基于红外传输的无线测温系统设计.doc

毕业设计 课程设计 毕业论文 详细资料联系QQ号；1620812008
毕业设计 课程设计 毕业论文 详细资料联系QQ号；1620812008
1.绪论
在电力系统中，高压开关柜的应用相当广泛，担负着关合及开断电力线路、保护系统安全的双重功能，而柜内导电连接处的接触特性直接影响到开关柜工作的可靠性。在电力生产的过程中，机械振动，触头烧蚀等原因都可能造成接触处温度升高，引起接触处氧化，使接触电阻进一步增加，温度进一步上升，继而出现局部熔焊或产生火花甚至电弧放电，殃及周围绝缘材料，最终造成电气设备的损坏。 因此对柜内触点进行实时的温度监测，实现过热报警是避免重大事故发生及控制故障恶化的有力手段。
由于被测点为高压带电部位，常规的测温方式难以使用。因而，非接触的测温方式应运而生。利用红外传感器进行温度测量就是其中之一。它是通过接收被测目标发出的红外辐射来确定其温度的。因此可以测量高温的、有腐蚀性的、高压带电的物体，并以其速度快、范围宽且对被测温场无干扰等优势在高压电力设备的温度在线监测领域中得到越来越广泛的应用。
1.1高压系统温度在线监测技术的重要意义
高压开关设备主要用于关合及开断电力线以输送及倒换电力负荷，以及从电力系统退出故障设备和线段，是保证系统安全运行的重要设备。高压开关柜隔离开关在电网运行设备中是必不可少的，它担负着与其它电气设备相互配合，保证与其它设备关合电流的重任。在长期运行过程中，开关柜中的触点和母线排连接处等部位因老化、工差配合不良或接触电阻过大而发热，由此最终导致火灾事故。一直以来，在电厂和变电站已经发生多起开关柜触点过热事故，造成火灾和大面积的停电。
由于触点温度过热而引发的安全事故，一方面来自开关柜本身的质量原因，更重要的原因在于目前缺乏针对开关柜触点温度进行有效监测的手段。目前对高压开关柜触点温度监测大都采用人工定期巡查的方法来获得触点的温度数据，定期巡视的方法容易出现事故的漏报现象。由此可见，随着电网其它设备的逐步完善和更新，对于高压开关柜隔离开关的安全监测已滞后于电网的安全需要。因此，研究开发一种性能可靠、结构简单、使用方便、易于维护、成本低廉的高压开关柜触点实时超温监测系统，实现过热报警，是避免重大事故发生和控制故障恶化的有力手段。
1.2无线测温系统特点
无线测温系统结构简单,易于实现,集精确测温、无线数据传输和总线监测网络于一体,满足了对供电系统开关柜内温度实时在线监测的要求;采用了红外传输技术,没有电磁干扰,最限度地降低了周围电磁场尤其是开关开、合闸的影响,有效地保证了测温精度,提高了设备使用寿命。监控软件通过与数据库的连接,可以对温度数据进行存储、查询和显示。
1.3实现功能
监控计算机监控软件具有以下功能：
（1实时显示监测点的温度数据；
（2）当监测点温度超过预设报警时自动报警；
（3）可以根据监测数据快速找出故障点；
（4）可以根据需要设定报警值；
（5）掉电保护功能

2. 硬件电路的组成
2.1 单片机
1994年美国ATMEL CORPORATION（爱特梅尔公司）通过技术交换取得8031单片机内核的使用权，并结合自身EEPROM存储设计、制造领域内的优势，将一定容量的FLASH存储器集成了80C31单片机内核，形成独具特色的AT89C系列的单片机芯片与INTEL公司MCS-51保持100%兼容，价格低廉，程序修改灵活（片内FLASH存储器可以重复擦除1000次）
2.1.1 单片机AT89C
AT89C系列的单片机型号主要有AT89C51、AT89LV51、AT89C52、AT89C1051、AT89C2051和AT89S8252其中：AT89C51、AT89LV51硬件资源、引脚排列、指令系统与INTEL公司的80C31完全兼容；AT89C52、AT89LV52硬件资源、引脚排列、指令系统与INTEL公司的80C32完全兼容.
芯片引脚如图2-1所示：

