糧倉多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計

1、濟南鐵道職業(yè)技術學院 畢業(yè)論文題 目： 糧倉多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 系 別：電氣工程系專 業(yè)：電氣自動化班 級：學生姓名： 指導教師：完成日期： 摘 要目前許多場合都要對溫度進行控制。如倉庫，不同的儲藏室儲存物品的溫度都不同；再比如醫(yī)院，為了使病人的治療效果最好，需要對每一個病房的溫度進行控制。該文研究的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Χ鄠€位置的溫度進行設置、檢測，根據(jù)溫度設置值與檢測值來控制調(diào)溫設備運轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)溫度。 目錄 1引言. 1 設計要求. 41.1 監(jiān)控要求. 41.2 受控對象的數(shù)學模型. 42 系統(tǒng)的硬件配置. 42.1 單片機和系統(tǒng)總線. 4 AT89S51單片機  歷

2、史版本AT89S51單片機-主要特性 AT89S51具有如下特點：40個引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLC

3、C等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。8031CPU與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán))全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz三級程序存儲器保密鎖定128*8位內(nèi)部RAM32條可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器6個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路AT89S51單片機-管腳說明 VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入

4、口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)

5、據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（

6、記時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。I/O口作為輸入口時有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個三角形表示的就是輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作這是由硬件自動完成的不需要我們操心1然后再實行讀引腳操作否則就可能讀入出錯為什么看上面的圖如果不對端口置1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0Q端為0Q

7、為1加到場效應管柵極的信號為1該場效應管就導通對地呈現(xiàn)低阻抗,此時即使引腳上輸入的信號為1也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的1信號讀入后不一定是1若先執(zhí)行置1操作則可以使場效應管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實現(xiàn)正確的讀入由于在輸入操作時還必須附加一個準備動作所以這類I/O口被稱為準雙向口89C51的P0/P1/P2/P3口作為輸入時都是準雙向口接下來讓我們再看另一個問題從圖中可以看出這四個端口還有一個差別除了P1口外P0P2P3口都還有其他的功能RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用

8、于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA

9、/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。AT89S51單片機-相關詞條 AT89C51單片機 AT89S52單片機 AT89C2C7920.htm2.2 硬件介紹. 53 糧倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)的組成框圖. 104 糧倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及總述. 125 糧倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計. 13

10、5.1 單片機糧倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖135.2 單片機監(jiān)控流程圖. 145.3 糧倉溫度變換程序模塊. 145.4 糧倉溫度非線性轉(zhuǎn)換程序模塊. 156 通信協(xié)議的設計. 176.1 軟件設計. 17 通信協(xié)議概述. 176.2 通信協(xié)議說明. 18信號幀分類. 18信號幀格式. 18 通信協(xié)議處理流程. 196.3 PC 上位機的軟件設計. 22C軟件設計方法的選擇. 22C軟件通信方式的選擇. 22具體實現(xiàn)方法. 246.4 單片機軟件設計. 27波特率. 276.5 通信協(xié)議設計結(jié)論. 28通信可靠性分析. 28通信速度分析. 287 Protel99設計原理圖. 308 硬件電路板

11、的制作. 339 設計總結(jié). 35謝 辭. 36參考文獻. 37附 錄1 381 引言設計題目：糧倉溫度智能監(jiān)控系統(tǒng) 我選擇8031單片機 AD590溫度傳感器 ，HS1100/HS1101濕度傳感器，技術參數(shù) 溫度檢測范圍 ： -30-+50 測量精度 ： 0.5 濕度檢測范圍 ： 10%-100%RH 檢測精度 ： 1%RH 顯示方式 ： 溫度：四位顯示 濕度：四位顯示 報警方式 ： 三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警 多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計l 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及功能     本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，為了滿足多通道數(shù)據(jù)采集和處理，系統(tǒng)采用了一臺上位機和多個下位機的集

12、總式結(jié)構(gòu)。上位機采用AT89S51單片機，下位機采用AT89C2051單片機。上位機與下位機之間采用RS 485總線通信。其中上位機系統(tǒng)配置液晶顯示屏、按鍵。按鍵用于調(diào)整各個點的預置溫度和系統(tǒng)時間，查詢各個點的預置溫度值、實際溫度值以及調(diào)溫設備運行情況，輸入下位機的控制信息。液晶顯示屏用于顯示系統(tǒng)時間，以及各點的預置溫度值、實際溫度值和調(diào)溫設備運行情況，如1 min內(nèi)沒有任何操作，則液晶顯示屏上開始循環(huán)顯示各個點的實際溫度值、預置溫度值以及調(diào)溫設備運轉(zhuǎn)情況，每一個點的數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示的時間是8 s。下位機負責溫度采集和控制調(diào)溫設備運轉(zhuǎn)，溫度傳感器采用DSl8820。上位機首先將預置溫度值發(fā)送

