【正文】 機(jī)電與車輛工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 題 目： 基于單片機(jī)糧庫的 溫度檢測 系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 日 期： 1 目 錄 引言 ................................................................................................................................ 2 1. 概況與現(xiàn)狀分析 ....................................................................................................... 2 課題背景概況 .................................................................................................. 2 課題現(xiàn)狀分析及設(shè)計意義 .............................................................................. 3 2. 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 ............................................................................................... 4 硬件電路構(gòu)成及設(shè)計原理 .............................................................................. 4 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成 ................................................................................ 4 系統(tǒng)工作原理 ........................................................................................ 6 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) ................................................................................ 8 單片機(jī)的選擇 .................................................................................................. 8 單片機(jī)概述 ............................................................................................ 8 AT89S51 芯片的主要性能 ..................................................................... 9 AT89S51 芯片的引腳說明 ................................................................... 10 AT89S51 芯片的最小系統(tǒng)設(shè)計 ........................................................... 12 溫度傳感器的選擇 ........................................................................................ 13 溫度傳感器 DS18B20 的簡介 ............................................................ 14 DS18B20 的性能特點(diǎn) .......................................................................... 14 DS18B20 的管腳排列 .......................................................................... 15 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) .......................................................................... 15 DS18B20 的控制方法 .......................................................................... 16 DS18B20 的測溫原理 .......................................................................... 16 DS18B20 使用中的注意事項 .............................................................. 17 RS485 的通信設(shè)計 ....................................................................................... 18 串行通信的分類 .................................................................................. 18 串行通信的制式 .................................................................................. 19 串行通信的總線接口標(biāo)準(zhǔn) .................................................................. 19 RS485 的硬件設(shè)計 ............................................................................. 20 硬件系統(tǒng)設(shè)計概要 ........................................................................................ 22 糧庫分類及測溫點(diǎn)分布 ................................................................................ 24 3. 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 ..................................................................................................... 25 DS18B20 的流程圖 ........................................................................................ 25 系統(tǒng)主程序 .................................................................................................... 28 DS18B20 初始化子程序 ...................................................................... 28 DS18B20 讀寫子程序 .......................................................................... 29 DS18B20 定時顯示子程序 .................................................................. 29 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換子程序 .................................................................. 30 4. 溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計總結(jié) ......................................................................................... 30 致謝 ....................................................................................................................... 31 2 基于單片機(jī)糧庫的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 摘要： 本 論文 提出一種基于單片機(jī) 的糧庫溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計方案 ，該方案是利用溫度傳感器 DS18B20將 糧庫 內(nèi)溫度的變化，轉(zhuǎn)換為電壓變化輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其值由單片機(jī)處理， 并 控制數(shù)字顯示器，顯示 糧庫 內(nèi)的實(shí)際溫度。一旦該溫度值超過我們預(yù)先設(shè)定的上、下限，單片機(jī) 便啟動報警系統(tǒng)，進(jìn)而對溫度進(jìn)行控制。這種設(shè)計方案能對多點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時巡檢，各檢測單元能獨(dú)立完成各自功能，同時能夠?qū)囟冗M(jìn)行定時采集，測量結(jié)果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機(jī)串行口，通過 RS485 總線及通信協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)，進(jìn)行進(jìn)一步的存檔、處理。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、可維護(hù)性好。 關(guān)鍵詞 ： AT89S51。單總線技術(shù) 。DS18B20。RS485. 引言 在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里 ， 從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。自 18 世紀(jì)工業(yè)革命以來，工 業(yè) 發(fā)展與是否 能掌握溫度有著密切的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等行業(yè)，可以說幾乎 80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。溫度不但對于工業(yè)如此重要，在農(nóng)業(yè) 食品保存 中溫度的監(jiān)測與控制也有著十分重要的意義。 目前應(yīng)用于 糧食倉庫 的溫度檢測系統(tǒng)采用由模擬溫度傳感器 、 多路模擬開關(guān)、 A/D 轉(zhuǎn)換器及單片機(jī)等組成的傳輸系統(tǒng)。這種溫度采集系統(tǒng)需要在 糧庫 內(nèi)布置大量的測溫 工具， 才能把現(xiàn)場傳感器的信號送到采集卡上 ， 安裝和拆卸繁雜，成本也高。同時線路上傳送的是模擬信號，易受干擾和損耗 ,測量誤差也比較大，不利于控制者根據(jù)溫度變化及時做 出決定。在這樣的形式下，開發(fā)一種實(shí)時性高、精度高，能夠綜合處理多點(diǎn)溫度信息的測控系統(tǒng)就很有必要 。 1. 概況與現(xiàn)狀分析 課題背景概況 我國人多地少，人均占有耕地面積更少。因此，要改變這種局面，只靠增加耕地 面積 是不可能實(shí)現(xiàn)的，因此我們要另辟蹊徑 ，提高糧食存儲效率，減少糧食損失及浪費(fèi)，糧庫溫度檢測 技術(shù)就是其中一個好的方法。 隨著 糧庫溫度檢測技術(shù) 的普及， 糧庫 數(shù)量 的 不斷增多， 其 溫度控制便成為一個十分重要的課題。傳統(tǒng)的溫度 測量 是在 糧庫 內(nèi)部 使用 溫度計，通過讀取溫度值來知道內(nèi) 部 的實(shí)際溫度，然后根據(jù)現(xiàn)有溫度與額定溫 度進(jìn)行比較 ， 看溫度是否過高或過低。如果過高，就對 其 進(jìn)行降溫處理 。如果過低，就進(jìn)行升溫處理。這些操作都是在人工情況下進(jìn)行的，耗費(fèi)了大量的人力物力。現(xiàn)在，隨著國家經(jīng)濟(jì)的 3 快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高 ； 農(nóng)產(chǎn)品 ，也包括糧食種子的 存儲 越來越多，對于數(shù)量較多的 房庫 ，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。大型 糧庫 的建設(shè)對溫度檢測技術(shù)也提出了越來越高的要求。 自從 單片機(jī) 出現(xiàn)之后，它 在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等各測控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭。時下，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、遙控化、模糊控制化己成為世 界潮流，而這些高性能無一不是靠單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。采用單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo) [1]。 單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，成為自動化和各個測控領(lǐng)域中必不可少且廣泛應(yīng)用的器件，尤其在日常生活中也發(fā)揮越來越大的作用。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 和存儲 中經(jīng)常會遇到的問題。 因 此，本課題圍繞應(yīng)用于 糧食 （也包括糧食種子） 存儲的 溫度測控系統(tǒng) ， 展開應(yīng)用研究。 課題現(xiàn)狀分析及設(shè)計意義 隨著單片機(jī)和傳感 技術(shù)的迅速發(fā)展，自動檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化， 室內(nèi) 環(huán)境自動監(jiān)測控制方面的研究有了明顯的進(jìn)展，并且必將以其優(yōu)異的性能價格比，逐步取代傳統(tǒng)的溫度控制措施。但是，目前應(yīng)用于 糧庫 的溫度檢測系統(tǒng)大多采用模擬溫度傳感器、多路模擬開關(guān)