《電子技術(shù)應(yīng)用》
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戶外LED顯示屏參數(shù)監(jiān)控板設(shè)計(jì)
摘要: 監(jiān)控板可以實(shí)時(shí)檢測(cè)LED顯示屏所處環(huán)境的溫度,、相對(duì)濕度,,是否有煙霧等信息,并將測(cè)得參數(shù)信息上傳至控制計(jì)算機(jī),,監(jiān)控軟件會(huì)將這些信息顯示在界面上,。這就使得各個(gè)燈箱的工作情況和環(huán)境參數(shù)呈現(xiàn)出來(lái),,便于監(jiān)測(cè)和管理。
關(guān)鍵詞: LED LED顯示屏 監(jiān)控板
Abstract:
Key words :

  LED顯示屏其以容易控制,、響應(yīng)速度快,、成本低等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景廣泛,。但除一些室內(nèi)應(yīng)用之外,,LED大屏幕多應(yīng)用于廣場(chǎng)、火車站,、商業(yè)街等,,因受溫度、濕度,、煙霧,、下雨、塵埃等因素影響會(huì)導(dǎo)致LED快速老化,,出現(xiàn)故障和壽命縮短,。如出現(xiàn)問(wèn)題才去修理,會(huì)造成高成本維修或者不可修復(fù)性損傷,。

  監(jiān)控板可以實(shí)時(shí)檢測(cè)LED顯示屏所處環(huán)境的溫度,、相對(duì)濕度,是否有煙霧等信息,,并將測(cè)得參數(shù)信息上傳至控制計(jì)算機(jī),,監(jiān)控軟件會(huì)將這些信息顯示在界面上。這就使得各個(gè)燈箱的工作情況和環(huán)境參數(shù)呈現(xiàn)出來(lái),,便于監(jiān)測(cè)和管理,。

  選取STC的一款單片機(jī)作為核心處理器件,該單片機(jī)帶有8路的A/D通道,,因?yàn)樗獪y(cè)量的都是模擬量,,需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才能處理。測(cè)量溫度可用熱敏電阻或者DS18B20,DS18B20數(shù)字式的溫度傳感器,,精度高,。考慮到DS18B20的操作較為復(fù)雜,占用單片機(jī)較大的程序空間,,而監(jiān)控板要求的溫度精度并不高,,所以采用熱敏電阻作為溫度傳感器件。常用的相對(duì)濕度傳感器有濕敏電阻和濕敏電容等方式,。用濕敏電容和555定時(shí)器組合的方式,,程序上容易實(shí)現(xiàn)且相對(duì)穩(wěn)定。煙霧傳感器有光電式和離子式兩種,,經(jīng)比較發(fā)現(xiàn),,離子式的煙霧傳感器價(jià)格略高,但處理程序較簡(jiǎn)單,,占用的程序空間較小,所以采用離子式煙霧傳感器,。

  1,、系統(tǒng)框圖

  自身帶A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)可以作為處理器,再配合溫度傳感器,、濕度傳感器和煙霧傳感器就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這3種環(huán)境參數(shù)的采集和測(cè)量,。

圖1 系統(tǒng)框圖

  2、溫度采集模塊

  考慮到實(shí)際境況中對(duì)溫度測(cè)量的精度要求不是很高而且要控制成本,,選用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻作為溫度傳感器,。圖2反映的是該熱敏電阻值與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

  實(shí)際電路中,,采用熱敏電阻和高精度電阻分壓的方法,,將它們的連接端接入單片機(jī)帶A/D功能的引腳。該單片機(jī)有8路10位高精度A/D轉(zhuǎn)換器,,速度可達(dá)100kHz,。因此可以省略A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì),將硬件電路功能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn),。當(dāng)溫度發(fā)生變化的時(shí)候,,R44的阻值就發(fā)生變化,經(jīng)過(guò)分壓后,,輸出TEM_TEST電壓信號(hào)變化,,單片機(jī)A/D采樣值隨之發(fā)生變化。將圖轉(zhuǎn)換成一張表格存儲(chǔ)在單片機(jī)的代碼段里,,按照得到的A/D采樣值查表,,用差值的方法就可以得到當(dāng)前的溫度值。