图2-1 AT89C51引脚图

2.12 AT89C51系列主要特点
（1）用INTEL80C31内核，硬件资源，引脚排列、指令系统分别与MCS-51系列100%兼容。
（2）片内程序存储器类型号为FLASH，容量为4K可重复擦写1000次。
（3）工作压为5V，时钟频率为0HZ—24HZ。
（4）同于采用80C31内核，同样具有正常，节电，掉电三种操作方式。
（5）三级程序存储器加密功能。
（6）可以利用P0、P2口扩展程序存储器和数据存储器空间。
（7）AT89C51是DIP40脚封装，它有P0、P1、P2、P3四组IO口每共有32个IO口，其中P1口结构最简单，功能也单一仅作为普通数据输入/输出端口使用。P0口端口较为复杂在需要扩展外部存储器时，它可以作为地址/数据总线使用。当然也可以普通IO端口使用。当作为普通IO端口使用时P0口要接上拉电阻才能正常使用。P2口1可以作为普通IO口使用也可以作为地址总线。在没有外部程序存储器或虽有外部数据存储器但容量不大于256B，不需要高8位地址时，P2口可以作为I/O端口使用。P2口端口作为地址总时，P2口将输出高8位地址总线。与P0口不同无须分时使用，因此P2口上的地址信息或数据地址寄存器高8位DPH保存时间长，无须锁存。P3口是个多功能口除了可以作为普通I/O端口外还具有第二功能，如表2-1所示。
表2-1 P3口管脚的第二功能
P3口引脚
第二功能
备注
P3.0
RXD(串行输入端)
输入
P3.1
TXD(串行输出端
输出
P3.2
IN0(外部中断0)
输入
P3.3
IN1(外部中断1)
输入
P3.4
T0定时/计数器0的外部输入端)
输入
P3.5
T1定时/计数器1的外部输入端)
输入
P3.6
WR(外部数据存储器写信号)
输出
P3.7
RD(外部数据存储器读信号)
输出
2.1.3 AT89C51的寻址方式
AT89C51单片机七种寻址方式:
1） 立即数寻地址；
2） 直接寻址方式；
3） 寄存器寻址方式；
4） 寄存器间接寻址方式；
5） 位寻址方式；
6） 变址寻址方式；
7） 相对寻址方式。
2.1.4 AT89C51的指令分类
（1）数据传送类指令（29）
（2）算术运算类指令（24）
（3）逻辑运算类与移位类指令（24）
（4）控制指令转移类指令（17）
（5）位操作指令（17）
2.2 温度传感器
目前用于断路器触头温度在线测量的方法主要分为两种:
l)接触式测量:采用热敏电阻或半导体温度传感器等提取发热点的温度。
2)非接触式测量:采用光纤温度传感器、红外温度传感器等提取发热点的温度。接触式测量所用到的传感器价格低廉、结构简单,但是需要与断路器触头附近的带电部分接触，会给测量装置引入高电压绝缘问题。而非接触式测量可以实现远距离测量，不需要与测量点接触。为了避免断路器在线监测装置的高电压绝缘问题。
本文中采用非接触式测量的方式实现断路器触头的温度测量。目前，非接触式温度测量的传感器主要有两种:光纤温度传感器和红外温度传感器。
光纤温度传感器由光纤和感温原件构成，它的原理是利用感温元件对光的吸收性随温度变化而变化的特性，将待测物体温度变化转化为光信号的变化，再通过光监测电路及滤波电路输出模拟电压量。温度测量通过光信号转化为电信号，但是采用光纤温度传感器需要在测温点引出光纤电缆，而且光纤温度传感器的价格目前还是比较高，相对而言性价比较低。
红外温度传感器原理是通过接收测量物体的电磁辐射，将辐射波长的变化转化成模拟电信号输出，其体积小，结构简单。综合比较，采用红外温度传感器能够实现远距离测量，对断路器本体结构不产生影响，在断路器触头温度测量中可行性高。由于断路器触头位于灭弧室中，外界不能直接观察到，所以不能直接测量到断路器触头的温度。但是根据热传导原理，导电体通过电流温度升高，和它接触的其它零部件的温度也会升高。断路器触头与灭弧室端盖或母线连接处之间的接触可近似的看作平面接触。
温度传感器主要由数字式温度传感器、中央处理单元和红外传输模块组成。温度传感器直接安装在被测物体表面,真实地反映被测点的实时温度。数字式温度传感器采用TI 公司生产的DS18B20(图2-2) ,它具有测量精度高、线性度好、性能比较稳定的特点,测量温度可为- 55～125 ℃。温度传感器采用高性能锂电池供电,具有馈电自检测功能,当电池电压低于3 V 时,将自动报警。