13、到下位機，下位機將實際溫度與預置溫度進行比較后輸出調(diào)溫設備控制信號，并將實際溫度與調(diào)溫設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)送到上位機。2 硬件電路設計21 下位機電路設計    下位機電路主要由三部分構(gòu)成：溫度采集電路、RS 485總線接口電路、調(diào)溫設備的控制電路，其電路原理圖如圖2所示。211 溫度采集電路    溫度傳感器采用DSl8820，其是一種單總線智能型溫度傳感器，只有三線接口，分別為地線、數(shù)據(jù)線、電源線。DSl8820輸出信號為數(shù)字信號，處理器與DSl8820通過數(shù)據(jù)線來完成雙向通信，因此采用DSl8820使得電路十分簡單。溫度變換功率可以來

14、源于外電源，也可以來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DSl8820供電。DSl8820的電壓范圍為+3O+55 V，測溫范圍為一55+125，固有的測溫分辨率為O5，最高精度可達0067 5，最大的轉(zhuǎn)換時間為200 ms。一條總線上面可以掛接多個Dsl8820實現(xiàn)多點測溫。本系統(tǒng)中每臺下位機只接一個DSl8820。    采用單片機的P37口與DS18820進行通信，采集溫度信號，由于其是雙向通信，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是開漏，所以在總線上要加一個10。k上拉電阻。212 RS 485總線接口電路    本系統(tǒng)上位機與下位機之間采用RS 48

15、5總線通信，其通信距離可達1 200 m?？偩€驅(qū)動芯片采用MAX485，RO接單片機的RXD，DI接TXD，MAX485芯片的發(fā)送和接收功能轉(zhuǎn)換由芯片的RE，DE端控制。DE=1時，MAX485處于發(fā)送狀態(tài)；RE=O，DE=0時，芯片處于接收狀態(tài)。將RE，DE接在單片機的一根口線P34上。    在上電復位時，為了避免分機咬總線的情況，總線上的各分機應處于接收狀態(tài)。而在上電復位時，單片機各端口處于高電平狀態(tài)，硬件電路穩(wěn)定也需要一定的時間，則可能向總線發(fā)送信息，為了避免這種情況，將P34口接一個74HCl4反相器，使MAX485上電時處于接收狀態(tài)。另外在數(shù)據(jù)傳輸之前

16、，先要通過一個低電平起始位實現(xiàn)握手，給R0外接10 k上拉電阻，防止干擾信號誤觸發(fā)產(chǎn)生負跳變，使單片機進入接收狀態(tài)?？偩€上面掛接多個分機，其中任何一只芯片故障就可能將總線“拉死”，因此在MAX485的A，B口線與總線之間各串接一只20的電阻實現(xiàn)總線隔離。如果是最后一臺分機，則在差分端口A，B之間接120 的平衡匹配電阻，減少由于不匹配而引起的反射，并且能夠吸收噪聲，抑止干擾，保證通信質(zhì)量。注意不能在中間分機節(jié)點上并接平衡匹配電阻。213 輸出控制電路    上位機向下位機發(fā)送命令和預置溫度，下位機接收到之后，解析命令，并將預置溫度與實際溫度比較，根據(jù)命令和比較結(jié)果

17、，利用P35口控制調(diào)溫設備。當P35輸出低電平時，U1導通發(fā)光，使晶體管導通，從而T1導通，驅(qū)動繼電器K工作，使調(diào)溫設備導通工作。當P35為高電平時，U1不導通，晶體管不導通，T1也截止，繼電器不通電，調(diào)溫設備不工作。22 上位機電路    上位機電路包括RS 485總線接口電路、鍵盤電路和液晶顯示電路。其中總線接口電路與下位機總線接口電路基本一致。其電路原理圖如圖3所示。下面介紹鍵盤電路和顯示電路。 221 鍵盤電路    上位機電路中提供6個按鍵用于溫度設置、溫度查詢、系統(tǒng)時間設置、工作待機設置。它們是“ONOFF”鍵、“+”鍵、

