【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 需要。根據(jù)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，一般在單根測(cè)溫電纜上置入3—4個(gè)熱敏電阻，特別適合房式倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境。 熱敏電阻： (2)數(shù)字式溫度傳感器數(shù)字式溫度傳感器的種類也不少，但用于倉(cāng)庫(kù)檢測(cè)系統(tǒng)的溫度傳感器主要是美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的DS18B2O系列溫度傳感器，其溫度檢測(cè)范圍為55℃~+l25℃，檢測(cè)精度為℃。DS18B20采用lwire接口，封裝形式有PR35和8PIN SOIC兩種，倉(cāng)庫(kù)檢測(cè)系統(tǒng)中采用的是PR35封裝。DSl8B20采用9個(gè)位表示測(cè)溫點(diǎn)的溫度值，每個(gè)DSl8B20內(nèi)部都設(shè)置有一個(gè)單一的序列號(hào)，因此可以使多個(gè)DS18B20共存于同一根數(shù)據(jù)傳輸線上。DS18B20內(nèi)部分為4個(gè)部分：1)64位序列號(hào)；2)保存臨時(shí)數(shù)據(jù)的8字節(jié)片內(nèi)RAM；3)保存永久數(shù)據(jù)的2字節(jié)EEPROM；4）溫度傳感器。采用數(shù)字式溫度傳感器的倉(cāng)庫(kù)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與采用熱敏電阻倉(cāng)庫(kù)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)人致相同，只是用檢測(cè)單元替代了智能分機(jī)、擴(kuò)充接線器替代了溫度分線器。檢測(cè)單元與智能分機(jī)的區(qū)別在于沒有用于將溫度信號(hào)數(shù)字化的A/D轉(zhuǎn)換電路，取而代之的是1Wire總線與上層通信總線之間的通信轉(zhuǎn)換電路，如果系統(tǒng)選用了數(shù)字式濕度傳感器則檢測(cè)單元將完全由數(shù)字電路組成，而智能分機(jī)是由數(shù)字電路和模擬電路兩部分構(gòu)成的，這將使檢測(cè)單元的電路設(shè)計(jì)更為容易。采用DSl8B20溫度傳感器的倉(cāng)庫(kù)檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)溫電纜與熱敏電阻測(cè)溫電纜大不相同，該測(cè)溫電纜最多只需3根導(dǎo)線即可連接多個(gè)DSl8B20溫度傳感器。最為簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)是利用DS18B20可以通過數(shù)據(jù)線供電的特點(diǎn)，在測(cè)溫電纜中只放置兩根平行的細(xì)鋼絲繩即可連接多個(gè)DS18B20溫度傳感器，這樣不僅使測(cè)溫電纜的制造簡(jiǎn)便、成本下降，而且提高了測(cè)溫電纜的抗拉強(qiáng)度、便于溫度傳感器的更換。正是這些特點(diǎn)使得采用DS18B20溫度傳感器的倉(cāng)庫(kù)檢測(cè)系統(tǒng)更適用于高大糧倉(cāng)(諸如淺圓倉(cāng)、立筒倉(cāng))的應(yīng)用環(huán)境，可以解決高大倉(cāng)庫(kù)在不需重新安裝測(cè)溫電纜的情況下更換測(cè)溫電纜內(nèi)部的溫度傳感器以及改變溫度傳感器相對(duì)位置。 DS18B20簡(jiǎn)介集成式數(shù)字溫度傳感器DS1820的出現(xiàn)開辟了溫度傳感器技術(shù)的新領(lǐng)域，它利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量。 DS18B20的管腳排列圖DS18B20是美國(guó)DALLAS公司最新推出的一種可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，與DS1820相同，DS18B20也能夠直接讀取被測(cè)物體的溫度值它在電壓、特性及封裝方面都更具有優(yōu)勢(shì)，給了用戶更多的選擇，讓用戶可以更方便的構(gòu)建適合自己的測(cè)溫系統(tǒng)。DS18B20充分利用了單總線的獨(dú)特特點(diǎn)，可以輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，提供系統(tǒng)的抗干擾性，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便、而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。與DS1820相比，DS18B20的功能更強(qiáng)大些。它體積小，電壓使用范圍寬（3V5V），用戶還可以通過編程實(shí)現(xiàn)912位的溫度讀數(shù)，即具有可調(diào)的溫度分辨率，因此它的實(shí)用性和可靠性比同類產(chǎn)品更高。另外，DS18B20有多種封裝可選，如TO9SOIC及CSP封裝。，DS18B20只是一個(gè)數(shù)據(jù)輸入/輸出口，屬于單總線專用芯片之一。DS18B20工作時(shí)被測(cè)溫度值直接以“單總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。其內(nèi)部采用在板溫度測(cè)量專用技術(shù)，測(cè)量范圍為55℃~+125℃，在10℃~+85℃時(shí)，精度為℃。每個(gè)DS18B20在出廠時(shí)已具有唯一的64位序列號(hào)，因此一條總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)DS18B20，而不會(huì)出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。