基于STC单片机的混凝土冬期养护系统设计
马洪波 郑嘉元 白浩
摘 要：冬期施工混凝土多采用综合蓄热法进行养护，如何有效的控制温度以及检测养护棚内的有毒有害气体，一直作为施工過程中的安全质量控制的关键因素。智能电网作为目前重要发展方向，单片机作为智能领域核心技术已发展日趋成熟，本次设计采用宏晶科技公司的STC89C52RC单片机技术，以温度监测、有毒有害气体检测、指令信息传输等方面对冬期施工混凝土养护过程进行有效监控。
关键词：STC89C52RC单片机；冬期施工混凝土养护；有毒有害气体检测；温度监测；GSM模块
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.140
在电力工程冬期混凝土浇筑过程中，多采用综合蓄热法进行养护，防止混凝土早期受冻。此方式需要人员时时监测养护棚内温度变化，同时养护棚内多采用煤炭加热，燃烧会释一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等有毒有害气体，稍有不慎会危及测温和填煤加热等作业人员人身安全。
1 本设计系统功能
本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、单片机控制、GSM短信报警等模块子函数。系统主要由数据采集模块、单片机控制模块、显示模块、系统控制模块、GSM短信模块、用户终端组成，单片机是整个系统的核心。系统的工作原理是：先通过传感器 （包括温度传感器模块和气体传感器模块）将现场温度、气体等非电信号转化为电信号，再通过外接电路或者芯片内置电路将所获取的电信号转化为单片机可读取的信号，传入单片机。单片机通过程序的控制，对获取的信号做出判断，如满足报警条件，就会发出控制信号，通过串行通信接口，控制GSM短信模块给用户发短信息。
2 装置硬件选型
本装置划分为数据采集、单片机控制、GSM短信报警等模块子函数。管理系统由热释电红外传感器、单片机控制电路、GSM短信模块及相关的控制管理软件组成。终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、报警信息告知用户等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块等部分组成。
系统可实现功能。将模拟信号转换成数字信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至STC89C52RC单片机，经单片机处理运算后驱动执行短信报警电路使GSM模块，向用户发送短信息实现远程功能。
温湿度检测模块：本系统采用DHT11温湿度传感器，DHT11为数字型温湿度传感器，输出数据是已校准的数字信号给单片机作为输入，可以检测周围环境的温度、湿度，芯片体积小，有四个引脚，直接插入电路板上即可不需要额外的部件进行连接。DHT11具有自动恢复功能，在温湿度变化快的环境中可自我进行恢复和校准，由于DHT11芯片特别灵敏，在本系统中将此芯片放置在和单片机较远的地方，避免单片机工作产生热量对其造成影响。
显示电路：本系统采用LCD1602显示屏，LCD1602为液晶显示，显示数字和字母方便，在本系统中用来显示实时的时间、温湿度、预先设置的温湿度范围。此显示屏可进行页面切换，显示直观。并且LCD1602与STC89C52RC单片机相连接的控制电路简单，易操作。
GSM模块：本系统采用SIM800L集成模块，SIM800L模块可实现远程通讯，功能稳定，兼容各类SIM卡，应用环境要求不高，抗干扰性能好，适合在施工现场恶劣的环境下使用，信号强度好保障信息传输快。支持的通讯协议广泛，控制命令简单。
STC89C52RC单片机：本系统选用STC89C52RC单片机，STC89C52RC
是增强型的51单片机，也是现今电子市场中应用最广泛，最先进的单片机型号。支持两线制的下载形式，使得程序写入更快捷方便，并且STC89C52RC自带时钟振荡电路，可以不用外接电路。STC89C52RC单片机可以实现本混凝土冬期养护智能监控系统的功能需求。
气体传感器：本系统选用MQ-2气体传感器，MQ-2可检测的气体种类广泛，灵敏性强，反应速度快，可第一时间检测出有毒有害气体，随即导电率增大，电阻降低，单片机接受到输入信号模拟信号增大，单片机控制输出信号GSM模块，发出“烟雾报警”短信及蜂鸣器发出蜂鸣声。
3 软件仿真及总体框架
其中混凝土冬期养护智能监控系统的主程序流程和单片机总体框架设计如图1、图2所示。
4 结束语
采用模块化设计，以STC89C52RC单片机为控制核心，通过软硬件设计来实现温度监测、有毒有害气体检测、指令信息收发功能。系统根据设定养护温度范围，时时管理养护棚内温度，不满足设定值自动发蜂鸣报警、手机短信提示语至预设管理员的手机号码中；需要进入养护棚时，通过手机短信收发指令了解养护棚内有毒有害气体是否超标。通过实施表明，该智能监控系统操作简单方便、运行平稳、成本低廉，达到设计系统性能要求。
参考文献：
[1]周优军.一种单片机实践教学装置[P].中国专利：CN206921354U
，2018-01-23.
