摘要：針對目前液壓系統(tǒng)油溫過高導致系統(tǒng)保護的問題，設計了一種基于單片機的智能油溫檢測報警系統(tǒng)。詳細闡述了該智能油溫檢測報警系統(tǒng)的原理。該智能油溫檢測報警系統(tǒng)以Atmel公司AT89C51型單片機為主要內核，采用銅熱電阻Cu50和摩托羅拉公司MC14433型A／D轉換器為溫度信號采集裝置，并以7448芯片驅動LED顯示，在精確測量溫度的同時實現(xiàn)油溫升高超限報警功能。
關鍵詞：液壓系統(tǒng)；油溫檢測；A／D轉換器；LED顯示

0 引言
    目前，液壓系統(tǒng)廣泛應用于自動控制領域，其油溫過高導致系統(tǒng)保護是困擾液壓系統(tǒng)連續(xù)工作穩(wěn)定性的主要問題，由于油路在循環(huán)過程中油溫不斷升高，當油路溫度超出油泵安全運行溫度時，現(xiàn)場工作人員必須停止運行液壓系統(tǒng)，當現(xiàn)場工作油泵臺數(shù)不斷增加時，工作人員須反復檢查每套液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)，勞動強度非常大。針對以上問題設計了基于單片機的智能油溫檢測報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)設計并實現(xiàn)在液壓系統(tǒng)工作過程中實時測量并實時顯示油溫，當溫度超過預警值時實現(xiàn)高溫報警，該設計成本和維護費用較低。提高了生產的安全性和可靠性，降低了工作人員的勞動強度。

1 系統(tǒng)總體設計
    該系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成，可實現(xiàn)精度±0．5℃的油溫檢測并實時顯示，溫度上限設定范圍由值班人員現(xiàn)場設定，當溫度高于上限時驅動LED報警燈亮，同時蜂鳴器嗚叫。系統(tǒng)配有鍵盤，可設上限報警，系統(tǒng)配有打印機可實時打印現(xiàn)場油溫，采用RS 232C標準與上位機通信實現(xiàn)編程。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

2 硬件部分
2．1 傳感器及調理電路
    傳感器采用價格低廉、穩(wěn)定性較好的銅熱電阻Cu50，其精度達到±0．05℃、測溫范圍-50～150℃。
    調理電路采用兩級放大環(huán)節(jié)，芯片Op07作為放大器，第一級為差動電橋放大器，可獲得較高的共模抑制比，第二級進行增益調節(jié)，將傳感器的輸出信號轉換為便于處理和傳輸?shù)男盘枴?br />     A／D轉換器采用與微處理器接口更為方便的BCD碼輸出的MC14433，將調理電路輸出的模擬電壓轉化為數(shù)字量送入CPU處理。
2．2 微處理器
    系統(tǒng)采用AT89C51型單片機作為整個系統(tǒng)的核心，主要完成數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、狀態(tài)顯示、越限報警、中斷控制、定時打印、鍵盤操作、A／D采集、驅動執(zhí)行部件。
2．3 人機接口
    顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)及被控參量的實時值、便于操作人員對儀器進行操作，如設定溫度上限，包括鍵盤、顯示器、打印機接口、狀態(tài)指示燈及報警裝置驅動電路。鍵盤采用獨立鍵結構、中斷查詢結合。其特點是程序編制簡單、實時性強。設定上限需要兩個按鍵，分別是加1和減1，系統(tǒng)對置上限鍵進行中斷查詢，待確定控制要求后再對加1和減1進行查詢。
    顯示器采用三位七段數(shù)碼管，動態(tài)顯示、軟件譯碼、共陰極、OC門驅動。采用7407芯片對陰極進行驅動，配合P2口約2 mA的灌電流，亮度較高。
    打印機選用MP-16智能微型打印機，機芯為Model-150-II16行針打，控制方式采用定時打印式，設一個按鍵接到外部中斷引腳上，何時打印受操作人員控制，實時性較強。由于油溫變化較為緩慢，采用定時打印就能夠滿足實時性要求，定時間隔可根據(jù)需要設置。
2．4 報警裝置
    蜂鳴器采用壓電式蜂鳴器。其主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。外殼上還裝有發(fā)光二極管，當溫度超出油溫上限時單片機P3．5口直接輸出信號經放大電路驅動蜂鳴器報警，并發(fā)出光亮，引起值班人員注意。報警裝置驅動電路如圖2所示。

2．5 通信接口
    外圍設備采用RS 232C標準，與上位機連接十分方便。接口芯片選用MAXIM公司的MAX232芯片，片內含兩個發(fā)送器、兩個接收器和自升壓的電平倍增電路，可實現(xiàn)TTL／RS 232C電平轉換、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能。

3 軟件部分
    軟件部分由主程序、數(shù)據(jù)處理子程序、鍵盤控制子程序和定時打印子程序組成。
3．1 主程序
    完成一系列SFR的初始化，包括中斷允許控制寄存器IE、中斷優(yōu)先級控制寄存器IP、B寄存器、堆棧指針SP、定時／計數(shù)器方式寄存器TMOD、定時／計數(shù)器控制寄存器TCON、定時／計數(shù)器0寄存器TH0、TL0等。主程序框圖如圖3所示。

3．2 數(shù)據(jù)處理子程序
    采用中斷方式對ADC進行控制，當EOC引腳變?yōu)楦唠娖綍r產生中斷，在中斷處理程序中分時讀入個、十位及標志位，并對讀入數(shù)據(jù)做相應處理，如七段譯碼、越限判斷等。數(shù)據(jù)處理子程序框圖如圖4所示。
3．3 鍵盤控制子程序
    采用中斷與查詢相結合的控制方式，加1和減1連到外部中斷1輸入引腳，在中斷處理程序中查詢按下的是哪個鍵并轉入相應處理子程序然后再對加1和減1鍵進行查詢。再根據(jù)查詢結果對存于RAM中的上限作相應改變，設置完成后還要判斷上限是否在規(guī)定范圍內。如果超時沒有鍵按下，則自動返回主程序。鍵盤控制子程序框圖如圖5所示。

3．4 定時打印子程序
    通過TH0、TL0和B寄存器來實現(xiàn)定時打印，定時中斷產生后先判斷B寄存器是否為零，若不為零則返回主程序，若為零則說明定時到，轉入查詢打印機是否空閑，若空閑則將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，然后產生選通脈沖，啟動打印機。定時打印子程序框圖如圖6所示。

4 結語
    該智能油溫檢測報警系統(tǒng)的應用取代了傳統(tǒng)人工監(jiān)視液壓系統(tǒng)油溫，解決了影響液壓系統(tǒng)連續(xù)運行過程中穩(wěn)定性的問題，有效提高了液壓系統(tǒng)連續(xù)工作可靠性，對設備起到了保護的作用，節(jié)約了設備使用成本，提高設備使用效率，并有效減少設備損耗，具有可靠性高、成本低廉，維護使用簡便等特點，完全具備了直接應用工業(yè)生產的能力。