另外用戶還可自設(shè)定非易失性溫度報(bào)警上下限值TH和TL（掉電后依然保存）。DS18B20在完成溫度變換后，所測(cè)溫度值將自動(dòng)與存儲(chǔ)在TH和TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較，如果測(cè)溫結(jié)果高與TH或低于TL，DS18B20內(nèi)部的告警標(biāo)志就會(huì)被置位，表示溫值超出了測(cè)量范圍，同時(shí)還有報(bào)警搜索命令識(shí)別出溫度超限D(zhuǎn)S18B20。，它包括一個(gè)暫存RAM和一個(gè)非易失性可擦除。 DS18B20內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖其中暫存存儲(chǔ)器作用是在單線通信時(shí)確保數(shù)據(jù)的完整性，它包括8個(gè)字節(jié)，頭兩個(gè)字節(jié)表示測(cè)得的溫度讀數(shù)，數(shù)據(jù)格式如下：S=1時(shí)表示溫度為負(fù)，S=0時(shí)表示溫度為正，其余低于以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示，℃。溫度/數(shù)字對(duì)應(yīng)關(guān)系如上表所示。DS18B20內(nèi)部暫存存儲(chǔ)器的第5個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器，它主要用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。字節(jié)結(jié)構(gòu)如下：其中、用于設(shè)置分辨率。 DS18B20的硬件連接DS18B20與單片機(jī)的接口極其簡(jiǎn)單，只需將DS18B20的信號(hào)線與單片機(jī)的一位雙向端口相連即可。（a）所示。此時(shí)應(yīng)注意將VDD、DQ、GND三線焊接牢固。另外也可用兩個(gè)端口，即接收口與發(fā)送口分開，這樣讀寫操作就分開了，不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)的問題。（b）所示。此圖是采用寄生電源方式，將DS18B20的VDD和GND接在一起。如若VDD脫開未接好，傳感器將只送+℃的溫度值。一般測(cè)溫電纜線采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對(duì)接地線與信號(hào)線，另一對(duì)接VDD和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 DS18B20與單片機(jī)的接口4 溫度監(jiān)控的系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的倉(cāng)庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要有以下幾部分：溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)采集部分，LED數(shù)碼管顯示電路、報(bào)警及控制輸出部分、單片機(jī)及按鍵電路設(shè)計(jì)等幾個(gè)部分，下面分別加以介紹 溫度檢測(cè)部分溫度傳感器有很多種，如熱敏電阻，熱電偶，PN結(jié)，半導(dǎo)體溫度傳感器等。這里選用單總線數(shù)字輸出的集成半導(dǎo)體溫度傳感器DS18B20，其特點(diǎn)：獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊；測(cè)溫范圍－55℃～＋125℃，℃；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS1820可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫；工作電源:3～5V/DC。，由溫度傳感器DS18B20采集被控對(duì)象的實(shí)時(shí)溫度，提供給AT89C51的I/O口作為數(shù)據(jù)輸入。在本次設(shè)計(jì)中我們所控的對(duì)象為倉(cāng)庫(kù)的溫度。 溫度傳感器電路 LED數(shù)碼管顯示電路顯示器分為數(shù)碼管和液晶顯示，我所采用是的數(shù)碼管顯示，其外形和引腳如下圖所示： 數(shù)碼管外形和引腳圖 LED數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個(gè)8字加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)）而作為一個(gè)引腳，就叫共陽機(jī)極數(shù)碼管；相反的，就叫共陰的（如下圖所示）那么應(yīng)用時(shí)這個(gè)腳就分別的接VCC和GND。再把多個(gè)這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。 共陰極和共陽極數(shù)碼管內(nèi)部電路 基于單片機(jī)的倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)采用7段LED數(shù)碼管顯示，這里采用6個(gè)數(shù)碼管顯示溫度，兩位顯示設(shè)定的最高溫度、兩位顯示設(shè)定的最低溫度、兩位顯示倉(cāng)內(nèi)的當(dāng)前溫度。 6位共陽極數(shù)碼管采用掃描形式工作，其8個(gè)數(shù)據(jù)為接在單片機(jī)灌電流驅(qū)動(dòng)能力最大的PO口，AT89C51單片機(jī)的P0口的每一個(gè)I/O都能能吸收8個(gè)TTL邏輯器件的輸入漏電流，算下來能驅(qū)動(dòng)約10mA。能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的8個(gè)數(shù)據(jù)陰極。