电机运行时的温度检测分析研究 电气工程及其自动化专业

摘要随着科技生活的日益进步，人们对机器的控制从单一的开环控制慢慢发展到目前的闭环反馈式控制，特别是在工控领域，由于一些大型设备在长时间的运行过程中电机不断地运转，导致电机温度的升高，影响到电机的使用寿命以及运行时的精确控制。过高的电机温度，还有可能导致火灾，造成不可避免的损失。因此电机运行时的温度监控，不但可以确保电机的正常工作，电机运行过程中实时温度数据都可以被检测显示，当温度过高时会直接停止电机的运转。此次设计是以STC89C52单片机为控制核心，电动机为控制对象，通过单片机实时的数据采集、传输、处理。通过DS18B20芯片对温度数据的采集转换，传送到单片机处理，然后通过LCD1602液晶显示模块进行显示，串口通信采用MAX232电平转换芯片，使单片机与PC端电脑可进行双向的数据传输和通信功能，上位机可设定电机阈值温度，下位机反馈当前温度值。程序使用C语言编写通过Keil软件进行编译，硬件部分使用AltiumDesigner17仿真制板。总体调试成功后可监控电机五个部位的温度值，并显示在液晶屏，当电机温度超过阈值温度时，启动继电器断开电机的电源，实现电机的实时监控和保护功能，通过与计算机的实时通信，提高系统的智能化以及电机的自动化过程管理。关键字：电动机绕组表面温度电动机运行保护装置温度保护过负荷保护 AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,thecontrolofmachineisgraduallydevelopingfromsingleopenloopcontroltoclosedloopfeedbackcontrol,especiallyinthefieldofindustrialcontrol.Duetothecontinuousoperationofsomelarge-scaleequipmentduringthelong-termoperation,thetemperatureofthemotorincreases,whichaffectstheservicelifeofthemotorandtheprecisecontroloftheoperationtime.Toohighmotortemperature,butalsomayleadtofire,causinginevitablelosses.Therefore,thetemperaturemonitoringwhenthemotorisrunningcannotonlyensurethenormaloperationofthemotor,butalsocandetectanddisplaythereal-timetemperaturedatainthecourseofthemotoroperation.Whenthetemperatureistoohigh,itwillstopthemotordirectly.TheoperationoftheThisdesignisbasedonSTC89C52singlechipmicrocomputerasthecontrolcore,motorasthecontrolobject,real-timedataacquisition,transmission,processingthroughthesingle-chipmicrocomputer.ThroughtheDS18B20chiptothetemperaturedataacquisitionandconversion,transmittedtothesingle-chipprocessorprocessing,andthenthroughtheLCD1602LCDmoduletodisplay,serialcommunicationusingMAX232levelconversionchip.ThefunctionofdatatransmissionandcommunicationbetweensinglechipcomputerandPCterminalcomputercanbecarriedoutintwodirections.Theuppercomputercansetthethresholdtemperatureofmotor,andthelowercomputercanfeedbackthetemperaturevaluefirst.TheprogramiswritteninClanguageandcompiledbyKeilsoftware,hardwarepartUseAltiumDesigner17tosimulatetheboard.Aftertheoveralldebugging,thetemperaturevaluesoffivepartsofthemotorcanbemonitoredanddisplayedontheLCDscreen.Whenthetemperatureofthemotorexceedsthethresholdtemperature,therelayisstartedtodisconnectthepowersupplyofthemotortorealizethereal-timemonitoringandprotectionfunctionofthemotor.Throughthereal-timecommunicationwiththecomputer,theintelligenceofthesystemandtheautomaticprocessmanagementofthemotorareimproved.Keywords:MotorwindingsurfacetemperatureMotoroperationprotectorTemperatureprotectionoverloadprotection目录摘要 IABSTRACT II目录 III第1章绪论 11.1概况 11.2电动机的发展历程 11.3电动机的应用 11.4电动机热计算的发展 11.4.1电动机热计算的方法 21.5论文要求和内容 2第2章电动机的结构介绍 32.1直流电机的基本结构 32.2直流电机的工作原理 42.3电机运行中的温度分析 52.3.1电动机的正常发热 52.3.2电动机的异常发热 52.3.3电机运行时的温度检测方法 6第3章系统硬件设计 73.1设计要求 73.2系统设计方框图 73.2.1直流电机的通断控制电路 73.2.2LCD温度显示的实现 83.2.3串口通信功能的实现 93.2.4DS18B20温度测量的实现 93.2.5单片机的时钟晶振模块 113.2.6单片机的复位电路模块 12第4章系统整体结构图 124.1AltiumDesigner软件介绍 124.2系统整体介绍 124.3系统整体结构图 12第5章温度检测系统软件设计 135.1Keil软件介绍 145.2程序设计总流程 14第6章系统的调试及应用 156.1软件调试和硬件调试 15第7章设计总结 16第1章绪论概述在日新月异的当今时代，电动机在我们的生活中扮演着不可或缺的角色，无论是在日常生活中，还是在工业控制领域，电动机都起到了很大的作用。电动机的种类繁多，应用也十分广泛。电动机按照电源种类可划分为直流电动机和交流电动机，按结构和工作原理可划分为直流电动机、异步电动机、同步电动机，按用途划分可分为驱动电动机和控制电动机。电动机可以广泛应用于各个方面，尤其是在当前工业生产的自动化，电动机逐渐成为自动控制过程中的核心部件、现代科学技术和现代军事装备中不可缺少的重要元件,因此直流电机的控制要求也越来越高,传统的采用由晶闸管可控整流器供电的调速系统已满足不了现代社会的需求。同时,随着电子技术高速发展,直流电机的控制逐渐地由模拟化走向数字化,特别是单片机技术发展的日新月异,使得许多控制装置功能和算法可以由软件来实现。电动机的发展历程世界上的第一台电动机诞生于1820年，制作者是奥斯特，他发现了电流的磁效应，后通过总结安培的电流在磁场中所受到的力建立了安培定律：F=IBLsinθ。而在次年的九月份法拉第发现将通了电的导线置于磁场中，导线会发生旋转。从而建立了电动机的实验模型。1832年法拉第利用电磁感应原理，在此基础上他发明了法拉第圆盘发电机，如今的电机中旋转的是线圈，而当时他是用紫铜做的圆盘。