18、“”鍵、“SET”鍵、“ENQ”鍵、“TIME”鍵，分別與AT89S51的P20，P21，P22，P23，P24，P25相連?！癝IET”鍵用于選擇下位機，之后可按“ONOFF”鍵使對應的下位機工作待機，也可按“+”，“一”鍵給該分機設置預置溫度?！癊NQ”鍵用于查詢下位機的預置溫度、實際溫度值和調(diào)溫設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)。設置系統(tǒng)時間需先按“TIME”鍵選擇時或分，然后利用“+”，“一”鍵設置系統(tǒng)時間。222 顯示電路    上位機系統(tǒng)采用16×2字符型液晶模組(LCM)，其為按鍵操作提供可視化依據(jù)，內(nèi)部集成了LCD控制器、LCD驅(qū)動器、LCD顯示裝置。LCM與

19、單片機的接口電路比較簡單，單片機的P1口接LCM的數(shù)據(jù)總線，P35，P36，P37用于控制LCM。LCM的第一行顯示系統(tǒng)時間，第二行顯示分機的設置溫度、實際溫度和工作狀態(tài)。如果在1 m內(nèi)沒有任何操作，則液晶顯示屏上開始循環(huán)顯示各個點的實際溫度值、預置溫度值以及工作狀態(tài)，每一個點的數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示的時間是8 s。3 RS 485通信協(xié)議    為實現(xiàn)上位機與多臺下位機通信可靠穩(wěn)定，上位機與下位機通信波特率都為9 600 bs，通信方式均為串行工作方式3，每幀通信數(shù)據(jù)包括1個起始位，1個停止位，8個數(shù)據(jù)位，1個奇校驗位。通信模式采用主從方式，上位機為主機，下位機為從

20、機，主機地址為1，從機地址是2，3，4，；主機與從機之間采用一問一答方式，從機之間不能相互通信。每個上行下行的數(shù)據(jù)包的字節(jié)個數(shù)都是一樣的，從機收到數(shù)據(jù)包后向主機回復一個數(shù)據(jù)包。每個數(shù)據(jù)包長度為4 B，下行數(shù)據(jù)包格式：地址信息(1 B)、命令信息(1 B)、溫度設置值(1 B)、檢驗碼(1 B)；上行數(shù)據(jù)包格式：主機地址信息(1 B)、命令應答信息(1 B)、實測溫度值(1 B)、檢驗碼(1 B)。命令信息和命令應答信息就是指從機的工作狀態(tài)。    主機采用輪詢方式訪問各從機，在發(fā)出指令后，主機進入查詢狀態(tài)，等待從機應答。從機不斷查詢總線，如主機訪問地址與從機地址相

21、符，并且校驗通過，則執(zhí)行指令，并保存設置溫度值，然后將相關信息以上行數(shù)據(jù)包格式發(fā)回主機。如不是本機地址或校驗碼錯誤，則丟棄指令及數(shù)據(jù)。傳輸過程中的誤碼校驗采用校驗和的方式，即先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包的所有字節(jié)相加，然后截短到一個字節(jié)長度。4 系統(tǒng)軟件設計41 下位機程序設計    下位機程序主要包括DSl8820傳感器溫度采集子程序、串行通信子程序、輸出控制子程序。主程序循環(huán)調(diào)用溫度采集子程序和輸出控制子程序，利用串行中斷來接收上位機發(fā)送的信息并回復主機(上位機)，接收數(shù)據(jù)包的長度是4 B，發(fā)送數(shù)據(jù)包的長度也是4 B。其串行中斷接收發(fā)送程序流程圖如圖4所示。42 上位機

22、程序設計    上位機程序主要包括鍵盤掃描子程序、串行通信子程序、液晶顯示子程序。    利用T0產(chǎn)生50 ms定時中斷來進行時間換算、實時更新液晶顯示屏上的信息；在主程序中利用循環(huán)來查詢按鍵、向下位機發(fā)送數(shù)據(jù)；利用串行中斷來接收下位機的回復數(shù)據(jù)。上位機接收數(shù)據(jù)過程與下位機接收數(shù)據(jù)過程一樣，其主程序流程圖如圖5所示。系統(tǒng)采用一問一答的通信方式，上位機是主機，在向從機(下位機)發(fā)送完數(shù)據(jù)之后要調(diào)用延時程序等待從機的回復。5 結(jié) 語    該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多點溫度檢測控制，操作方便，配置簡單，有效地節(jié)省了人力物

23、力，實現(xiàn)自動化，具有通用性，可用于多種場合，具有很好的實用價值。51單片機溫度控制與測量2009-06-01 12:46本裝置的功能是對溫度進行實時監(jiān)控與控制。由溫度傳感器DS18B20對溫度進行采樣和轉(zhuǎn)換送入單片機，并與設定的報警溫度上下限值進行比較，通過LCD顯示出來。如果實際溫度超過設定的上下限值，一方面由LCD顯示信息，并發(fā)出報警聲；另一方面自動控制繼電器（RELAY）接通或斷開，從而控制加熱源的開與斷，達到對溫度進行實時控制電路圖閱讀全文>>類別：程序設計 | 評論(4) | 瀏覽(706 )  單片機簡單時鐘設計2009-06-01 12:17電路本畢業(yè)設計設

