【正文】 圖 42 DS18B20 采用寄生電源的電路圖 單片機 89C51 為本系統(tǒng)的核心 單片機是把 微機主要部分都集成在一個芯片上的單芯片微型計算機。采用寄生電源供電方式時 VDD和 GND 端均接地。單片機端口接單片機總線，為保證在有效的 DS1820 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET管來完成對總線的上拉 。 DS1820 與單片機接口電路 DS1820可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS1820的 1管腳接地， 2腳作為信號線接單片機的 I/O口，電源與數(shù)字輸入管腳間需接一個 的電阻， 3管腳接電源，如圖 41所示。 (4) 在 DS1820 測溫程序設計中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號，一旦某個 DS1820 接觸不好或斷線，當程序 讀該 DS1820 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當單總線上所掛DS1820 超過 8 個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。在使用 PL/M、 C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 DS1820 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。采用這種 DS1820 尋址技術(shù)，使系統(tǒng)硬件電路更加簡單。在系統(tǒng)啟動之時，可以通 過按鍵設置各點溫度的上限值和下限值，當某點溫度超過設置值時，報警器開始報警，從而實現(xiàn)了對各點溫度實時監(jiān)控。系統(tǒng)主要由溫度傳感器、液晶顯示電路、鍵盤、報警電路組成，電路圖如附錄 XXXX 一所示。 表 31 糧溫為 10176。在西班牙的一個碾米廠 ,采用機械制冷低溫儲藏稻谷后提高整米率 20 % 。對于稻谷 ,最適合的碾磨水分是 15 %左右 ,但常溫下稻谷儲藏的安全水分是 13. 5～ 14 % ,加工前需進行人工增濕 , 使稻谷易于 東北 大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 產(chǎn)生爆腰 ,碾磨的整米率下降。 （ 3） 因為霉菌等微生物喜溫 ,所以低溫儲糧使霉菌的活動基本停止 ,可有效地防止糧食發(fā)生霉變。因此低溫儲藏可以避免糧食遭受蟲害而造成的損失。 C 時 ,害蟲的繁殖和活動就基本停止 ,糧溫降至 10176。 C 時儲藏少 4 倍和 15 倍。 C時儲藏 ,由于呼吸產(chǎn)生的干物質(zhì)損失要比在 20176。 C 進行低溫儲藏是一種科學、先進的儲糧方式 ,具有以下特點： （ 1） 與常溫儲藏相比 ,低溫儲藏使糧食的呼吸活動大大減弱 ,可延緩糧食的陳化 ,保持糧食的新鮮度并降低儲糧自然 減量損失。目前在發(fā)達國家特別是西歐國家已獲得了廣泛的應用 ,對于保證糧食品質(zhì) ,安全儲藏糧食起著重要的作用。 C 以下進行低溫儲藏的一項科學、先進的糧食儲藏技術(shù)。 DS18B20 和 DS1822 使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)。C ，適用于對性能要求不高，成本控制嚴格的應用，是經(jīng)濟型產(chǎn)品。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的 EEPROM，精度降低為 177。分辨率設定及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。176。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。C 。 DS1822 的精度較差為 177。176。C ，在 10～ +85176。 DS18B20的 測量溫度范圍為 55176。另外， DS18B20一線總線 數(shù)字化溫度傳感器同 DS1820 一樣， DS18B20 也支持 一線總線 接口．采用單根信號線，既可以傳輸時鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。單線數(shù)字溫度傳感器，可以直接將被測溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號， 以供單片機處理，克服了傳統(tǒng)的模擬式溫度傳感器不僅需要設計信號調(diào)理電路，還要經(jīng)過復雜的校準和標定過程，測量精度難以保證的缺點，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。在滿足檢測系統(tǒng)要求的前提下我們一般選擇價格便宜和簡單的傳感器。傳感器的具體指標有靈敏度，頻率響應特性，線性范圍，穩(wěn)定性，精度等。傳感器的來源，國產(chǎn)還是 進口，價格是否能承受。測量方式是接觸式的還是非接觸式的 。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可以選用，哪一種原理的傳感器更為適合，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下具體問題 :量程的大小 。綜上所述，本課題應當采用方案二對系統(tǒng)進行設計。 此方案硬件電路簡單，但程序設計復雜一些，但是在課題外對 DS18字符型液晶顯示有所了解，而且曾經(jīng)在網(wǎng)上看過此類程序設計，并且我們已經(jīng)使用開發(fā)工具 KEIL 用匯編語言對系統(tǒng)進行了程序設計，用仿真軟件 PROTEUS 對系統(tǒng)進行了仿真，達到了預期的效果。 由于采用了多個分立元件和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，不容易出現(xiàn)誤差，測量結(jié)果不是很準確，因此本方案并不可取。如圖 12所示： 圖 22 方案二溫度測量系統(tǒng)方案框圖 方案論證 方案一采用模擬溫度傳感器，轉(zhuǎn)換結(jié)果需要經(jīng)過運算放大器傳給處理器。如圖 21所示： 圖 21方案一溫度測量系統(tǒng)方案框圖 方案二：該方案使用了 AT89C51 單片機作為控制核心，以智能溫度傳感器DS1820 為溫度測量元件，采用多個溫度傳感器對多點溫度進行檢測，通過鍵盤模塊對溫度上、下限設置，超過其溫度值就報警。 二 系統(tǒng)方案設計 方案設計 方案一：該案由單片機 、模擬溫度傳感器 AD590、運算放大器、 AD 轉(zhuǎn)換器、LCD顯示電路、集成功率放大器、報警器組成。目前研究的光纖溫度傳感器主要有輻射式溫度傳感器、半導體吸收式溫度 傳感器、光纖熱色傳感器等。由于這種溫度傳感器的價格比熱敏電阻高出許多，所以 DS18x20 溫度傳感器糧情測控系統(tǒng) 東北 大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 在房式倉中應用時不如熱敏電阻糧情測控系統(tǒng)更具有性能價格比的優(yōu)勢。最為簡潔的結(jié)構(gòu)是利用 DS18x20 可以通過數(shù)據(jù)線供電的特點，在測溫電纜中只放置兩根平行的細鋼絲繩即可連接多個 DS18x20 溫度傳感器，這樣不僅使測溫電纜的制造簡便、成本下降，而且提高了測溫電纜的抗拉強度、便于溫度傳感器的更換。測控單元與智能分機的區(qū)別在于沒有用于將溫度信號數(shù)字化的 A/D 轉(zhuǎn)換電路，取而代之的是 1－ WireTM 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)字式濕度傳感器則測控單元將完全由數(shù)字電路組成，而智能分機是由數(shù)字電路和模擬電路兩部分構(gòu)成的，這將使測控單元的電路 設計更為容易。 