6位共陽極數(shù)碼的6個(gè)陽極采用6個(gè)PNP三極管9012驅(qū)動(dòng)。 6個(gè)I/O口控制。 數(shù)碼管顯示電路 報(bào)警及控制輸出部分當(dāng)倉(cāng)內(nèi)溫度超過最高溫度時(shí)，啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)并報(bào)警；當(dāng)倉(cāng)內(nèi)溫度低于最低溫度時(shí)，發(fā)出報(bào)警。這就需要報(bào)警電路及輸出模塊。聲音報(bào)警電路通過驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲實(shí)現(xiàn)，當(dāng)其接通5V的電壓會(huì)發(fā)出蜂鳴叫聲。，NPN型三極管8050驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，當(dāng)單片機(jī)I/O口輸出高電平時(shí)蜂鳴器發(fā)聲此外，控制加熱棒的控制信號(hào)同樣由單片機(jī)輸出，經(jīng)過三極管Q3驅(qū)動(dòng)繼電器J1， J1 具有兩對(duì)常開和常閉接點(diǎn)，利用其常開接點(diǎn)串到加熱棒的控制回路中，可以實(shí)現(xiàn)加熱棒的控制。電路中二極管D1為續(xù)流二極管， 繼電器線圈在通過電流時(shí)，會(huì)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電流消失時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)對(duì)電路中的三極管Q3產(chǎn)生反向電壓。當(dāng)反向電壓高于Q3 的反向擊穿電壓時(shí)，會(huì)把三極管成損壞。續(xù)流二極管并聯(lián)在線圈兩端，當(dāng)流過線圈中的電流消失時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉。從而保護(hù)了電路中的三極管的安全。 聲音報(bào)警電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對(duì)51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。前面已經(jīng)提到單片機(jī)選用AT89C51。 單片機(jī)最小系統(tǒng)(1)時(shí)鐘電路 AT89S51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。（a）所示，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。（b）所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。（a）內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （b）外部方式時(shí)鐘電路片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。(2)復(fù)位及復(fù)位電路 ①?gòu)?fù)位操作復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表41所示。表41 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)②復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。 復(fù)位信號(hào)的電路邏輯圖上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的， (a)所示。這佯，只要電源VCC的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC電源接通而實(shí)現(xiàn)的，(b)所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，(c)所示。（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。（a）上電復(fù)位方式。 按鍵電路設(shè)計(jì)，單片機(jī)AT89S51的時(shí)鐘引腳外接12M晶振，作為單片機(jī)工作的時(shí)鐘，EA端接高電平，表示使用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。RST引腳接了上電復(fù)位電路，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，上電復(fù)位電路會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平脈沖信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位。 單片機(jī)及鍵盤電路電路圖鍵盤是標(biāo)準(zhǔn)的輸入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)鍵盤有兩種方案：一是采用現(xiàn)有的一些芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描，如8279, CH451, LMC9768等，還有就是用軟件實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描。使用現(xiàn)成的芯片可以節(jié)省CPU的開銷，但增加了成本，而用軟件實(shí)現(xiàn)具有較強(qiáng)的靈活性，也只需要很少的CPU開銷，可以節(jié)省開發(fā)成本。本文便使用軟件實(shí)現(xiàn)鍵盤的掃描。常見的鍵盤可分為獨(dú)立按鍵式鍵盤和行列掃描式鍵盤。獨(dú)立按鍵式鍵盤