后来亨利的振荡电动机展示了磁极排斥和吸引的运动现象。于1832年斯特金发明了换向器，对亨利的振荡电机进行了改进，发明了世界上第一台能持续运动的电动机。电动机的应用不同类型的电动机应用于不同的场合，而工业方面用到的电动机更是各式各样，起到不同的作用，比如在机床、起重机、压缩机、传送带等方面，使用了不同制动参数的的电动机。起重机主要用来搬运重物的，它在运行过程中，必须要求有强大的过载能力、良好制动性能以及平稳的运行过程，这些因素直接决定了电动机品质因素。而在机床方面主要使用的是直流伺服电机和交流伺服电机，这种电机的特点是精度比较高，位置控制更加精确，噪声小转速高，电压可调节范围也很广，所以应用于精密器件的加工。可见在不同的场合需要用到不同类型特点的电动机，因此电机的种类也在不断地更新和发展，电动机也不可或缺的称为制造业的重要组成部分。电动机热计算的发展通俗的讲，电动机的功率越大，工作效率越高，其产生的热量也就越高。而电动机的表面温度不仅仅取决于电动机工作时自身产生的热量，还与电机的表面材料，环境温湿度等有关。因此对于电机的发热问题，通常可以采用两种方法，第一种方法是使用散热性好的绝缘性材料作为电动机的表面材料，第二种方法是利用冷却技术，通过风扇排除电动机内部的热空气以实现冷却电机的目的使电动机保持原有的性能。一般的小型电动机基本上都是采用物理冷却的方法。然而随着工业生产的自动化，机器生产逐渐代替了人工生产，大量的大型电动机被使用在机器中。长时间的运转使电动机产生大量的热量，引起电动机各部分的温度的升高，影响到电动机的安全。因此准确的热量监控以及降温处理是目前电机监管部门首要关注的地方。1.4.1电动机热计算的方法目前的电机热计算的主要方法有三种：等效热路法、公式化简法、温度场计算法。等效热路法：等效热路法是一种假设方法，将分布的热量和热阻通过等量的发热材料代替，并嘉定两者的热量大小不取决于流过材料热流的大小，这样就能将等效热通过数学的方法利用不同材料的比热容计算出热量的线性度，并用替代法进行求解。公式化简法：公式化简法是利用牛顿散热公式△T=q/a（a为散热系数，q为负载热量）计算出温度的上升量△T。温度场计算法：温度场计算法能精确地计算出电机不同发热部位的热量大小，原理是通过将研究对象从宏观方面转变为微观，将宏观的全局变量进行数学建模，再将求解区域离散为微观单元，然后在每个微观单元中用热传导方程求解每一单元中的温度和升温，最后整合所有的微观单元中的热量值，用有限差分法或者有限元法计算出电机表面的热量值。从上面的三种方法中，可以看出专业的电机热量计算方法已经趋于成熟，且计算过程比较麻烦。对于专业化程度不高的人员，无法精准的计算出电机的发热量。因此使用智能化的测温装置，利用软件编程同样可以精准的计算出温度值，本次设计中采用的是DS18B20温度测量芯片，同样可以对电动机运行时的温度进行实时的监控测量。1.5论文要求和内容本次设计的是电动机运行时的温度监控系统，首先从介绍电动机在各个领域的运用，阐明电动机的发展历程，以及电动机在工业生产过程中存在的隐患。接着阐述电动机的发热原因，分析比较当前电动机的常用的温度计算方法。研究数据方面利用牛顿的散热公式以及数学建模的方法，从宏观到微观，对热量数据进行计算分析，并提出当下常用的测量温度的方法。设计电路部分采用的是STC89C52单片机，进行数据的采集、传输和处理。温度测量方面使用5个DS18B20对电机的不同部位进行温度的采集转换，控制电机运转使用的是继电器，当单片机采集到的电机的温度数据异常时，立即启动继电器断开电动机的电源，实时的保护电动机。通信方面利用\t"/item/max232/_blank"RS-232标准串口设计标准实现单片机与PC端电脑的双向数据传输，上位机可以设定温度阈值，下位机实时反馈温度值给计算机。软件部分分别采用的是Keil和AltiumDesigner17。Keil用来编写程序，而电机的温度阈值就可以在程序中进行设定，AltiumDesigner17用来实现电路的仿真以及制板功能。整体编写完毕后，给系统接上电源，然后分别将DS18B20的五根数据采集端固定到电机的不同位置，实时的采集温度数据，并将温度数据传送到单片机，单片机通过LCD1602将五个温度数据分时显示在液晶屏幕上。