图2-2 DS18B20
2.2.1 DS18B20的内部结构
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。该装置信号线高的时候，内部电容器 储存能量通由1线通信线路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到来重新充电。 DS18B20的电源也可以从外部3V～5 .5V的电压得到。
DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一：
1 ）读ROM，
2 ）ROM匹配，
3 ）搜索ROM，
4 ）跳过ROM，
5 ）报警检查。
这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有有多少，什么样的设备。
若指令成功地使DS18B20完成温度测量，数据存储在DS18B20的存储器。一个控制功能指挥指示DS18B20的演出测温。测量结果将被放置在DS18B20内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读内容的片上存储器。温度报警触发器TH和TL都有一字节EEPROM 的数据。如果DS18B20不使用报警检查指令，这些寄存器可作为一般的用户记忆用途。在片上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。写TH,TL指令以及配置字节利用一个记忆功能的指令完成。通过缓存器读寄存器。所有数据的读，写都是从最低位开始。
2.2.2 DS18B20引脚定义
(1)DQ为数字信号输入/输出端；
　 (2)GND为电源地；
　 (3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
2.2.3 DS18B20工作原理
　　DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对 低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重 新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
2.3 显示数码管
2.3.1 数码管工作原理及引脚
数码管由七个发光二极管级成，行成一个日字形，它们可以共阴极，也可以共阳极，通过解码电路得到的数码接通相应的发光二极管而形成相应的字。
七段数码管它在家电及工业控制中有着很广泛的应用，例如可以用来显示温度、数量、日期、时间等等，具有显示醒目、直观的优点，七段数码管是由七个独立的二极管采用共阴或共阳的方法连接而成。通常将这7个独立的二极管做成a、b、c、d、e、f、g这7个笔划，如图23所示

图2-3 七段数码管
2.3.2 数码管的编码方法
如果要显示“0”则要a,b,c,d,e,f六个字段亮，就“0”，而g和dp段不亮，只要向p0口送出相应的代码就可以显示。
编码方法如下表2-3所示：
dp
g
f
e
d
c
b
a
显示字符
编
号
P0.7
P0.6
P0.5
P0.4
P0.3
P0.2
P0.1
P0.0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
C0H
1
1
1
0
1
0
1
1
1
F3H
1
0
1
0
0
1
0
0
2
A4H
1
0
1
0
1
0
0
0
3
B0H
1
0
0
0
1
0
0
1
4
99H
1
0
0
0
0
0
1
0
5
92H
1
0
0
0
0
0
1
0
6
82H
1
1
1
1
1
0
0
0
7
F8H
1
0
0
0
0
0
0
0
8
80H
1
0
0
1
0
0
0
0
9
98H
1
0
0
0
1
0
0
0
A
88H
1
0
0
0
1
1
1
0
F
8BH

2.3.3 显示数字对应的二进制电平信号
表2-2
显示数字
a
b
c
d
e
f
d
0
1
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
2
1
1
0
1
1
0
1
3
1
1
1
1
0
0
1
4
0
1
1
0
0
1
1
5
1
0
1
1
0
1
1
6
0
0
1
1
1
1
1
7
1
1
1
0
0
0
0
8
1
1
1
1
1
1
1
9
0
0
0
1
1
0
1
2.3.4数码管的驱动方式
1）直流驱动
是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多。
2）动态显示驱动
是将所有数码管通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示。将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
2.4 LED
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附LED灯株在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。
2.4.1 LED优点
1 体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。
2 耗电量低
LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦），电光功率转换接近100%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能80%以上。
3 使用寿命长
有人称LED光源为长寿灯。它为固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。
4 高亮度、低热度
LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。
5 环保
LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源
6 坚固耐用
LED被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得LED不易损坏。
7 多变幻
LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256＝16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
8 技术先进
与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。
2.4.2 LED的发光原理
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
　　假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
　　理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即
λ≈1240/Eg（mm）
　　式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
2.5 蜂鸣器
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器及家电控制系统等电子产品中作发声器件。
2.5.1 蜂鸣器的类型
蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5～15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
电磁式蜂鸣器，电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
2.5.2 蜂鸣器的结构原理
1．压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5～15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
　　压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
　2．电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
2.5.3 驱动方式
由于自激蜂鸣器是直流电压驱动的，不需要利用交流信号进行驱动，只需对驱动口输出驱动电平并通过三极管放大驱动电流就能使蜂鸣器发出声音，很简单，这里就不对自激蜂鸣器进行说明了。这里只对必须用1/2duty 的方波信号进行驱动的他激蜂鸣器进行说明。
　单片机驱动他激蜂鸣器的方式有两种：一种是PWM 输出口直接驱动，另一种是利用I/O 定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。
PWM 输出口直接驱动是利用PWM 输出口本身可以输出一定的方波来直接驱动蜂鸣器。在单片机的软件设置中有几个系统寄存器是用来设置PWM 口的输出的，可以设置占空比、周期等等，通过设置这些寄存器产生符合蜂鸣器要求的频率的波形之后，只要打开PWM 输出，PWM 输出口就能输出该频率的方波，这个时候利用这个波形就可以驱动蜂鸣器了。比如频率为2000Hz 的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为500μs，这样只需要把PWM 的周期设置为500μs，占空比电平设置为250μs，就能产生一个频率为2000Hz 的方波，通过这个方波再利用三极管就可以去驱动这个蜂鸣器了。
而利用I/O 定时翻转电平来产生驱动波形的方式会比较麻烦一点，必须利用定时器来做定时，通过定时翻转电平产生符合蜂鸣器要求的频率的波形，这个波形就可以用来驱动蜂鸣器了。比如为2500Hz 的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为400μs，这样只需要驱动蜂鸣器的I/O 口每200μs 翻转一次电平就可以产生一个频率为2500Hz，占空比为1/2duty 的方波，再通过三极管放大就可以驱动这个蜂鸣器了。

