基于STC單片機(jī)的混凝土冬期養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馬洪波 鄭嘉元 白浩

摘 要：冬期施工混凝土多采用綜合蓄熱法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，如何有效的控制溫度以及檢測(cè)養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)的有毒有害氣體，一直作為施工過程中的安全質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素。智能電網(wǎng)作為目前重要發(fā)展方向，單片機(jī)作為智能領(lǐng)域核心技術(shù)已發(fā)展日趨成熟，本次設(shè)計(jì)采用宏晶科技公司的STC89C52RC單片機(jī)技術(shù)，以溫度監(jiān)測(cè)、有毒有害氣體檢測(cè)、指令信息傳輸?shù)确矫鎸?duì)冬期施工混凝土養(yǎng)護(hù)過程進(jìn)行有效監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：STC89C52RC單片機(jī)；冬期施工混凝土養(yǎng)護(hù)；有毒有害氣體檢測(cè)；溫度監(jiān)測(cè)；GSM模塊

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.140

在電力工程冬期混凝土澆筑過程中，多采用綜合蓄熱法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止混凝土早期受凍。此方式需要人員時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)溫度變化，同時(shí)養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)多采用煤炭加熱，燃燒會(huì)釋一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等有毒有害氣體，稍有不慎會(huì)危及測(cè)溫和填煤加熱等作業(yè)人員人身安全。

1 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能

本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、單片機(jī)控制、GSM短信報(bào)警等模塊子函數(shù)。系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)控制模塊、顯示模塊、系統(tǒng)控制模塊、GSM短信模塊、用戶終端組成，單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)的工作原理是：先通過傳感器 （包括溫度傳感器模塊和氣體傳感器模塊）將現(xiàn)場(chǎng)溫度、氣體等非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再通過外接電路或者芯片內(nèi)置電路將所獲取的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可讀取的信號(hào)，傳入單片機(jī)。單片機(jī)通過程序的控制，對(duì)獲取的信號(hào)做出判斷，如滿足報(bào)警條件，就會(huì)發(fā)出控制信號(hào)，通過串行通信接口，控制GSM短信模塊給用戶發(fā)短信息。

2 裝置硬件選型

本裝置劃分為數(shù)據(jù)采集、單片機(jī)控制、GSM短信報(bào)警等模塊子函數(shù)。管理系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、單片機(jī)控制電路、GSM短信模塊及相關(guān)的控制管理軟件組成。終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、報(bào)警信息告知用戶等功能。終端由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊等部分組成。

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL 電平至STC89C52RC單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行短信報(bào)警電路使GSM模塊，向用戶發(fā)送短信息實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程功能。

溫濕度檢測(cè)模塊：本系統(tǒng)采用DHT11溫濕度傳感器，DHT11為數(shù)字型溫濕度傳感器，輸出數(shù)據(jù)是已校準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)作為輸入，可以檢測(cè)周圍環(huán)境的溫度、濕度，芯片體積小，有四個(gè)引腳，直接插入電路板上即可不需要額外的部件進(jìn)行連接。DHT11具有自動(dòng)恢復(fù)功能，在溫濕度變化快的環(huán)境中可自我進(jìn)行恢復(fù)和校準(zhǔn)，由于DHT11芯片特別靈敏，在本系統(tǒng)中將此芯片放置在和單片機(jī)較遠(yuǎn)的地方，避免單片機(jī)工作產(chǎn)生熱量對(duì)其造成影響。

顯示電路：本系統(tǒng)采用LCD1602顯示屏，LCD1602為液晶顯示，顯示數(shù)字和字母方便，在本系統(tǒng)中用來顯示實(shí)時(shí)的時(shí)間、溫濕度、預(yù)先設(shè)置的溫濕度范圍。此顯示屏可進(jìn)行頁面切換，顯示直觀。并且LCD1602與STC89C52RC單片機(jī)相連接的控制電路簡(jiǎn)單，易操作。

GSM模塊：本系統(tǒng)采用SIM800L集成模塊，SIM800L模塊可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，功能穩(wěn)定，兼容各類SIM卡，應(yīng)用環(huán)境要求不高，抗干擾性能好，適合在施工現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境下使用，信號(hào)強(qiáng)度好保障信息傳輸快。支持的通訊協(xié)議廣泛，控制命令簡(jiǎn)單。

STC89C52RC單片機(jī)：本系統(tǒng)選用STC89C52RC單片機(jī)，STC89C52RC

是增強(qiáng)型的51單片機(jī)，也是現(xiàn)今電子市場(chǎng)中應(yīng)用最廣泛，最先進(jìn)的單片機(jī)型號(hào)。支持兩線制的下載形式，使得程序?qū)懭敫旖莘奖?，并且STC89C52RC自帶時(shí)鐘振蕩電路，可以不用外接電路。STC89C52RC單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)本混凝土冬期養(yǎng)護(hù)智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求。

氣體傳感器：本系統(tǒng)選用MQ-2氣體傳感器，MQ-2可檢測(cè)的氣體種類廣泛，靈敏性強(qiáng)，反應(yīng)速度快，可第一時(shí)間檢測(cè)出有毒有害氣體，隨即導(dǎo)電率增大，電阻降低，單片機(jī)接受到輸入信號(hào)模擬信號(hào)增大，單片機(jī)控制輸出信號(hào)GSM模塊，發(fā)出“煙霧報(bào)警”短信及蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲。

3 軟件仿真及總體框架

其中混凝土冬期養(yǎng)護(hù)智能監(jiān)控系統(tǒng)的主程序流程和單片機(jī)總體框架設(shè)計(jì)如圖1、圖2所示。

4 結(jié)束語

采用模塊化設(shè)計(jì)，以STC89C52RC單片機(jī)為控制核心，通過軟硬件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)、有毒有害氣體檢測(cè)、指令信息收發(fā)功能。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定養(yǎng)護(hù)溫度范圍，時(shí)時(shí)管理養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)溫度，不滿足設(shè)定值自動(dòng)發(fā)蜂鳴報(bào)警、手機(jī)短信提示語至預(yù)設(shè)管理員的手機(jī)號(hào)碼中；需要進(jìn)入養(yǎng)護(hù)棚時(shí)，通過手機(jī)短信收發(fā)指令了解養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)有毒有害氣體是否超標(biāo)。通過實(shí)施表明，該智能監(jiān)控系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單方便、運(yùn)行平穩(wěn)、成本低廉，達(dá)到設(shè)計(jì)系統(tǒng)性能要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]周優(yōu)軍.一種單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)裝置[P].中國專利：CN206921354U

，2018-01-23.