第2章电动机的结构介绍2.1直流电机的基本结构直流电机的结构可分为定子和转子：静止部分称为定子；旋转部分称为转子，对于直流电机来说它是实现机电能转换的部件，即电枢。下图所示为电机的剖面图：定子主要由主磁极（产生气隙磁场）、机座（固定电机）、换向磁极（起到改变电流方向，减小换向器上的火花）、端盖（固定电刷架）和电刷装置等部件组成。直流电动机的转子统称电枢是由电枢铁芯、换向器、电枢绕组、转轴和风扇等组成。图2-1图2-2（1）主磁极主磁极(简称主极)，用来产生气隙磁场并使电枢表面的气隙磁场同密度按一定波形沿空间分布。如右图所示:作用：建立主磁场。（2）换向极换向极是一方面用来换向，另一方面可以减小换向器上产生的电火花。它包括换向极铁图2-3芯和套在其上的换向极绕组。换向极绕组与电枢绕组电路相串联，换向极数与主极相同，每个换向极装在两相邻主极之间并用螺杆固定于机座上。如右图所示:作用：改善换向。（3）机座

机座的主要作用是用来固定电动机内部的各个组成部分，避免电动机电枢转动过程中，其他部件出现松动的现象，损坏电动机。作用：起支撑、保护的作用。图2-4（4）电枢铁芯和绕组电枢铁芯由0.5mm厚的电工硅钢片冲叠而成，每张冲片冲有嵌放绕组用的槽和些轴向通风孔。电枢绕组由许多用绝缘导体绕制的线圈元件组成，嵌入槽中，各线圈以一定规律焊接到换向片上而形成闭合回路。线圈伸出槽外的端接部分，可用非磁性钢丝扎紧在线圈支架上。如下图所示:作用：主磁路的一部分，电枢绕组的支撑部件；直流电机的电路部分。图2-5图2-6（5）换向器换向器是电动机上能让电动机持续运转下去的部件，如果没有换向器那么电机只能转不到半圈就卡死。它是直流电机中最重要的部件之一，也是最薄弱的环节，其工作状态正常与否基本上决定了直流电机运行的可靠性。它通常由许多彼此相绝缘的楔形铜质换向片构成圆柱体，如右图所示:作用：整流（发电机）或逆变（电动机）（6）电刷装置电刷是和换向器配合使用的装置，作用是实现机械换向作用的，一方面输入直流电给电动机或直流发电机，另一方面它直接与定子部分直接接触。让电机得以转动起来，但是电机的长期运行可能会会使电刷装置磨损，所以说有刷电机要定期的更换电刷装置，以保证电刷装置充分接触定子，另外还需要润滑定子头部的铜头，这样可以使电刷的磨损降低。电刷装置如图所示:图2-72.2直流电机的工作原理下图为直流发电机的物理模型，N、S为定子磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。电动机的工作方式不外乎与磁铁和磁性相关，电动机使用磁铁产生运动，磁基本原理是：同性相斥，异性相吸。电动机的内部转动原理是通电的电枢在固定磁场中收到力的作用。图2-8在受到磁场里的作用下导体旋转半周后，如下图。图2-9在导体dcba中通如顺时针的电流，电流流入导体产生回路，然后利用左手定则将磁场方向对向手心。手指方向为电流流过的方向，此时拇指指向的方形就是电动机的转向，此时电动机逆时针旋转。同理若将导体中通如逆时针反向的电流，电动机顺时针旋转。其中线圈分布在电枢铁心表面的不同位置,按照一定的规律连接起来，构成电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S极交替旋转多对。2.3电机运转中的温度分析电机在正常运转过程中会产生热量，这是因为电机本身就是一个大电阻，而在大电流和大电压的驱动下，电动机会产生一定的热量。而电机的发热现象可分为两种正常发热和异常发热。2.3.1电动机的正常发热直流电动机在转动过程中，可能由于封闭性原因，导致电机内部热气流无法排除电机外，致使电机发热。电机的另一种发热原因是电机在长时间的运行后，由于后期的维护和保养问题，是电动机的转轴锈化，电机在运行时，转轴与外壳的摩擦力增大，因为产生热量产生。2.3.2电动机的异常发热电动机的异常发热也称为电动机故障，而故障的原因有很多，常见的原因有：电动机的过载、过压欠压或者电压不平稳、敷在转动惯量过大或启动时间过长、星三角星启动接线有误、鼠笼型异步电动机转子短条、电源谐波过大等多方面原因都可能造成电动机的异常发热。