基于PIC单片机的变压器温度控制器硬件设计

毕业设计（论文）题目变压器温度控制器硬件系统设计学院电子信息工程学院专业名称电子信息工程班级学号学生姓名指导教师二O一四年六月变压器温度控制系统的设计学生姓名班级指导老师摘要伴随着社会的发展，科技的进步，以弱电带强电，以单片机等微型系统处理数据的方式在工业生产中被越来越广泛的应用。本变压器温度控制系统的设计，采用了以PIC16F690单片机为核心。本设计主要包括以下几个模块温度采集电路，温度显示电路，超温报警电路，风机工作电路，超温跳闸电路，键盘输入电路。通过三个温度传感器对变压器的三相进行温度检测，将温度信号变成电压信号传输给PIC单片机，并通过PIC单片机内置的AD转换变成数字信号，来控制风机的工作和温度的显示；当变压器的温度超出键盘设定的风机工作温度时，会风机开关会通过风机打开，如果温度再次升高，报警电路会开始报警，当风机无法降低变压器温度，温度升高到设定的跳闸电路时，变压器将跳闸停止工作。设计的温度显示和键扫功能通过CT1668来完成的,CT1668是一种带键盘扫描接口的LED驱动专用电路，内部集成有MCU数字接口，数据锁存器，LED高压驱动，键盘扫描等电路。本变压器温度控制系统的设计是比较简单的弱电带强电的微型系统的设计，但是它的设计包含了许多电路系统设计的方法和步骤，对于以后复杂电路系统的设计具有重要意义。关键词PIC16F690，温度控制，温度显示，CT1668指导老师签名DESIGNOFTEMPERATURECONTROLSYSTEMSTUDENTNAMECLASSSUPERVISORABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFSOCIETY,THEPROGRESSOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,THEWEAKNESSWITHSTRONG,WITHSINGLECHIPMICRODATAPROCESSINGSYSTEMSANDINDUSTRIALPRODUCTIONHASBEENAPPLIEDMOREANDMOREWIDELYTHEDESIGNOFTHETRANSFORMERTEMPERATURECONTROLSYSTEM,THEDESIGNMETHODANDTHEWORKINGPRINCIPLEOFTEMPERATURECONTROLSYSTEMBASEDONPIC16F690MICROCONTROLLERASTHECOREOFTHETHISDESIGNMAINLYINCLUDESTHEFOLLOWINGMODULESTEMPERATUREACQUISITIONCIRCUIT,THETEMPERATUREDISPLAYCIRCUIT,OVERTEMPERATUREALARMCIRCUIT,FANCIRCUIT,OVERTEMPERATURETRIPPINGCIRCUIT,KEYBOARDINPUTCIRCUITDETECTINGTHETEMPERATUREOFTHETHREEPHASETHREETEMPERATURESENSORSONTHETRANSFORMER,THETEMPERATURESIGNALSINTOVOLTAGESIGNALSARETRANSMITTEDTOTHEPICMICROCONTROLLER,ANDTHEMICROCONTROLLERPICBUILTINADCONVERSIONINTOADIGITALSIGNAL,TOCONTROLTHEFANWORKINGANDTEMPERATUREDISPLAYWHENTHETRANSFORMERTEMPERATURESUPERFANWORKINGTEMPERATUREKEYBOARDSETTING,WILLTHEWINDTHESWITCHWILLOPENTHEFAN,IFTHETEMPERATUREROSEAGAIN,THEALARMCIRCUITCANALARM,WHENTHEFANISUNABLETOREDUCETHETEMPERATUREOFTHETRANSFORMER,THETEMPERATURERISETOTRIPCIRCUITSET,THETRANSFORMERWILLTRIPSTOPWORKINGTHEDESIGNOFTHETEMPERATUREDISPLAYANDKEYSCANFUNCTIONACCOMPLISHEDBYCT1668,CT1668ISAKINDOFKEYBOARDSCANNINGINTERFACELEDDRIVESPECIALCIRCUIT,THEINTERNALINTEGRATEDMCUDIGITALINTERFACE,DATALATCH,LEDHIGHVOLTAGEDRIVER,KEYBOARDSCANNINGCIRCUITTHEDESIGNOFTHETRANSFORMERTEMPERATURECONTROLSYSTEMDESIGNOFMICROSYSTEMISRELATIVELYSIMPLEWITHSTRONGPOWEROFWEAKNESS,BUTCONTAINSALOTOFCIRCUITSYSTEMDESIGNMETHODANDTHESTEPOFITSDESIGN,THELATERISOFGREATSIGNIFICANCETOTHEDESIGNOFCOMPLEXCIRCUITSYSTEMKEYWORDSPIC16F690,TEMPERATURECONTROL,TEMPERATUREDISPLAY,CT1668SIGNATUREOFSUPERVISOR目录第一章绪论111选题的意义112变压器的发展趋势113研究内容及实验方案2第二章PIC16F690单片机的相关说明321PIC单片机和MC51单片机的区别322PIC16F690的简介321PIC16F690的管脚介绍4第三章系统组成及工作原理831系统工作原理832系统功能833方案比较8331MC51单片机方案的设计9332PIC16F690单片机方案的设计9333两个方案的对比10第四章硬件模块1141电源模块1142温度采集模块1243黑匣子模块1444温度显示模块15441CT1668芯片介绍16442温度显示模块的工作原理1845键盘输入模块19451CT1668键扫数据寄存器19452键盘的功能介绍2046继电器模块20第五章系统调试及实验结果2251模块调试2252系统调试2353实验结果24第六章总结与展望27参考文献28附录29一、原理图29二、实物图31三、PCB图32致谢331第一章绪论11选题的意义电力系统中变压器是一种重要的重要设备如果长期过载运行，会引起线圈发热，使绝缘逐渐老化，匣间短路、相间短路或对地短路及油的分解；为了保护变压器的正常运转，需要对变压器的三相进行温度检测，对于变压器的温度过高的情况进行风机降温，必要时候温度高时候最好进行跳闸，防止引发重大的电力事故，避免财产的重大损失。由于变压器在电器设备和无线电路中，变压器常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等作用，电力传输中的电力损耗会有相当一部分在变压器上转化成热能，导致变压器温度升高电力传输带来危险。变压器温度控制系统通过温度传感器，给单片机传输变压器的三相温度，单片机经过对比预设的正常温度，来控制风机的工作将变压器的温度降低，同时对于温度不是太高的时候，停止风机的工作，防止电力的浪费。这样的设计能够极大的提升变压器的使用寿命。12变压器的发展趋势随着中国经济持续健康高速发展，电力需求持续快速增长。2011年全国全社会用电量469万亿千瓦时，比上年增长117，消费需求依然旺盛。人均用电量3483千瓦时，比上年增加351千瓦时，超过世界平均水平。中国电力建设的迅猛发展带动了中国变压器制造行业的发展。2011年，全国变压器的产量达143亿千伏安，同比增长686。2011年，中国变压器制造行业规模以上主营业务收入2000万元以上企业有1461家实现销售额290140亿元，实现利润总额16608亿元，资产规模为263840亿元，产品销售利润为33972亿元。在早期，人们研究发现在铁中加入少量的硅和铝等元素可以极大的降低磁路损耗，加大磁导率。人们以这种方式的金属来带替铁片制造变压器的变压器铁心。后来随着科技的进步，人们对于节能材料的探索。在80年代的时候出现了非晶态磁性材料，像2605S2，人们用这种材料制造的变压器称为非晶合金铁芯变压器。这种变压器可以极大的降低铁损。当目前为止随着变压器的大量需求，对于变压器工作中产生大量热能的处理有越来越多的要求，微型单片机的出现几乎就伴随着变压器的发展脚步，随着干式变压器2应用领域的不断扩展，温度控制系统的功能也得到不断的完善。