24、計了一個寬量程多點智能化的糧倉溫濕度監(jiān)測應用系統(tǒng)。隨著科學技術的日新月異，人類社會取得了長足的進步！在居家生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境中的濕度和溫度進行測量及控制。本系統(tǒng)采用技術成熟的SHT11芯片作為測量濕度和溫度的傳感器。SHT11是內(nèi)部集成 C總線接口的單片全校準數(shù)字式新型相對濕度和溫度傳感器。SHT11具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標定、免外圍電路及全互換的特點。SHT11全量程標定，并且可以二線數(shù)字輸出。SHT11的濕度測量范圍為0100%Rh，溫度測量范圍為-40+123.8，濕度測量精度為±3.0%Rh，溫度測量精度為±0.

25、4，響應時間<4s;內(nèi)部自帶信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路?？刂葡到y(tǒng)芯片采用技術成熟，功能強大、價位低廉大眾化的AT89C51單片機。LED顯示電路,聲光報警電路都由AT89C51單片機控制。同時設計了能給系統(tǒng)提供穩(wěn)定工作電壓的電源電路。為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能，對濕度、溫度的檢測采用了硬件抗干擾和軟件抗干擾的綜合方法。硬件采抗干擾措施采用集成看門狗芯片DS1232，它使系性能得到了改善。最后設計了系統(tǒng)各個功能部分的軟件程序。在設計中，對誤差產(chǎn)生的原因也進行了一些理論上的分析，并證明了這種設計方案是可行的。由本設計課題做成的溫濕度檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、量程寬，具有較高的可靠性、安全性

26、及實用性。 關鍵詞：單片機 SHT11溫濕度傳感器 C總線接口第一章 緒論1.1 課題背景與應用意義   溫濕度與糧食品質(zhì)的關系   檢測溫濕度的意義1.2 國內(nèi)外發(fā)展趨勢1.3 系統(tǒng)主要性能指標1.4 主要工作任務1.5本章小結(jié)第二章 系統(tǒng)方案選擇和工作原理2.1 系統(tǒng)概述2.2 系統(tǒng)設計方案選擇2.3 系統(tǒng)工作原理2.4 本章小結(jié)第三章 系統(tǒng)硬件設計3.1 AT89C51構(gòu)成的最小系統(tǒng)   晶振回路   復位電路3.2 溫濕度傳感器的選擇    溫濕測量相關概念 

27、;   溫濕度傳感器的選擇    SHT11的傳輸特性    3.2.4 C總線簡介3.3 溫濕度測量回路的設計3.4 顯示電路的設計    LED兩種接法    LED兩種顯示方法3.5 報警電路設計3.6 電源電路設計第四章 系統(tǒng)軟件設計4.1 主程序的設計4.2 C模塊程序設計4.3 LED顯示程序設計4.4 報警電路程序設計4.5 本章小結(jié)第五章 系統(tǒng)的抗干擾措施5.1 硬件抗干擾措施5.2 軟件抗干擾措施5.3 本章小結(jié)第六章 總結(jié)附錄A 系統(tǒng)原

28、理圖附錄B 系統(tǒng)程序補充多點溫度監(jiān)控具有重要的現(xiàn)實意義。例如,在糧倉需要對糧食進行多點溫度監(jiān)控,以避免糧食的腐爛和變質(zhì);在造紙、紡織等行業(yè)中,需要測量旋轉(zhuǎn)滾筒表面的多點溫度。但在傳統(tǒng)的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)中大都采用模擬溫度傳感器(例如AD590）一般經(jīng)前端放大、A/D 變換和數(shù)據(jù)修正等過程。經(jīng)實踐應用分析發(fā)現(xiàn):傳統(tǒng)電路設計上存在電源干擾、濾波不可靠,線路過于復雜、無屏蔽措施等不可靠因素。而采用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 可將溫度直接轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號供微機處理,而且在單總線上可以掛多片DS18B20,微機只需一根端口線就能與多片DS18B20 進行通行。因此,由單片機和DS18B20 構(gòu)成