DS18x20 內(nèi)部分為 4 個部分： 64 位序列號； 保存臨時數(shù)據(jù)的 8 字節(jié)片內(nèi) RAM； 保存永久數(shù)據(jù)的 2 字節(jié) EEPROM； 溫度傳感器。 DS18x20 采用 1－ WireTM 接口，封裝形式有 PR－ 35 和 SSOP－ 16兩種，糧情測控系統(tǒng)中采用的是 PR－ 35 封裝。 （ 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，但用于糧情測控系統(tǒng)的溫度傳感器主要是Dallas 的 DS18x20 系列溫度傳感器，其溫度檢測范圍為－ 55℃～＋ 125℃，檢測精度為177。熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)較高，室溫通常也較高，因此其自身發(fā)熱較小，信號調(diào)節(jié)較為簡單。 目前國內(nèi)己有數(shù)十家企業(yè)生產(chǎn)糧情監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品，品種繁多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各異，但其 基本功能無外乎糧倉內(nèi)外溫濕度檢測、糧食內(nèi)部溫度檢測及分析、通風機械的控制等幾項，鑒于糧食儲藏的特殊性，系統(tǒng)功能的重點放在了儲糧內(nèi)部溫度的檢測和分析上。但此工作靠人工測量，效率低，準確性差。隨著電子技術(shù)、計 算機應用技術(shù)的進步和發(fā)展，計算機的應用范圍日益擴大，計算機被應用于糧情監(jiān)控系統(tǒng)。微機測量是微機設計的第一步，是微機測量技術(shù)的現(xiàn)場部分，即測量糧倉中的溫度，并使用單片機對測量的數(shù)據(jù)進行處理并對糧倉內(nèi)的溫度進行控制。如果用單片機作為前沿機對現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集，通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析（溫度設定，實時溫度顯示，報警電路）然后通過單片機串行口控制電機啟 停進行溫度控制。我國許多儲備 東北 大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 糧庫每年都因測控設備的不完善而導致部分糧食霉變，許多大型儲備糧庫的測控設備仍需高價進口，因此國家準備在未來的幾年內(nèi)對全國所有的糧庫進行翻新和改造工作，要求規(guī)范糧庫管理，實現(xiàn)糧庫管理現(xiàn)代化。糧庫一般由幾十個甚至上百個由水泥或鋼板構(gòu)成的圓型倉組成，倉高 20 一 30m。 設計的目的和意義 科學儲糧是糧食生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，若管理不當，糧食發(fā)霉或生蟲會造成極大浪費。在綜合研究國內(nèi)糧庫管理現(xiàn)狀和發(fā)展的前提下，吸收了國內(nèi)多種糧庫糧情溫度測控系統(tǒng)的成功經(jīng)驗后，我們設計了自己的糧情溫度智能測控系統(tǒng)。 本文只闡述糧情溫度檢測，以下所說糧 情僅指溫度。 糧情智能測控系統(tǒng)是通過計算機檢測糧食儲備庫中糧食的基本溫度情況，并結(jié)合其他糧情信息（如入倉時間、品種、倉型、天氣狀況等）進行綜合分析。為了保證存放在糧倉中的糧食不致腐爛變質(zhì)，就必須使糧倉內(nèi)的溫度保 持在一定的范圍以內(nèi)。 一般來說：糧食存放在糧倉中，大型的糧倉可存放數(shù)以萬計的糧食。s software and hardware design emphatically on the foundation of determining the design of the program. It describes the system circuit design, the hardware design diagram as well as the function and the characteristic of the chip which is used in the system. This system is simulated through the PROTEUS and KEIL C software. Key Words: Singlechip Microputer DS18B20 Liquidcrystal display Keyboard Warning 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 III 頁 目錄 一 緒論 .............................................................................................................................1 背景 ........................................................................................................................................................ 1 設計的目的和意義 ................................................................................................................................. 1 相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外技術(shù)和發(fā)展趨勢 ........................................................................................................... 2 二 系統(tǒng)方案設計 .............................................................................................................4 方案設計 ................................................................................................................................................ 4 方案論證 ................................................................................................................................................ 5 三 溫度傳感器 .................................................................................................................6 溫度傳感器的選型 ................................................................................................................................. 6 傳感器的選擇原則 ...................................................................................................