人们给变压器的温控系统添加了新的功能，温度显示，黑匣子，手动开关风机等功能。13研究内容及实验方案本设计采用PIC单片机和温度传感器相结合的方式在进行的设计。因为PIC16F8690单片机内部资源丰富，即可以接受电信号也可以接受数字信号，所以用PIC来构成变压器温度控制系统的温度控制部分。整个系统通过温度传感器，给单片机传输变压器的三相温度，单片机经过对比预设的正常温度，来控制风机的工作将变压器的温度降低。包括几个设定的温度风机停止温度，风机启动温度，报警温度，跳闸温度。几个温度是依次增高的。当当前温度低于风机停止温度时风机停止工作，当温度高于风机启动温度时风机开始工作，当温度达到并慢慢超过报警温度时开始报警，当温度高于跳闸温度时，变压器的电路跳闸，电力传输停止（一般达到这个温度可能是电路有短路）。整个设计的硬件系统主要包括以下内容PIC微处理器控制系统；报警模块；传感器测温模块；压缩机控制模块；温度显示模块；PCB设计；系统电源模块。3第二章PIC16F690单片机的相关说明PIC单片机（PERIPHERALINTERFACECONTROLLER）是一种用来开发和控制外围设备的集成电路（IC）。一种具有分散作用（多任务）功能的CPU。PIC单片机较传统的51单片机更加的小巧，程序指令仅仅只有35条，这是因为PIC单片机可以把计算部分、内存、输入和输出等都做在一个芯片内。所以它工作起来效率很高、功能也自由定义，还可以灵活的适应不同的控制要求，而不必去更换不同的IC。不同型号的PIC单片机的管脚数目不尽相同，PIC16F690只有20个管脚，对比51单片机等更加的小巧。21PIC单片机和MC51单片机的区别PIC单片机与MC51等传统单片机有着一定差别不单管脚和指令有却别在硬件结构上和功能也有着一定区别主要区别如下1总线结构MCS51单片机的总线结构是冯诺依曼型,计算机在同一个存储空间取指令和数据,两者不能同时进行而PIC单片机的总线结构是哈佛结构,指令和数据空间是完全分开的,一个用于指令,一个用于数据,由于可以对程序和数据同时进行访问,所以提高了数据吞吐率。正因为在PIC单片机中采用了哈佛双总线结构，所以与常见的微控制器不同的一点是程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的，但指令总线位数分别位12、14、16位。2流水线结构MCS51单片机的取指和执行采用单指令流水线结构,即取一条指令,执行完后再取下一条指令而PIC的取指和执行采用双指令流水线结构,当一条指令被执行时,允许下一条指令同时被取出,这样就实现了单周期指令。3寄存器组PIC单片机的所有寄存器,包括I/O口,定时器和程序计数器等都采用RAM结构形式,而且都只需要一个指令周期就可以完成访问和操作而MCS51单片机需要两个或两个以上的周期才能改变寄存器的内容。22PIC16F690的简介PIC16F690单片机不同于51单片机内部有数模转换器，所以可以接受模拟信号。该单片机内部有个时钟震荡模块产生时序信号不必像51单片机添加晶振来产生时序信号。PIC16F690单片机具体的模块如图21所示4图21单片机原理框图521PIC16F690的管脚介绍PIC16F690共有20个管脚，它的每个管脚都有着好几个功能，比MC51单片机管脚功能更加的复杂。其管脚图如图22所示图22PIC16F690管脚图对于具体管脚的功能简介，PIC16F690如表21所示表21PIC16F690管脚功能表管脚标号管脚名称管脚功能1VDD电源2RA5定时器中断3RA4定时器中断接受模拟信号4RA3中断5RC5ECCPP1B6RC4比较器P1B7RC3模拟通道比较器P1C8RC6模拟通道9RC7模拟通道10RB7中断11RB6中断12RB5模拟通道中断613RB4模拟通道中断14RC2模拟通道比较器P1D15RC1模拟通道比较器16RC0模拟通道比较器17RA2模拟通道比较器定时器中断18RA1模拟通道比较器中断19RA0模拟通道比较器中断20VSS地线7第三章系统组成及工作原理31系统工作原理变压器温度控制系统以单片机为核心，3路PT100作为传感器将温度信号转换为电信号，经过AD转换后由模拟信号变成数字信号传输给单片机，。