基于rs485通信和單片機(jī)的太陽能光伏組件溫度采集監(jiān)測系統(tǒng)

1、基于RS-485通信和單片機(jī)的太陽能光伏組件溫度采集監(jiān)測系統(tǒng)通信技術(shù)溉:1.l與應(yīng)用基于RS一485通信和單片機(jī)的太陽能光伏組件溫度采集監(jiān)測系統(tǒng)楊然李字z(1.武漢紡織大學(xué)電子與電氣工程學(xué)院湖北武漢430073;2.武漢紡織大學(xué)科技處湖北武漢430073)摘要:為了研究太陽能發(fā)電系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù),提高太陽能發(fā)電效率,設(shè)計(jì)了基5-RS一485通信的太陽能光伏組件背板及表面的溫度采集監(jiān)測系統(tǒng),采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集溫度,通過擴(kuò)展串行口的方法,實(shí)現(xiàn)各級之間的數(shù)據(jù)傳輸,避免了信號因長距離傳輸引起的損耗,其分布式結(jié)構(gòu)簡化了系統(tǒng)的布線.該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)靈活,易于擴(kuò)展升級,成本低的優(yōu)點(diǎn).關(guān)鍵詞:太

2、陽能發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)KS一485溫度采集中圖分類號:TN274.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:l0079416(20l2)02005002目前,光伏發(fā)電成為世界上非常重要的清潔能源之一,在光伏發(fā)電的過程中,我們需要對光伏發(fā)電環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集及相關(guān)的分析,傳輸給監(jiān)控室上位機(jī).通過PC/I務(wù)器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力,可以對采集到的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,然后再環(huán)境和光伏發(fā)電的開發(fā)效率之間建立一個數(shù)學(xué)模型,最后可以根據(jù)相關(guān)的氣象資料就可以對以后光伏發(fā)電的效率進(jìn)行判斷,另外還可以成為以后建造光伏發(fā)電的選址上提供重要的依據(jù).但是PC服務(wù)器體積大,攜帶不便,干擾能力差,所以PC服務(wù)器無法在露天及光伏發(fā)電現(xiàn)場工

3、作.而單片機(jī)具有運(yùn)算速度快,體積研究了其他很多環(huán)境參數(shù)的檢測設(shè)備的基礎(chǔ)上,研發(fā)了基于RS一nO'螂P)P'DlPIllIQ)pclIJtDellmI錨/o璩),IDc3)mINOSI/O'pel'Dc3,114I加蓐O)pc.'D0¨I,M(nLl,r0sc"p偽I|鰳舶7I疆L塒I,Do,WC,DlC腫lC,D2郵l衛(wèi)l,mtta),D暖C枷'PD$till帥)6嫻l,D70aC1)hl0I?"CL-=,_L!Cl圖1下位機(jī)總原理圖-=MAX4$.,cCPA圖2通信接口原理圖485通信和單片機(jī)的太陽能光伏組件溫度采

4、集監(jiān)測系統(tǒng).1,系統(tǒng)的組成系統(tǒng)分為兩部分:上位機(jī)和下位機(jī).上位機(jī)由PC機(jī)擔(dān)任,主要承擔(dān)數(shù)據(jù)的存儲與查詢,實(shí)現(xiàn)對太陽能光伏各組件背板和表面溫度數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理.下位機(jī)主要有ATMEGA8L單片機(jī),溫度傳感器集的溫度數(shù)字信號傳給單片機(jī),然后通過RS一485通信讓信號由下的多樣性及全面性,系統(tǒng)采集各種材料的太陽能電池板的背板和表外系統(tǒng)也可以根據(jù)不同的要求隨時(shí)擴(kuò)展更多的采集點(diǎn).2,下位機(jī)的硬件設(shè)計(jì)下位機(jī)主要由電源,微處理器,溫度傳感器,RS-485通信接口組成.主要完成溫度的采集和傳輸數(shù)據(jù)給上位機(jī).本系統(tǒng)使用的是處理器是AVR的ATMEGA8L,因?yàn)樗哂懈遧中使用的溫度傳感器是DALLAS公司的DS1

5、8B20,DS18B20是一種一線制數(shù)字溫度傳感器,它具有3引腳小體積封裝形式,溫度測量范圍是一55C+125E,它要求的電源供電范圍是3V5.5V,可編程,被測溫度用符號擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出.溫度采集系統(tǒng)中微處理器ATMEGA8L與溫度傳感器DS18B20所需要的供電電壓為5V,所以需要把市電220V的交流電通過降壓,首先是采用一個小型的變壓器將220V的市電降壓成12V的交流電,然后采用的是L7805CV芯片,它能將12V的交流電降壓并穩(wěn)壓Nsv的直流電供給微處理器ATMEGA48與溫度傳感器DS18B20.3,數(shù)據(jù)通信接口設(shè)計(jì)3,1通信接口硬件設(shè)計(jì)采集系統(tǒng)的通信包括兩個部分,一