3. 硬件电路的设计
3.1 电源电路
电源电路是给电子设备提供必要的电源能量的电路，就输入和输出而言，在集成电路中主要使用的是由交流（AC）220V，50/60Hz的市电转换成直流电。该部分电路由降压、整流、滤波、稳压四部分组成，其电路图如图3-1所示。
图3-1 电源电路
在设计稳压部分时，根据电路对电源要求的不同而选择不同的稳压电路，由于A/D转换器（TLC1549）、看门狗定时器（X25045）、三端可调集成稳压器（LM317）、单片机（AT89C51）要求电源电压的稳定性较高，所以采用了三端固定式集成稳压电路(78H05)；由于测量电路和频率/电压转换器对电源要求不太高，所以分别采用稳压管给它们供电；由于A/D转换器的基准电压（REF+）对电源要求非常高，所以采用精密基准电压源（LM336-5.0V）供电。
3.2 无线传输电路
红外传输模块主要由红外编码/译码器MCP2120和红外收发器TFDU4100 组成。红外编码/译码器MCP2120是美国Microchip技术公司推出的, 在应用中位于通用异步接收器/发射器(UART)和红外收发器之间该器件对从标准UART接收的数据进行编码,并以电脉冲方式输出到红外收发器TFDU4100中。红外收发器TFDU4100将接收的数据同样以电脉冲形式馈送到MCP2120进行解码, 而后通过MCP2120和UART发射译码数据。
红外传输模块的工作原理红外传输模块采用37kHz标准红外串口接口传输信号,进行应答式半双工通信。红外传输模块电路如图3-2所示。MCP2120的引脚TX接收的来自UART的数据经编码器编码后通过引脚TXIR发射。红外收发器接收的光脉冲信号经引脚RXD(RXD 是单片机的一个引脚) 输出后并通过MCP2120 的引脚RXIR 进入译码器解调,然后经引脚RX馈送到UART。MCP2120 发送和接收波特率既可通过BAUD2、BAUD1和BAUD0 3个硬件引脚配置,也可通过软件选择。
图3-2 红外传输模块电路
3.3 LED灯光提示驱动电路
数码管显示电路电路原理:如图3-3所示，本模拟采用了LCD1602用于人机交互，8个LED指示灯指示8个高压开头触头测量点的温度是否超过警戒(80℃温度，图3-3中的LED采用共阳接法，这是因为AT89S51单片机的I/O口高电平驱动能力相当弱，不足于驱动LED显示，然而低电平驱动能力会高得多，足够驱动LED显示，在设计程序时若想让某个LED灯只使对应的单片机引脚送低电平即可。图中的R1～R8电阻主要起到限流的作用。
图3-3 LED指示电路
3.4 蜂鸣器报警电路
如图3-4所示，为蜂鸣器驱动电路，图中为Q1为低频小功率PNP型三极管，用驱动电容式交流蜂鸣器(2K)u3,R11为U3放电回路电容。三极管基极通R10与单片机p3.2连接。这就构成了蜂鸣器的驱电路，工作原理：要让蜂鸣器响，必须给交变信号，为了给蜂鸣器施加交变电压，在编程时，设置定时器中断周期为0.25MS,中断频率为4K,只要每次进入中断后让P3.2电平取反即可以产生2KHZ驱动脉冲，由于单片机驱动能力弱不足以直接驱动蜂鸣器，所以用9015放大电流电压，驱动电平低平有效。R11是给交流蜂鸣器提供放电回路。