单片机根据这些信号向CT1668传输指令控制数码管的显示，同时向继电器传输数字信号控制继电器的开关。整个系统主要包括以下几个模块温度采集模块，继电器模块，电源模块，黑匣子模块，键盘输入模块，单片机模块。整个系统使用温度采集模块开采集变压器的三相温度，输出给单片机模块，单片机会对这些输入的温度进行分析、比照四个阈值温度。这四个阈值温度分别是风机停止温度、风机启动温度、超温报警温度、异常跳闸温度。它们可以通过键盘输入模块进行修改，但是它们必须是依次增大的。当单片机分析完这些温度后，会将不同的数据传输给继电器模块和温度显示模块，来控制温度的显示和外接电路的工作。做到控制和显示的功能。32系统功能整个变压器温度控制系统应该主要包括以下功能一、当电源断电时，黑匣子模块会向单片机输入高电平开启中断保存当前的温度（只有温度高于80才保存）。二、键盘输入功能，4个预设温度可以通过加减来改变。三、具有三相线包温度的巡回显示和最高相温度显示的切换功能。四、风机控制功能可根据设定的开风机温度和关风机温度自动控制风机的开启和关闭，保证干式变压器在正常温度下安全的工作。当三相线包温度中的最高相温度达到设定的开风机温度时，风机开启，同时面板上“风机”指示灯亮。五、参数查阅设定功能可通过按键直接查阅、设定开风机温度、关风机温度、超温报警温度、超温跳闸温度。所有设定参数掉电时不丢失。六、手动风机功能可手动按键开停风机。此功能也可作为测试风机功能使用。33方案比较在设计整个变压器控制器系统时，设计了两套方案分别是用PIC16F690单片机8为核心和MC51单片机为核心的系统设计，以下就2套方案的设计分别作简单介绍并给出对比。331MC51单片机方案的设计以MC51单片机位核心的系统设计，利用单片机课设中学习过的电桥来采集温度，然后将电桥输出的电压信号经过芯片TL084进行放大后传输给ADC0809（有28个管脚）转换成数字信号传输给51单片机。因为需要对变压器的三相进行测温，所以需要三个同样的温度采集及放大模块。接下来单片机会对传输进来的3相数据进行处理，比较设定的4个门限电压，对于单片机连接的风机。报警电路作出控制，并将三路温度进行显示。最后还有一个键盘来控制来对于设定的门限电压进行设定，这里是通过CT1668的键扫功能来实现的。整个系统的工作原理如图31所示图31MC51单片机方案系统框图332PIC16F690单片机方案的设计以PIC16F690单片机为核心变压器温度控制系统的设计，利用3路PT100作为传感器将温度信号转换为电信号传输给单片机，进过单片机内部的AD转换变成数字信号。单片机根据这些信号向CT1668传输指令控制数码管的显示，同时向继电器传输数字信号控制继电器的开关。最后还有一个键盘来对门限电压进行设定，这里也是通过CT1668的键扫功能来实现的。整个系统的工作原理框图，如图32所示9图32PIC16F690单片机方案系统框图333两个方案的对比两个方案的设计原理基本一致，但是以MC51为核心的系统设计的温度采集会比较麻烦。每一个温度采集模块都需要一个电桥，一片放大器，一个ADC0809芯片。三相的温度采集，也就是说在温度采集部分前一个方案要比后一个方案多6个芯片。造成这个结果的原因就是因为PIC16F690单片机要比MC51单片机功能更多，PIC16F690本身可以接受模拟信号，在它的内部同时可以有AD转换部分将模拟信号转换成数字信号。这样就省去了放大电路和AD转换，因此第二个方案的外接电路更少，更加方便布局焊接。同时PIC单片机的指令更少，我们对于同样功能的完成，变得更加的简单。所以，本设计采用了PIC16F690单片机为核心来完成变压器温度控制器系统的设计。下面，将主要介绍有关于PIC16F690单片机位核心来设计变压器温度控制器系统的各个模块。10第4章硬件模块41电源模块电源模块在整个系统中起到特殊的作用，一方面它为系统提供正常工作所需要的电能；另一方面，它是各种电磁干扰传输的重要通道。因此将电源作为一个独立的模块作简单介绍。电路的输入时电网输入的交流电网提供的220V、50HZ的正弦电压，输出的是稳定的直流电压。由4个部分组成，分别是电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。