2.3.3电机运行时的温度检测方法目前常用的电动机温度测量方法有很多，其中可以分为两种测量方式，一种是接触测温体表面测量，接触式测量有：直接温度检测装置检测、铂电阻传感器检测、芯片DS18B20检测等。另外一种温度测量方法是不接触测温物体表面测温，方法是使用MLX90615温度探测芯片。其中铂电阻测温方法中令物体在温度（θ1）时的阻值为R1，而温度达到θ2时电阻为R2，则通过计算公式：(R2-R1)/(θ2-θ1)=aR1（其中a为铂电阻的温度系数），来画出电阻值随温度升高的线性图。图2-10本设计中采用的是DS18B20单总线数字温度计，它的测量范围从-55℃到+125℃，温度变化的增量值为0.5℃，它是通过9位数字值方式读出温度，然后通过内部的数据抓换将温度值转换为数字，同样在温度阈值设定方面，用户自己可以设定。图2-11DS18B20温度转换规则：DS18B20的核心功能是它可以直接读出数字的温度数值。它是通过将转换后的12位数据首先存储在内部的RAM中，应为数据是12位所以要用两个8位的存储空间放置数据，它的温度数据中，前面的5位是表示温度的正负值，而这样得到的温度数据并非真实的温度值，实际的温度值是要乘以0.0625然后除以10来计算得出真实温度，这是因为转换后的温度数据是以16进制保存在内部的RAM中，而我们要得到的是10进制的数据，因此就要将数据先除以16，然后扩大十倍就得到了10进制的温度数据了。第3章系统硬件设计3.1设计要求电动机运行时通过DS18B20采集电动机不同位置的温度值，并将温度值在内部转换为数字，传输给单片机进行处理。通过单片机的I/O口控制单刀双掷型继电器，当温度值当温度值达到阈值温度时断开电动机的电源，使电动机停止运转。（3）通过单片机控制LCD1602液晶显示屏，将DS18B20监控的电机的五个不同位置的温度显示在液晶屏幕上。（4）通过MAX232芯片，利用\t"/item/max232/_blank"RS-232标准串口设计标准实现单片机与PC端电脑的双向数据传输，上位机可以设定温度阈值，下位机实时反馈温度值给计算机。3.2系统设计方框图图3-13.2.1直流电动机的通断控制电路本电路采用的是继电器控制电机，其中继电器使用的是双刀双掷开关，在电路设计过程中，图3-2考虑到单片机I/O口上电初始电平为高电平，所以这里采用的三级管应该是PNP型三级管，用低电平来控制导通三级管，进而控制继电器的通断。3.2.2LCD温度显示的实现本次显示模块使用的是LCD1602，一种可以显示字母，符号的液晶显示屏，不能显示汉字，它其实是通过点阵组成的液晶屏，集成度较高，可通过分压偏置电阻调节它的背光源，使显示更加清晰。下表介绍了LCD1602的引脚功能。标号引脚引脚说明标号淫家引脚说明1VSS电源正极9D2DateI/O2VDD电源负极10D3DateI/O3VL液晶显示偏置电压11D4DateI/O4RS数据/命令选择端（H/L）12D5DateI/O5R/W读/写选择端（H/L）13D6DateI/O6E使能信号14D7DateI/O7D0DateI/O15BLA背光源正极8D1DateI/O16BLK背光源负极表3-1（LCD引脚功能）LCD1602内部RAM地址映射图，其中真正能显示的只有16*02个地址单元，后面的地址单元可以存放数据用。而在写入显示地址时，如果要显示下一行，应该对LCD地址+40H，切换到下一行，本次的温度显示中由于要对电机的五个部位进行监控，因此要进行屏幕的切换。下表为LCD1602的内部地址和屏幕的关系图。显示位置1234567……40DRAM地址第一行00H01H02H03H04H05H06H……27H第二行40H41H42H43H44H45H46H……67H表3-2（LCD内部ROM）LCD1602的指令集比较多，但使用较多的指令比如：清屏指令、功能设定指令等。需要什么指令只需要在初始化子程序中对地址赋相应工程的值。不同的指令对应不同的高点平，比如在程序中写入LcdWriteCom(0x01),实现的是清屏功能。下表为LCD1602指令表。