一端接+5V电源。
所述报警模块电路LED灯D1、D2与扬声器LS1；两个LED灯D1、D2一端分别与单片机P3.4、P3.5接口相连，另一端接地；扬声器LS1一端与单片机P3.6连接，另一端接地。
进一步说，还包括存储模块电路，该电路包括存储芯片AT24C02，电阻R2、R4；存储芯片AT24C02引脚A0、A1、A2、VNP与地相连接，引脚SCL、SDA分别与单片机P3.4、P3.5相连接；电阻R2、R4一端分别与存储芯片AT24C02引脚SCL、SDA连接，另一端接地。
进一步说，该包括显示模块电路，该电路包括LCD1602显示器、排阻RP1、滑动电阻RV1；显示器引脚D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、RS、RW、E分别与单片机的引脚P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7、P3.0、P3.1、P3.2引脚相连，显示器引脚D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7与排阻RP1的引脚2、3、4、5、6、7、8、9连接；排阻RP1的引脚1与5V电压连接；显示器引脚1与电源相连，2引脚接地，3引脚与滑动电阻RV1相连后接地。
本发明采用美国DALLAS半导体公司设计并生产的DS18B20数字温度传感器，美国STC公司设计的，深圳宏晶科技生产的STC89系列单片机STC89C58RD+单片机。
本发明有益效果如下：本发明通过采用DS18B20数字温度传感器直接检测轴温并自带AD转换器与单片机切合数据传输，抗干扰能力强，能够精确检测数据，利用所选STC89C58RD+单片机功耗低处理数据能力强运行速度快，并采用单总线传输，能将数据准确传到控制***，并带有指示灯及蜂窝器报警检测***，可以准确提醒列车长，及时排除隐患，保证列车安全行驶，具有重大意义。
附图说明
图1为本发明机车轴温检测报警电路整体设计图及各分模块电路连接示意图。
图中1、轴温检测模块电路，2、单片机控制模块电路，3、数据通讯模块电路，4、键盘模块电路，5、显示模块电路，6、报警模块电路和7、存储模块电路。
具体实施方式
标号1为所述的轴温检测模块电路包括DS18B20数字温度传感器，引脚3为电源接入口，引脚1接地，引脚2与单片机P3.7输入接口相连。
标号2所述的单片机控制模块STC89C58RD+单片机，其有39个引脚，分别实现输入、输出、控制、复位、存储、通信等功能。
标号3所述的键盘模块电路包括K1、K2、K3、K4，4个开关，分别与单片机P1.0、P1.2、P1.3、P1.4引脚相连，另外一端与地相连接。
标号4所述数据通讯模块包括MAX487芯片、一个5V电接插件J1、电容C4、电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11。芯片MAX487的6,7引脚分别接电源接插件J1的2,3引脚。电源接插件J1的1,4引脚分别接5V电源与地。MAX487的1、2、3、4引脚分别与单片机P3.0、P1.6、P1.7、P3.1、引脚相连接。电阻R5、R6、R7、R8一端分别与芯片MAX485的1、2、3、4相连接，电阻R5、R6、R7、R8另一端与接地。电阻R9、R10一端与MAX487引脚6相连，电阻R9另一端接地，电阻R10的另一端通过电阻R11接地。电容C4一端接地，另一端接+5V电源。
标号5所述的显示模块电路包括LCD1602显示器、排阻RP1、滑动电阻RV1。显示器引脚D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、RS、RW、E分别与单片机的引脚P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7、P3.0、P3.1、P3.2引脚相连并于对应的排阻RP1的引脚2、3、4、5、6、7、8、9连接。排阻RP1的引脚1与5V电压连接。LCD1602引脚1与电源相连，2引脚接地3引脚与滑动电阻RV1相连后接地。
标号6所述报警模块电路两个LED灯D1、D2与扬声器LS1。两个LED灯一端分别与单片机P3.4、P3.5接口相连，一端接地。扬声器LS1一端与单片机P3.6连接一端接地。
标号7所述存储模块电路包括存储芯片AT24C02，电阻R2、R4。存储芯片AT24C02引脚A0、A1、A2、VNP与地相连接，引脚SCL、SDA分别与单片机P3.4、P3.5相连接。R2、R4一端分别与存储芯片AT24C02引脚SCL、SDA连接，另一端接地。
下面结合附图1对本发明进一步描述。
本发明使用工作过程如下：
1）轴温检测模块电路
轴温检测模块电路1采用DS18B20数字温度传感器。传感器是实现测量和控制的首要环节，如果没有传感器对原始信号进行准确可靠的采样和转换，那么一切的测量和控制都将是不可靠的。DS18B20数字温度传感器是由美国DALLAS半导体公司设计并生产的一种新型的智能传感器，与传统的传感器相比不需要放大器，A/D 转换器可以直接读出测得的温度，直接和单片机相连接具有充足的容量，高准确性和灵敏性的特点。而且可以通过不同情况的需要可以实现9～12位的数字值读数方式。通过将若干个传感器安装在机车轴上比较稳定的位置，再通过传送至2单片机控制模块电路作为输入数据。