其原理框图如图41所示图41电源模块原理框图电源变压器将220V变成12V的交流电，整流电路利用二极管的单向导电性将电源变压器副边交流电压变成脉动的直流电压，但是这种电压含有很大的交流成分，滤波电路将整流电路输出的单向脉动的交流成分滤掉，输出比较平滑的直流电压。稳压电路利用自动调整的原理，使得输出在电网电压波动和负载电流变化时保持稳定。本变压器温度控制系统需要12V、12V、5V的电压，电源模块采用L7805稳压管稳定5V的电压，正负12V的电压直接由电压器输出。整流的电路是一个电桥，滤波电路采用一个大电容阻隔频率较大的电流。总体来说可以完成设计，缺陷就是12V没有稳压电路，不过影响不大电路可以正常运转，可以减少电路产生的热量，因为稳压管工作会产生很大的热能。电源模块的电路设计图如图42、图43所示11图42电源模块原理图（1）图43电源模块与原理图（2）42温度采集模块温度采集模块在整个系统中主要是采集电力变压器的三相温度，将温度信号变成电信号传输给的单片机，主要包括温度传感器部分，分压部分和滤波模块。由于温度传感器放在电力变压器里面测温，所以输出的电信号可能存在很大的干扰必须有一个滤波模块。由于三相采集温度的电路相同，以下节选A相模块作简单功能介绍,A相电路原理图如图44所示12图44温度采集模块原理图如图43所示A相测温电路的温度传感器接在A端口，当温度变变化时，传感器的电阻值会随之变化从VCC流向L2的电流随之变化，所以L2端口的电压会变化。经过L2的滤波之后电压信号经过R2、R14（10K电阻）分压后相应的从A端输出的电压会产生变化具体的原理，如图45所示图45温度采集模块原理框图关于温度采集部分向PIC16F690单片机传输的电压信号的计算作如下说明设定A相的温度传感器的电阻为RT，向单片机传输带的电压信号为UI。RT与R14就是两个分压的电阻，具体计算公式为公式41（41）RVT/VCUI14整个温度采集模块实际上就是一个简单的分压电路，由公式可以看到，当温度升高RT变大，会致使RT两端的电压变大，输出的UI升高。同样的当温度降低，RT阻值减小，输出电压UI变小。13ABC三相测温电路的都是向PIC单片机输入模拟信号，与它们接口的单片机管脚分别是9管脚、8管脚、7管脚。这3个管脚都是PIC16F690的模拟信号通道。43黑匣子模块黑匣子模块是整个系统必不可少的一个模块，其主要功能是在系统断电时，向单片机输入不同的信号，开启中断保存当前高于80的信息。此模块对于保护异常数据，分析电力变压器的温度异常具有重大的意义。以下我们对于黑匣子电路原理作简单介绍，其电路原理图如图48所示图48黑匣子模块原理图当电源正常工作时，电容C8会进行充电，BG4不能导通，所以BG3基极是一个低电平，BG3不能导通，向单片机输入的是VCC的信号（高电平）；当断电时电源不再提供高电平，BG4导通，C8开始放电，R7上会产生短暂的压降，使得BG3基极会接受一个高电平BG3导通，向单片机输入一个短暂低电平，开启中断14保护高于80的温度数据，中断会将这个数据传输到EEPROM中存储起来等下次通电后可以调用出来查看。黑匣子模块中BG4就相当于BG3导通与闭合的开关，控制着BG3向单片机传输的电压大小为了更清晰的展示模块的的工作我们用原理图进行展示。黑匣子模块原理框图如图49、图410所示图49黑匣子原理框图（1）图410黑匣子原理框图（2）黑匣子模块中二极管D3可以有效的保护电路，防止断电后电容电流回流到三极管BG4的基极组织三极管BG4的导通。44温度显示模块温度显示模块是变压器温度控制系统的主要模块，显示ABC三相温度的及时温度，同时也是键盘设定四大阈值温度必不可少的部分。本设计的温度显示模块主要建立在CT1668上面，单片机所有的指令及数据都是通过CT1668来处理传输到数码管的，以下对于CT1668作简单介绍。15441CT1668芯片介绍4411CT1668管脚介绍CT1668是一种带键盘扫描接口的LED驱动专用电路，内部集成有MCU数字接口，数据锁存器，LED高压驱动，键盘扫描等电路。性能优良，采用SOP24的封装形式。CT1668的管脚图如图411所示图411CT1668管脚图以下简单介绍下CT1668的管脚功能，其功能表如表41所示表41CT1668功能表管脚标号管脚名称管脚功能管脚描述1DIO数据的输入输出上升沿从低温开始输入数据；下降沿从低位输出数据。