指令编码执行时间/usRSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0XXXXXXXXXX表3-3（LCD指令表）在使用LCD1602时，首先应该对其初始化、写命令（RS=L）设置显示左边，其次是写数据(RS=H)。下表是使用1602读写数据的时序逻辑图，只要能读懂1602时序逻辑图，则1602的读写数据的控制就简单明了了。图3-33.2.3串口通信功能的实现首先应该设置串口的波特率。PC从串口发送速度值（5-60）转换成十六进制的数据到单片机串行口，单片机接收到该字符后，首先在P2口显示字符，然后根据字符不同返回不同字符串，52单片机属性的时钟频率必为11.0592mhz，在仿真图中P1即COMPIN，模块为集成电平转换的串行通信接口设置正确的参数，虚拟串口驱动添加端口COM3、COM4，在串口调试助手的”发送窗口”,输入设定的速度值，发送后可以看到单片机返回的数据显示在接收窗口中。分类管脚构成管脚功能电荷泵电路1由1到6共6个管脚和4只电容（电容大小根据芯片不同而不同）构成。C1+产生+10v和-10v两个电源，提供给RS232串口电平的需要2V+3C1-4C2+5C2-6V-数据转换通道7由7到14共8个管脚构成2个数据通道。T2OUTTTL/COMS数据从T1IN、T2IN输入，转换成RSR-232数据后，从T1IN、T2IN送到电脑DB9插头8R2IN9R2OUT10T2IN11T1IN12R1OUT13R1IN14T1OUT供电15两个供电管脚GND其中VCC为+5V16VCC表3-4（MAX232引脚功能）3.2.4DS18B20温度测量的实现DS18B20常用的封装是TO-92型封装，也就是普通的直插式三极管的样子，但是在本次设计中为了更好接触到电动机不同的部位，本次使用的是防水型温度探头，探头中安装的就是DS18B20温度传感芯片，芯片的每个引脚用热缩管隔开，防止短路。DS18B20数字温度传感器都具有唯一的编号，温度采集设备通过编号来识别对应的温度传感器。本次程序设计中就是通过将每个传感器的编号编成一个数组，然后通过调用不同的数据，采集不同部位的温度数据值。8引脚SOIC封装TO-92封装符号说明51GND接地42DQ数据输入/输出引脚。寄生电源模式时提供电源33VDD电源引脚，工作在寄生电源模式时必须接地表3-5（DS18B20引脚功能）其中寄生电源是此芯片的一个专有名词，它是指芯片在无外部电源接入时，可通过连接此引脚。当DS18B20工作在寄生电源模式时，VDD引脚必须拉低，但是正常使用过程中还是采用连接外部电源的供电方式，充分发挥其测量优势。想要掌握DS18B20的使用方法，必须要清楚它的通讯指令图。指令类型指令功能详细描述ROM指令[F0H]搜索ROM指令当系统初始化时，总线控制器通过此指令多次循环搜索ROM编码。[33H]读取ROM指令当总线上只有一只DS18B20时，允许总线直接读取从机序列码[55H]匹配ROM指令使总线控制器在多点总线上定位一只特定的DS18B20[CCH]忽略ROM指令使总线控制器不必提供64位ROM编码就使用功能指令[ECH]报警搜索指令当总线上存在满足报警条件的从机时，相应此指令功能指令[44H]温度转换指令控制DS18B20启动一次温度转换，并以2字节存储在高速暂存器中[4EH]写暂存器指令向DS18B20的暂存器中写命令，以最低有效位开始传送[BEH]读暂存器指令读取DS18B20中的数据从0字节到9字节[48H]拷贝暂存器指令此指令将TH、TL和配置寄存器中的数据拷贝到EEPROM中得以保存[B8H]召回EEPROM指令将TH、TL以及配置寄存器中的数据从EEPROM拷贝到暂存器[B4H]读电源模糊指令总线控制器在发出此指令后启动读时隙，若为寄生电压模式，DS18B20将拉低总线，若为外部电源模式，则将总线拉高，用以判断DS18B20的电源模式表3-6（DS18B20指令表）由于单片机I/O口数量有限，以及单片机在运算某一过程中，无法执行其他程序，一次DS18B20接通外部电源后，已知处于等待状态，只要单片机没有发出测温指令，DS18B20则处于低功耗状态，不执行相应功能，当单片机发出温度转换指令对应[44H]后，DS18B20将测得的温度值先经过AD转换后存储在内部RAM中，然后通过TH和TL中值与报警预设值进行比较，判断是否进行温度报警。