29、的分布式多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)改變傳統(tǒng)的溫度采樣模式,具有可靠性高、線路簡單、測量精度高、功能便于擴展等優(yōu)點。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)原理 糧食在儲藏期間,由于受環(huán)境、氣候和通風條件等因素的變化，糧倉內(nèi)溫度或濕度會發(fā)生異常，這極易造成糧食的霉爛、或發(fā)生蟲害。那么針對糧食儲藏的特殊性，我們選擇了糧倉內(nèi)的溫度和濕度作為主要監(jiān)測參數(shù)，把糧蟲發(fā)生情況作為輔助參數(shù)。 整個監(jiān)測系統(tǒng)由上位管理主機（HOST）、USB/CAN轉(zhuǎn)換器和多個智能節(jié)點組成。節(jié)點的數(shù)量由大型倉庫里的糧庫數(shù)量決定，一般在采用標準幀進行CAN通信時，節(jié)點不超過110個；采用擴展幀CAN進行CAN通信時，節(jié)點數(shù)量原則上無限制。整個監(jiān)測網(wǎng)絡采用總線式拓撲結(jié)構(gòu)

30、，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。 上位管理機采用PC機，主要完成整個監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)的參數(shù)設置、糧庫的狀態(tài)查詢、數(shù)據(jù)處理、糧情分析、超限實時報警和報表打印等功能。下位智能節(jié)點由單片機、數(shù)據(jù)采集電路和CAN通控制驅(qū)動電路構(gòu)成。 下位機不僅要實時監(jiān)測本糧庫內(nèi)各個測試點的溫度、濕度和糧蟲發(fā)生情況，并保存和顯示結(jié)果，還要負責接收上位管理機的命令，根據(jù)上位機的要求上傳數(shù)據(jù)。 USB/CAN轉(zhuǎn)換器負責將上位機通過USB口輸出的命令轉(zhuǎn)換成CAN總線數(shù)據(jù)格式后，再下傳到CAN總線；或者將下位機通過CAN總線上傳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB數(shù)據(jù)格式后，再送到PC機。2 下位機硬件電路結(jié)構(gòu) 下位機以單片機AT89S52為核心，通過擴

31、展顯示電路、數(shù)據(jù)采集電路和CAN通信模塊構(gòu)成一個完整硬件體系，如圖2所示。21 數(shù)據(jù)采集電路 數(shù)據(jù)采集電路由溫度采集電路、濕度采集電路和糧蟲檢測電路構(gòu)成。溫度檢測采用Dallas公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它不僅能直接輸出串行數(shù)字信號，而且具有微型化、低功耗、高性能、易于微處理器連接和抗干擾能力強等優(yōu)點。DS18B20數(shù)字溫度傳感器對于實測的溫度提供了9-12位的數(shù)據(jù)和報警溫度寄存器，它的測溫范圍為-55+125，其中在-10+85的范圍內(nèi)的測量精度為±0.5。由于每個DS18B20有唯一的一個連續(xù)64位的產(chǎn)品號，所以允許在一根電纜上連接多個傳感器，以構(gòu)成大型溫度測

32、控網(wǎng)絡。圖2電路中，設計了兩條測溫單總線，每條單總線用一只場效應管提供電源，每條總線上可并聯(lián)十幾只數(shù)字溫度傳感器DS18B20。 濕度檢測采用濕度傳感器HIH3610和DS2438組合模塊。HIH-3610是美國Honeywell公司生產(chǎn)的相對濕度傳感器，該傳感器具有精度高、響應快速、高穩(wěn)定性、低溫漂、抗化學腐蝕性能強及互換性好等優(yōu)點。HIH-3610采用熱固聚酯電容式傳感頭，在芯片內(nèi)部集成了信號處理功能電路，可以完成將相對濕度值變換成電容值，再將電容傳轉(zhuǎn)換成線性的電壓輸出。因此它輸出的模擬濕度信號，不能直接送單片機處理，必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換。DS2438也是Dallas公司的單總線器件，具有A/D功能。HIH3610和DS2438可以組合在一起，構(gòu)成單總線數(shù)字濕度傳感器模塊。 糧蟲檢測器，當檢測到糧食蟲害發(fā)生時，糧蟲檢測器輸出負脈沖，送微處理器記數(shù)和處理。系統(tǒng)采用一個8輸入與非門，可帶8臺糧蟲檢測器。22 顯示電路 顯示電路和微控制器的連接采用I2C總線，由于AT89S52單片機內(nèi)部沒有集成I2C總線模塊，故采用軟件模擬的方法實現(xiàn)I2C通訊。顯示驅(qū)動器采用具有I2C總線的器件SAA1064，可動態(tài)驅(qū)動4位8段LED顯示器。它內(nèi)部具有顯存和自動刷新功能，可免去微控制器