图3-4 蜂鸣器驱动电路
3.5 数码管温度显示电路

图3-5数码管温度显示电路
3.6 掉电保护电路
掉电保护电路具有掉电保护功能,掉电后可以保存故障信息。SDA：串行数据输入输出口与P3.7连接，SDK：串行移位时钟控制端与P3.6连接(SDA和SDK使用时引脚必须接一个5.1k 的上拉电阻)。A2～A0：这3个引脚是器件地址选择引脚及WP引脚在本设计中接地。

图4-7 掉电保护电路

附录
结束语
在电力系统中，高压开关头触头所导致的非计划停电事故占停电事故总量的60%以上，高压开关头触头的可靠性将直接影响电力系统的可靠性。同时，高压开关触头的状态监测是实现从计划维修到状态维修的基础，高压开关头触头监测技术也是故障诊断技术发展的前提，其技术意义十分重大。
回顾本文，通过分析高压开关触头的结构、监测目的，针对高压开关触头温度在线监测的状态量；分析了高压开关触头温度，完成了触头温度在线监测系统的硬件设计。
通过对触头的温度测量系统的实验测试，该系统能够实现温度的测量和无线数据传输，本文所设计的触头温度、行程在线监测系统具有可行性。
所研制的高压开关触头温度实时监测网络可以在线监测柜内开关触头的温度。用户可以通过LED显示查看各监测点的状态，并能设置报警参数及环境参数监测网络既可以独立工作，也可以依据实际需要添加电力系统标准协议与变电站综合自动化系统相连。
基于红外传输的无线测温系统有效地解决了开关触头在线监测温度难的问题。

参考文献
[1] 李泰军,肖成钢,王章启.开关柜母线温度的在线监测[J].高压电器,2001,37
[2] 徐东晟,许一声.高压开关柜触头温度在线监测的研究[J].高压器,2001,37
[3] 刘全越,萧宝谨,高文海.电力线路温度采集及数据无线传输系统的设计[J].科技情报开发与经济2008,18
[4]张艳,田竞,叶逢春,等.基于红外传感器的高压开关柜温度实时监测网络的研制[J].
[5] 李曙英,周根元.基于无线的高压母线温度监测系统的设计[J].单片机开发与应用2008
[6] 戴喆,刘建辉,冀常鹏.基于VB的无线测温系统的研究[J].辽宁工程技术大学学报,2004.
[7] 苑舜.高压开关设备状态监测与诊断技术[M].北京:机械工业出版社,2001
[8] 程玉兰.红外诊断现场实用技术[M]北京:机械工业出版社,2002
[9] 单成祥 传感器的理论与设计基础及其应用[M]. 北京：国防工业出版社

1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究
2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究
3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究
4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制
5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究
6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器
7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究
8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现
9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统
10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究
11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究
12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发
13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制
14. 基于单片机的自动找平控制系统研究
15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发
16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发
17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现
18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制
19. 基于双单片机冲床数控系统的研究
20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制
21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制
22. 基于单片机的软起动器的研究和设计
23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究
24. 基于单片机的机电产品控制系统开发
25. 基于PIC单片机的智能手机充电器
26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究
27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究
28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制
29. 基于微型光谱仪的单片机系统
30. 单片机系统软件构件开发的技术研究
31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制
32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制
33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用
34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制
35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制
36. 基于单片机的数字磁通门传感器
37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究
38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究
39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制
40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪
41. 基于单片机的电机运动控制系统设计
42. Pico专用单片机核的可测性设计研究
43. 基于MCS-51单片机的热量计
44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站
45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究
46. 基于单片机的轮轨力检测
47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现
48. 基于单片机的电液伺服控制系统
49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制
50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究
51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究
52. 单片机控制的后备式方波UPS
53. 提升高职学生单片机应用能力的探究
54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究
55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究
56. 基于单片机的多通道数据采集系统
57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制
58. 基于单片机的红外测油仪的研究
59. 96系列单片机仿真器研究与设计
60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造
61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现
62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制
63. 基于单片机的气体测漏仪的研究
64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器
65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究

66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计
67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计
68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统
69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统
70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究
71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现
73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统
74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究
75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统
76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究
77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用
78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究
79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究
80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发
81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究
82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究
107. 单片机实现的寻呼机编码器
108. 单片机实现的鲁棒MRAC