这是DS18B20自带的功能。3.2.5单片机的时钟晶振模块时钟晶振模块：时钟晶振电路就像人体的心脏一样在不停的跳动，。晶振的作用是提供一个精确地振荡频率，而两个谐振电容的作用是滤除干扰，晶振的频率越快单片机运行速度越快，但是晶振频率越高，单片机CPU功耗就越大，越容易发热。52单片机的时钟有两种控制方法，第一种是片内时钟晶振方式，因为单片机内部自带时钟晶振速度可达到5MHZ至35MHZ，最高稳定主频为30MHZ,连接方式是在XTAL1和XTAL2之间接石英晶振和振荡电容。而另一种方式是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号通过XTAL2引脚引入。图3-43.2.6单片机的复位电路模块复位模块：所谓的复位是指当单片机运行失控或死循环时，让程序、电路等回到初始状态重新开始运行的过程。STC89C52单片机的复位控制方式有两种方法。第一种是上电复位式，当上电后电源对电容C3进行充电过程，当电容充满后单片机的第9管脚RES为高电平，则实现上电复位效果。第二种是手动复位，按下复位开关S1将RES拉高，实现复位。在一般情况下这两种复位方式可以结合使用。图3-5第4章系统整体结构图4.1AltiumDesigner软件介绍AltiumDesigner是Altium公司开发的一款电子产品开发系统，它可以完美的运行于各种系统，主要的功能有原理图设计，电路仿真，PCB板制作，可以自动完成布局、走线等功能，也可以为设计者提供全新的解决方案。它在单一设计环境中集成制版和FPGA系统设计，基于FPGA和分立处理器的嵌入式软件开发以及制造功能，和适合电子专业的学生使用，也是目前行业内必须掌握的软件之一。4.2系统整体介绍（1）系统结构框图：整个电动机测温系统可划分为六大模块，分别是时钟晶振模块、复位电路模块、LCD液晶显示模块、串口通信模块、电动机控制模块以及温度检测模块。（2）系统运行介绍：外部石英晶振为单片机提供精准的振荡频率，复位电路模块实现了单片机的上电复位和手动复位，避免单片机的死循环。LCD液晶显示模块将实时测量的电机不同部位的温度值进行显示、串口通信模块与PC端电脑建立连接桥梁，实现数据的传输。电动机控制模块主要用来控制电动机的运转以及温度超过阈值时，断开电动机的电源。温度检测模块将监测的温度数据转换为数字，交给单片机处理。4.3系统整体电路图图4-1第5章温度检测系统软件设计5.1Keil软件介绍本次编程使用的是Keil4，它创始于美国的KeilSoftware公司，主要应用于51系列单片机和STC系列的单片机的开发编程，在语言环境编译方面适用C语言和汇编的编程，也可混合编程。而在操作界面上Keil的操作简介明了很适用于初学者的学习，在实用性方面它可以与Proteus联合，Keil提供语言编写程序，而Proteus提供硬件电路组成，在调试起来也很方便。在操作系统方面Keil适用于Windowsxp以上的系统，Windows10也同样可以运行5.2程序设计总流程程序总的设计思路是模块化来写的，不同的子函数实现不同的功能，比如说LCD1602的编写，首先在LCD的头文件中编写它的显示地址和数据，然后在LCD的初始化中编写它的指令功能。而主程序则是调用各模块的子程序（LCD初始化、温度初始化、继电器控制子程序、上位机数据传输子程序），使程序的结构框架可视化，提高编程的速度以及发现问题修改bug的速度。图4-2系统的调试及应用6.1软件调试和硬件调试本设计是基于STC89C52单片机制作的电机运行的温度监控系统，软件部分通过Keil编写程序，硬件部分在AltiumDesigner17仿真制板，中间过程中出现过一些问题，比如说温度显示时，应为要显示电动机的五个不同位置的温度值，而我们知道LCD1602每行只能显示16*2个字符，因此采用了循环扫描显示的方法，将温度值逐行显示。还有在用DS18B20测温时，传统的DS18B20是三级管形式封装，但是如果要不定点的检测电机不同部位温度不太方面，因此此次设计中采用的是探头式DS18B20，其用法和传统封