【正文】 ...................................................... 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)的實際溫度。 關(guān)鍵詞 ： AT89S51。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。 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)。 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。如果過高，就對 其 進(jìn)行降溫處理 。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。 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。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)、 A/D 轉(zhuǎn)換器及單片機(jī)等組成的 檢測 系統(tǒng) ， 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。這些測控對象所用的芯片都由該公司提供。該系統(tǒng)能夠?qū)?糧庫 內(nèi)的溫度進(jìn)行采集，利用溫度傳感器將溫度的變化，變換成電流的變化，再轉(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，最后由單片機(jī)去控制數(shù)字顯示器，顯示實際溫度，同時通過比較，對 糧庫 內(nèi)的溫度是否超過溫度限制進(jìn)行分析 。這種溫度測控系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè) 產(chǎn)品 的 存儲 ，實現(xiàn)對溫度的實時 監(jiān)控 ，是一種比較智能、經(jīng)濟(jì)的方案，適于大力推廣，以 提高農(nóng)副產(chǎn)品的存儲質(zhì)量，以便 帶來 更 好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 圖 21 系統(tǒng)原理圖 5 圖 22系統(tǒng)電路原理圖 溫度傳感器的作用是采集糧庫內(nèi)的溫度，并進(jìn)行判斷和顯示。用戶還可自設(shè)定非易失性溫度報警上下限值，并可用報警搜索命令識別溫度超限的 DS18B20。串口通信的作用是把單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)送到計算機(jī) 里，起到傳輸數(shù)據(jù)的作用。因此， RS485 可用于距離 1200m，速度為 1O0kb/s 的高速通訊。整個系統(tǒng)以 AT89S51單片機(jī)為主機(jī)，其他設(shè)備為從設(shè)備。本系統(tǒng)通過單總線可以掛接很多個智能溫度傳感器 DS18B20，用于糧庫內(nèi)不同地方的溫度測量和控制。當(dāng)采集的溫度值低于下限報警溫度值時，系統(tǒng)又發(fā)出報警，并同時起動制熱設(shè)備，使糧庫內(nèi)的溫度上升，當(dāng)溫度上升到一定的程度，即高于下限復(fù)位值時，立即關(guān)閉制熱設(shè)備，使制熱設(shè)備停止工作，從而溫度值維持在一定的范圍內(nèi)。當(dāng)單片機(jī)發(fā)現(xiàn)溫度傳感器 DS18B20 采集到糧倉內(nèi)的實際溫度超過溫度限制時，便讓控制開關(guān) DS2405 去開啟聲光報警器報警，同時開啟空調(diào)機(jī)工作。由單總線上的數(shù)據(jù)作為開關(guān)信號，控制漏極開路輸出端的通斷狀態(tài)。三種封裝形式 :TO 一 92 三腳塑封 。 在溫度檢測系統(tǒng)的原理圖中，每個與單總線直接相連的測控對象的機(jī)構(gòu)芯片內(nèi)均有一個 64 位 (bit)的 ROM，其中存有 48位 (hit)二進(jìn)制編碼的序列號，稱之為身份證，以確保芯片掛接在總線上可以被識別出來，這是在單總線上實現(xiàn)定位和尋址通信的關(guān)鍵所在。 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)概述 單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，又稱微控制器，嵌入式微控制器等 [8]，屬于第四代電子計算機(jī)。 3)控制功能強(qiáng)。 單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。以MCS51 技術(shù)核心為主導(dǎo)的單片機(jī)已成為許多廠家、電氣公司競相選用的對象，并以此為基核，推出許多與 MCS51 有極好兼容性的 CHMOS 單片機(jī)，同時增加了一些新的功能 ,因此，在本課題設(shè)計的溫度檢測系統(tǒng)中，采用單片機(jī)實現(xiàn)溫度的控制。 此外， AT89S51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。主控模塊采用單片機(jī)最小系統(tǒng)是由于 A T89S51 芯片內(nèi)含有 4 k 的 E2PROM ,無需外擴(kuò)存儲器 ,電路簡單可靠 ,其時鐘頻率為 0～ 24 MHz 。掉電方式何在 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件 工作直接到一個硬件復(fù)位 。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。 表 27 P1口的第二功能列表 引腳號 第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） 11 MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2的輸出緩沖級可驅(qū)動 4個 TTL 邏輯門電路。） P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能， P3口的第二功能如下表。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。該位禁位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。 EA/VPP：外部訪問允許。 Flash 存儲器編程時 ,該引腳加上＋ 12V 的編程電