圖2 實(shí)際的熱敏電阻溫度特性

  3,、相對(duì)濕度采集模塊

  濕度傳感器選用濕敏電容,,其容值隨濕度的變化而變化。如圖3所示。

圖3 濕度響應(yīng)曲線

  濕度傳感電路設(shè)計(jì),,如圖4所示,。

圖4 濕度傳感電路

  濕敏電容和TLC555配合使用可以完成相對(duì)濕度的測(cè)量。TLC555具有定時(shí)精度高,,工作速度和可靠性高,,電源電壓范圍寬,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),。它內(nèi)部由R-S觸發(fā)器,、比較器、輸出級(jí),、分壓器,、放電電子開(kāi)關(guān)幾部分組成。如圖4所示,,C8為濕度傳感器,,它和R24,R36,R38,TLC555組成了非穩(wěn)態(tài)的間接反饋多諧振蕩器,將相對(duì)濕度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào),。輸出頻率范圍是7351~6033Hz,所對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度為0~100%,。

  TLC555充、放電時(shí)間分別為:

  輸出波形的頻率f和占空比D的計(jì)算公式如下:

  通常取R36nR24,使得D≈50%,輸出接近于方波,。

  當(dāng)相對(duì)濕度變化時(shí),,濕敏電容的容值隨之發(fā)生變化,進(jìn)而TLC555輸出波形的頻率發(fā)生變化,,單片機(jī)根據(jù)得到的頻率再通過(guò)插值法得到當(dāng)前的相對(duì)濕度值,。輸出方波頻率與相對(duì)濕度的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 輸出方波頻率與相對(duì)濕度的數(shù)據(jù)對(duì)照表

  4,、煙霧信息采集模塊

  煙霧采集模塊采用的MC14468煙霧檢測(cè)器和NIS-09C煙霧傳感器,,分別如圖5和圖6所示。

圖5 MC14468引腳圖

圖6 NIS-09C外形圖

  煙霧檢測(cè)器MC14468是美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的離子感煙探測(cè)報(bào)警專用芯片,,為大規(guī)模CMOS電路構(gòu)造,。它只需外接一個(gè)離子源和用于安裝離子源的離子室及少量的外部元件,即完成煙霧探測(cè)和報(bào)警功能,。當(dāng)探測(cè)到煙霧時(shí),,它能通過(guò)外接的壓電式換能器和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出報(bào)警聲。

  NIS-09C煙霧離子室,。它是日本Nemoto公司專為檢測(cè)煙霧設(shè)計(jì)的新型傳感器,。離子源是镅241,其放射強(qiáng)度低至018Ci(即018微居里),不會(huì)對(duì)人體造成傷害,,也不會(huì)污染環(huán)境,,離子源裝在離子室的頂部。

  煙霧傳感電路設(shè)計(jì)如圖7所示。

圖7 煙霧傳感電路設(shè)計(jì)

  如果檢測(cè)到煙霧,,時(shí)鐘周期T0就變成40ms,同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路,,使之打開(kāi)160ms,再關(guān)斷80ms。在關(guān)斷期間若沒(méi)有檢測(cè)到煙霧,,就禁止BZ發(fā)出報(bào)警聲,。一旦檢測(cè)到煙霧,LED就以1Hz的頻率閃爍發(fā)光,,表示煙霧報(bào)警,,1腳由低電平變?yōu)楦唠娖健?/p>

  5、系統(tǒng)調(diào)試

  串口助手接收區(qū)的“8180”是用補(bǔ)碼表示的溫度值,,實(shí)際是24℃,。“BC”表示相對(duì)濕度值60%,“BC”后的“81”表示煙霧報(bào)警,若為“80”則不報(bào)警,。

  這是中間截取的數(shù)據(jù),,實(shí)際這些數(shù)據(jù)要送給控制計(jì)算機(jī),借助專用軟件顯示會(huì)更直觀,。

圖8串口助手調(diào)試界面

  該系統(tǒng)檢測(cè)溫度的精度是1℃,相對(duì)濕度的精度是1%,。經(jīng)實(shí)際測(cè)量得到溫度值誤差最大為1℃,。相對(duì)濕度的誤差較大,最大為5%,該誤差與濕敏電容器件之間的差異性有很大關(guān)系,,若要得到誤差小的相對(duì)濕度,,則需要校正程序。

  6,、結(jié)語(yǔ)

  本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控板能夠得到LED各個(gè)燈箱的溫度,、相對(duì)濕度和煙霧信息,工作穩(wěn)定且可靠性高,,適用于那些對(duì)溫度和相對(duì)濕度精度要求不是特別高而且對(duì)成本敏感的場(chǎng)合,。

 

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