3STB片选STB为低电平后，DIO口接受的第一个数据作为指令；16STB为高电平，CLK被忽略2CLK时钟输入4、5K1K2键扫数据输入716SG1SG10输出段23、24GR1GR2输出位2117GR3GR7输出位4412CT1668的功能介绍作为一种键盘显示芯片，CT1668包括串行接口、控制器、显示存储器、键扫存储器、段驱动、位驱动、键扫输出。CT1668可以完成键盘扫描功能（接受键盘数据）、驱动LED数码管功能、控制数据的输入输出等功能。CT1668的详细原理框图如图412所示图412CT1668原理框图17442温度显示模块的工作原理通过对CT1668的简单了解我们可以开始介绍温度显示模块的工作原理，温度显示模块就是基于CT1668控制数码管的一个动态显示。它会让数码管及时的显示当前三相的温度，也可以通过按键控制只显示温度最高的那一相的温度。同时，数码管也可以根据按键的操作来显示对应的数据。这些都是通过CT1668中接受自单片机的指令来实现的。温度显示模块的原理图如图413所示图413温度显示模块原理图CT1668接受来自单片机的温度信号和指令，将数据动态显示到数码管上，由于在714管脚接了2片共阴数码管所以他们的地端会接到CT1668的位输出端进行片选。数码管总共会显示七组数据他们的设定如下1、风机停止温度第一个数码管显示“1”第二个数码管显示“30”（该温度可以通过按键进行设定。2、风机启动温度第一个数码管显示“2”第二个数码管显示“35”（该温度可以通过按键进行设定）。3、超温报警温度第一个数码管显示“3”第二个数码管显示“40”（该温度可以通过按键进行设定）。4、异常跳闸温度第一个数码管显示“4”第二个数码管显示“45”（该温度可以通过按键进行设定）。5、A相温度第一个数码管显示“A”第二个数码管显示“”（该温度就是温度传感器测到的实时温度）。6、B相温度第一个数码管显示“B”第二个数码管显示“”（该温度就是温18度传感器测到的实时温度）。7、C相温度第一个数码管显示“C”第二个数码管显示“”（该温度就是温度传感器测到的实时温度）。前四组温度数据就是系统预先设定的四个临界的电压，它们可以通过按键来进行调节，但是必须遵循风机停止温度风机启动温度超温报警温度异常跳闸温度，这些会按照实际的需要进行设定。后面的三组温度就是变压器三相的当前温度，也是系统工作时向操作者显示的，这些温度只会随着变压器的温度儿变化，人为无法设定。45键盘输入模块键盘输入模块是一个重要模块，使得人们可以根据需要对四个阈值温度进行调整，还可以对前面的中断保存的数据进行查询，手动操作风机等功能这个模块同样基于CT1668，通过4个独立按键可以将数据输入对应于的寄存器（CT1668的键扫数据寄存器），CT1668接受这些数据会通过程序作出相应的反应，并且会将数据传输给单片机。451CT1668键扫数据寄存器CT1668的键扫数据寄存器是利用SG1SG10十个管脚具有的键扫功能，通过K1/K2两个键扫数据的输入端口，组成一个210BIT的键扫矩阵。键盘就是通过键扫功能向CT1668扫入四个数据。键扫数据寄存器的示意图如图414所示图414键扫数据寄存器示意图CT1668会有专门的读写指令来读取这些键扫数据，读的时候从低位开始从B0到B7。键扫数据存储器的地址如图415所示19图415键扫数据存储器地址示意图452键盘的功能介绍对照CT1668的键扫寄存器，变压器温度控制系统的键盘模块就是从20个键扫存储器中选取4个作为键盘的来接受按键的数据，在根据程序完成不同的功能。键盘输入的原理图如图416所示图416键盘输入原理图图48中，按键K1是功能按键，按键K2是加按键同时也是切换显示最高相温度与三相巡回显示的按键，按键K3减按键同时也是查询黑匣子保存下来的温度的按键，按键K4用来手动开关风机。46继电器模块继电器模块是整个系统的最终实现模块，通过继电器实现弱电控制强电。继电器是一种电控制器件，通常应用于控制电路。它实际上是用小电流去控制大电流运作的20一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。因为风机等器件的工作电压时220V，所以设计了这个模块带动外接电路的开关，本模块的原理简单，以下作简要介绍。继电器模块原理图如图417所示图417继电器模块原理图单片机输出的控制外接电路的信号通过UNL2003,再传输给继电器控制外接电路的开关。