2）单片机控制模块电路
单片机控制模块电路2STC89C58RD+单片机负责数据处理，及控制，相当于大脑的存在。STC89C58RD+单片机2是由美国STC公司设计的，深圳宏晶科技生产的STC89系列单片机。它是高速、高可靠、在线编程的高性能低消耗单片机。数字温度传感器检测的温度输入至P3.7，至STC89C58RD+单片机，单片机芯片通过程序对数据进行处理，来达到控制其它各模块的电路。
3）数据通讯模块电路
RS-485串行通信总线3采用的是平衡发送和差分接收方式来实现通信，发送时将TTL信号换成差分信号输出，差分信号会在接收端被还原成TTL信号，所以其抗干扰能力很强。
4）键盘模块电路
键盘模块电路4为独立式键盘，包含四个开关K1、K2、K3、K4，K1为提高报警的上限温度，K2为降低报警的上限温度，K3为提高报警的下限温度，K4为降低报警的下限温度。有这四个按键就可以针对不同地区不同季度等要求来调节不同报警温度，可以提高检测精度。
5） 显示报警模块电路
显示报警模块电路实时显示由单片机采集的数据，将其显示在LCD1602上，便于检测人员观测。当温度低于报警温度处于正常温度时LED绿灯D2亮起表示一切正常，当温度高于或低于我们设定的温度时，LED红灯D1亮起，蜂鸣器LS1发出响声报警提醒机车驾驶人员，检查故障排除隐患保正机车轴温的安全。
存储器模块电路
存储器模块电路可以时时存储***采集的数据便于后续检测及安全检查。
本发明一种机车轴温检测与警报装置的设计通过若干个DS18B20数字传感器采集的数据，可以实时的采集各个部分轴温的温度，并当发生故障轴温温度升高时，通过指示灯D1、D2和蜂鸣器LS1可以及时报警提醒机车长停车，采取措施保证行驶安全。
本发明具有的具体技术指标如下：
（1）***供电电压：5V；
（2）温度检测范围：-40°C~150°C；
（3）检测精度：0.01°C；
（4）设定的报警温度：低于-20°C高于120°C；
（5）信号通信方式：RS485总线；
综上，本发明基于单片机及DS18B20数字传感器的车轴温检测与通讯装置电路的设计，能够精确检测数据，抗干扰能力强，能够在发生故障时检测轴温并及时报警通知列车长检查故障排除隐患，保证行车安全。
Claims (3)
1.机车轴温检测报警装置电路，包括轴温检测模块电路，单片机控制模块电路，数据通讯模块电路，键盘模块电路和报警模块电路，其特征在于：
所述的轴温检测模块电路包括DS18B20数字温度传感器，DS18B20数字温度传感器的引脚3为电源接入口，引脚1接地，引脚2与单片机P3.7输入接口相连；所述的单片机控制模块采用STC89C58RD+单片机；
所述的键盘模块电路包括K1、K2、K3、K4开关，开关的一端分别与单片机P1.0、P1.2、P1.3、P1.4引脚相连，另一端与地相连接；
所述数据通讯模块包括芯片MAX487、5V电接插件J1、电容C4、电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11；芯片MAX487的6,7引脚分别接电源接插件J1的2,3引脚；电源接插件J1的1,4引脚分别接5V电源与地；芯片MAX485的1、2、3、4引脚分别与单片机P3.0、P1.6、P1.7、P3.1引脚相连接；电阻R5、R6、R7、R8一端分别与芯片MAX485的1、2、3、4相连接，电阻R5、R6、R7、R8另一端与接地；电阻R9、R10一端与MAX487引脚6相连，电阻R9另一端接地，电阻R10的另一端通过电阻R11接地；电容C4一端接地，另一端接+5V电源；
所述报警模块电路LED灯D1、D2与扬声器LS1；两个LED灯D1、D2一端分别与单片机P3.4、P3.5接口相连，另一端接地；扬声器LS1一端与单片机P3.6连接，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的机车轴温检测报警装置电路，其特征在于：还包括存储模块电路，该电路包括存储芯片AT24C02，电阻R2、R4；存储芯片AT24C02引脚A0、A1、A2、VNP与地相连接，引脚SCL、SDA分别与单片机P3.4、P3.5相连接；电阻R2、R4一端分别与存储芯片AT24C02引脚SCL、SDA连接，另一端接地。
3.根据权利要求1所述的机车轴温检测报警装置电路，其特征在于：该包括显示模块电路，该电路包括LCD1602显示器、排阻RP1、滑动电阻RV1；显示器引脚D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、RS、RW、E分别与单片机的引脚P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7、P3.0、P3.1、P3.2引脚相连，显示器引脚D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7与排阻RP1的引脚2、3、4、5、6、7、8、9连接；排阻RP1的引脚1与5V电压连接；显示器引脚1与电源相连，2引脚接地，3引脚与滑动电阻RV1相连后接地。
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