电力线温度在线监测装置设计与实现（有完整资料）

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编号：

T4472405M

设计简介：

本设计是基于STM32的电力线温度在线监测装置，主要实现以下功能：

1.通过温度传感器检测电线温度
2.具有显示功能，能够中文显示电力线温度、电流，电压，是否切断等信息；
3.具有切断电路功能，能够根据温度信息切断电力线电路(设置阈值超过阈值，自动切断继电器）
4.具有线路检测功能，能够检测电力线电路是否被切断
5.可通过网页端监测电力线温度、电压，电流，电路通断状态，控制电力线电路通断

电源： 5V
传感器：温度传感器（DS18B20）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：蜂鸣器、发光二极管、继电器
人机交互：独立按键
通信模块：ESP32C3

标签：STM32、ESP32C3、OLED12864、DS18B20、蜂鸣器、发光二极管、继电器、独立按键

题目扩展：智能充电桩系统、数字温度计及电压表

基于 STM32 的电力线温度在线监测装置设计与实现

一、主控部分

核心：STM32 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 温度采集模块：获取电力线的实时温度数据
2. 电量计量模块：监测电力线的电压、电流等电力参数
3. 独立按键：用于切换系统界面、设置温度等参数阈值、控制继电器动作
4. 供电电路：为整个电力线温度在线监测装置供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示电力线电压、电流、温度、设备 IP 地址及参数阈值设置界面
2. 继电器控制电路：根据监测数据或控制指令执行相应的开关动作
3. 蜂鸣器报警模块：当电力线温度超过设定阈值时，触发蜂鸣器报警提醒
4. WIFI 模块：将监测到的温度、电压、电流等数据上传至云平台，同时连接手机 APP，实现远程监控与控制

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计主要硬件包含 STM32 单片机，作为核心控制单元；DS18B20 温度传感器，用于采集电力线温度；OLED 显示屏，显示电压、电流、温度及电路通断等信息；继电器，实现电路通断控制；ESP32C3 模块，支持网络通信以实现网页端监测与控制；还有电源电路相关元件、独立按键等。焊接流程为：准备好电烙铁、焊锡丝等工具，清洁电路板。先焊接电阻、电容等小元件，再焊接单片机、传感器、模块等较大元件，最后焊接接口类元件。焊接时注意控制电烙铁温度和焊接时间，避免烫坏元件。注意事项有：焊接前核对元件型号，防止错焊；焊接芯片等敏感元件时，要做好静电防护，可佩戴防静电手环；焊接后仔细检查焊点，确保无虚焊、短路情况，同时保持电路板清洁，避免焊锡渣残留引发故障。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 网页数据远程监测功能测试

该电力线温度在线监测装置的网页远程监测功能，借助 ESP32C3 模块实现网络连接。装置实时采集电力线的温度、电压、电流等数据，由 STM32 单片机处理后，通过 ESP32C3 模块发送至网络。用户在手机或电脑端打开对应的网页，无需身处装置现场，就能查看实时数据，且数据每秒更新。此外，网页端还能反馈电路通断状态，便于运维人员及时掌握电力线运行状况，若出现异常可迅速响应处理，提升电力线运维的便捷性与高效性。网页数据远程监测功能图如下图 5-2 所示。

图 5-2 网页数据远程监测功能图

5.3 通电数据监测功能测试

该基于 STM32 的电力线温度在线监测装置的通电数据监测功能，主要依靠多个硬件模块协同运作。温度传感器实时采集电力线温度，将温度信号转化为电信号并传输给 STM32 单片机；电能计量模块对电力线的电压和电流进行采样和计算，得出精确的电压、电流数值后传递给单片机。通电数据监测功能测试如下图 5-3 所示：

图 5-3 通电数据监测功能测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：

图 6-1 软件界面图

6.2 数据监测功能测试

该系统的数据监测获取功能通过多模块协同实现：电压、电流分别由 RV1、RV2 模块采集，温度由 DS18B20 温度传感器获取；采集到的电压（如 155.9V）、电流（如 6.90A）、温度（如 35.0℃）等数据，经 STM32 单片机处理后，同步在 OLED 显示屏和虚拟终端上实时显示，让用户可直观掌握系统的电压、电流、温度等关键参数，为设备的运行状态监测与后续控制提供数据支撑。数据监测功能图如下图 6-2 所示。

图 6-2 数据监测功能图

6.3 报警功能测试

该基于 STM32 的电力线温度在线监测装置的报警功能，是在温度传感器检测到电线温度超过设定阈值时触发。此时，系统不仅会通过 OLED 显示屏和虚拟终端显示超限信息，还会启动声光报警模块（蜂鸣器鸣叫），同时自动切断电力线电路（继电器动作），并将温度、电压、电流及电路通断状态等信息同步至网页端，实现本地与远程的双重报警提示，及时提醒用户电力线存在过热风险，保障电力系统安全运行。报警功能测试如下图 5-3 所示：

图 6-3 报警功能测试图