6、是上位機(jī)對下位機(jī)地址的查每個下位機(jī)都有一個地址碼,因此上位控制機(jī)首先要讀取這些地址碼后才能依照地址對下位機(jī)進(jìn)行輪流控制.由于RS-232是傳輸距離有限,存在只能進(jìn)行距離不超過15m的數(shù)據(jù)傳送的缺點(diǎn).為了克服這一缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信,本文結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉,通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速率適當(dāng)?shù)葍?yōu)點(diǎn),因此被廣泛使用與儀器儀表,智能化傳感器集散控制,樓宇控制,監(jiān)控報(bào)警等領(lǐng)域.通信接口原理圖如圖2.溫度采集系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)庫為串口波特率為9600,上位機(jī)的數(shù)據(jù)格式一共有5個字節(jié).例如,AA0300FFFF,第一個字節(jié)AA為下位機(jī)的設(shè)備號,第二個字節(jié)為功能碼,03表示上位機(jī)讀取下位通信技術(shù)主程序開始Jrl定時(shí)

7、器l初始化,設(shè)置波特率I上l初始化串行口控制寄存器上l設(shè)置接收和發(fā)送指針上開中斷,等待中斷圖3下位機(jī)程序設(shè)計(jì)框圖機(jī)寄存器的數(shù)據(jù),第三個字節(jié)為數(shù)據(jù)的長度,在此數(shù)據(jù)長度為0,第四,五字節(jié)分別為CRC16校驗(yàn)碼的高字節(jié)和低字節(jié).響應(yīng)數(shù)據(jù)格式一共有7個字節(jié),例如,AA03020112FFFF,第一個字節(jié)為下位機(jī)的設(shè)備號AA,第二個字節(jié)為功能碼,03表示上位機(jī)讀取下位機(jī)寄存器的數(shù)據(jù).第三個字節(jié)為數(shù)據(jù)的長度,在此數(shù)據(jù)長度為02,有兩個字節(jié)來表示溫度第四個字節(jié)為溫度高字節(jié)LH,第五個字節(jié)為溫度的低字節(jié)T_L,實(shí)際的溫度值為T=(256T.H+T_上)/1,第六,七字節(jié)分別為CRC16校驗(yàn)碼的高字節(jié)和低字節(jié).

8、4,軟件單元的設(shè)計(jì)為了方便程序調(diào)試和提高可靠性,軟件單元采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)機(jī)上電后即開始循環(huán)執(zhí)行不同地址的溫度采集點(diǎn)測量程序,為降低中斷子服務(wù)軟件框圖.上位機(jī)計(jì)算機(jī)采用面向?qū)ο蟮目梢暬删幊陶Z言Microsoft推出的SQLServer2008.上位機(jī)軟件系統(tǒng)主要是由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定,上接第49頁溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集監(jiān)控,數(shù)據(jù)的歷史查詢,數(shù)據(jù)的修改,數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出五大模塊組成.5,結(jié)語在傳統(tǒng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,根據(jù)光伏發(fā)電材料的發(fā)展,設(shè)計(jì)了基于RS-485通信的光伏發(fā)電環(huán)境溫度采集檢測系統(tǒng).(1)通過對不同材料的光伏發(fā)電設(shè)備的溫度采集監(jiān)控,可以通過對采集到的溫度數(shù)據(jù)與光伏發(fā)電的發(fā)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和研

9、究,對發(fā)電效率的提高與發(fā)電量的預(yù)報(bào)有重大貢獻(xiàn).(2)當(dāng)更多光伏發(fā)電新型材料和發(fā)電地點(diǎn)的增加,溫度采集點(diǎn)也需要增加時(shí),僅需要增加下位機(jī)的個數(shù),不會影響整個系統(tǒng)的軟硬件,增刪非常簡便.參考文獻(xiàn)1趙玉文.光伏發(fā)電是未來最重要的戰(zhàn)略能源.中山大學(xué)講座,2004,1O.2余國衛(wèi).基于單片機(jī)的溫室自動控制系統(tǒng)J.微處理機(jī).2008(6):159-161.3趙健.基于傳感器DSl8B20的溫室測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008.36(25):11140-11142.4達(dá)新宇.數(shù)據(jù)通信原理與技術(shù)H.電子工業(yè)出版社,2010.5孫曉云.接口與通信技術(shù)原理與應(yīng)用H.中國電力出版社,2007.4晏斌,王進(jìn).無線

10、局域網(wǎng)技術(shù)及其未來應(yīng)用J.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)個技術(shù),是對有線局域網(wǎng)的一個補(bǔ)充.雖然還存在很多不足之處,但是隨著技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新,無線局域網(wǎng)技術(shù)將逐漸走進(jìn)人們的生活,引領(lǐng)著社會信息化進(jìn)程.在不久的將來,無線局域網(wǎng)技術(shù)必將成為開啟人類自由信息時(shí)代的主力軍.參考文獻(xiàn)1FrankOhrtman.KonradRocder.Wi-Fihandbook.Building802.1IbWirelessNetworksM.McGraw-HillProfessiona.2003:2082易龍.無線技術(shù)應(yīng)用發(fā)展未來趨勢大預(yù)測DB/OL, :llwww /jcontentY2010-09/02/content1._79826htm2010-09-023王順滿,陶然等編著.無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與安全H.機(jī)械工業(yè)出版社.2005.9:6.用.2003年O8期.5包麗紅,陳克非