UNL2003是一个多路反相器，同时还具有保护弱电电路的功能防止外接电路的大电流回流烧坏弱电电路。ULN2003的管脚图如图418所示图418ULN2003管脚图21第五章系统调试及实验结果51模块调试在硬件焊接完毕后，我们做了一下实验来检测整个变压器温度控制系统的功能是否达成了预期的目标，并对实验中出现的问题一一解决，模块调试的流程框图如图51所示图51模块调试流程图以下我们对于每一步的调试进行详细的说明1、检测电源模块的供电是否正常供电。用电压表记录了电源模块可以稳定的输出1189V、1204V、499V电压，基本吻合预期的目标，可以稳定的驱动电路的运转。2、检测继电器模块是否正常工作。用电源模块产生的5V电源和接地端作为输出直接放到继电器模块的UNL2003芯片的15号管脚来检测继电器是否正常开关，在更换了一个坏了的继电器后，所以的继电器都可以正常工作。并且发现蜂鸣器也可以正常报警。3、温度显示模块是否正常工作。从数码管输入几个，高低电平看看数码管是否正常工作，发现2片数码管都是可以正常工作的。接上电路后，利用软件改动从单片机22输入给CT1668几个温度信号，发现都是可以正常显示。4、温度检测模块是否正常工作。由于温度检测模块输出的电压信号过小电表无法测量，只能利用温度显示模块来进行测量。先利用温度计测量室温在241，接通电源后正常放置温度传感器，数码管温度显示为25摄氏度，基本符合温度误差子在可以控制的范围。5、黑匣子模块是否正常工作。由于黑匣子在断电后输出的低电平只是一个短暂的信号，无法用电表进行具体的测量，所以只能最后利用整个电路对其进行测试。确认整个系统其他模块正常工作后，用打火机将温度传感器的温度烧到80以上，然后突然断电，再通电后查询，发现可以记录超过80的温度，用同样的方法我们发现低于80的温度信号无法被记录。52系统调试在各个模块功能正常后，为了保证系统功能的正常进行，我们对于整个变压器温度控制系统的整体功能进行了如下的检测，系统调试的流程框图如图52图52系统调试流程图1、由于实验条件的限制，我们通过将四个阈值温度作了以下设置风机停止温度30、风机启动温度35、超温报警温度40、异常跳闸温度45。232、烧三杯50以上的开水，将三相温度传感器分别放到三杯水中对控制面板的指示灯执行观察。3、当任意一相温度高于35是风机工作指示灯亮，随着温度的升高当显示的最高温度有超过40时，蜂鸣器响，报警指示灯亮。到最后当温度超过45是，跳闸指示灯亮。基本符合要求。4、移去开水让温度传感器冷却降温，跳闸指示灯，报警指示灯，风机指示灯一次熄灭，说明变压器温度控制系统的功能基本实现。温度控制系统的功能基本实现了，但是在实验过程中确实也存在许多问题，特别对于温度检测到温度显示总是会有误差，而且调试过程的改动也没能对这个问题有太大的改观，说明整个系统还有待进一步的改动。对于黑匣子功能模块也是，短暂的电压信号想了很多方式来对它进行调试。53实验结果对于系统调试过程中，控制面板出现的相关实验现象给予如下文的记录并作简单说明。首先对于控制面板上的模拟各个功能的LED按键作简要介绍，具体的图示如如53所示图53面板示意图对于系统调试过程中出现的各个实验结果，节选温度升高过程中出现的各种实验现象作出如下文的记录，下面的图54、图55、图56分别是风机启动、超温报警、异常跳闸的实物图。在温度升高过程中，分别是温度超过35、40、45出现的实24验结果。图54风机启动实物图图55超温报警实物图25图56异常跳闸实物图26第六章总结与展望变压器温度控制系统是一个智能的保护电力变压器，对变压器异常温度作出检测、记录和反应的系统。本系统能够有效的解决电力运输过程中变压器温度异常的问题，延长了电力变压器的使用寿命，避免事故的发生，节约成本。对于人家生产自动化具有重要启示，是弱电带强电的一种简单案例，人们应该在生活中多多提倡此类的创新，开动脑筋，创造更多的价值。本系统主要有温度传感器来采集温度数据，经由PIC单片机进行处理。包括温度采集模块，温度显示模块，温度控制模块，黑匣子模块。在实验调试过程中，保证温度的精确度应该是一个比较困难的问题。对于温度数据到电阻数据，电阻数据到电压数据，电压数据到数字信号，这些数据间的相互转换，都是都大量的实验数据和数学计算得来的，难免会有不小的误差，而且是每一步都有误差，为了避免太大误差，是先算出大概的数据在对比室温的