【正文】 9 圖 DS18B20 測(cè)溫電路圖 濕度檢測(cè)模塊 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得 了長(zhǎng)足進(jìn)步。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下來(lái)將會(huì)是控制器與 DS18B20 間的數(shù)據(jù)通信。當(dāng) DS18B20 接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在 15us～ 60us 后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。 DS18B20 的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。 斜 率 累 加 器預(yù) 置低 溫 度 系數(shù) 振 蕩 器高 溫 度 系數(shù) 振 蕩 器計(jì) 數(shù) 器 1計(jì) 數(shù) 器 2= 0= 0溫 度 寄 存 器預(yù) 置比 較+ 1停 止設(shè) 置 / 清除 L S B 圖 DS18B20 測(cè)溫原理圖 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 DS18B20實(shí)物圖 此系統(tǒng)的溫度檢測(cè)模塊根據(jù)糧庫(kù)面積的大小可增加多處檢測(cè)點(diǎn)，而數(shù)字溫度傳感器DS18B20 就具有支持多點(diǎn)組網(wǎng)的功能，可將多個(gè) DS18B 20 并連在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度檢測(cè)，其測(cè)溫范圍為 55～ +125℃，固有測(cè)溫分辨率為 ℃，工作電源為 DC 3～ 5 V，測(cè)量結(jié)果以 9～ 12 位數(shù)字量的方式串行傳送。計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 l，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 l 重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈 沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。 DS18B20 引腳圖見(jiàn)圖 。其中 VCC 和 GND 是 DS18B20 的供電引腳，接入 +5V 電源和地。其中暫存存儲(chǔ)器作用是在單總線通信時(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)為轉(zhuǎn)換的溫度讀數(shù)。 DS18B20 進(jìn)行一次溫度采集至多需要大約 1 秒鐘的時(shí)間，在糧情監(jiān)控系統(tǒng)中能夠滿足需要。 DS18B20 片內(nèi)有唯一的 64位序列號(hào)，所以可以在一根總線上掛接任意多個(gè) DS18B20，這樣就可以很方便地構(gòu)成單線多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。光纖溫度傳感器的精度更高，但成本較貴。 3. 光纖傳感器 光纖溫度傳感器是近幾年發(fā)展的新技術(shù)，也是工業(yè)中用的最多的光纖傳感器之一。 DS18Zxo 采用 9 個(gè)位表示測(cè)溫點(diǎn)的溫度值，每個(gè) DS18x20 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) DS18x20 共存于同一根數(shù)據(jù)傳輸線上。 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(cè)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(cè)范圍為 55℃ ~ +l25℃，檢測(cè)精度為士 ℃。熱敏電阻的缺點(diǎn)是互換性差，溫度與輸出阻值之間呈非線性關(guān)系[3]。常見(jiàn)的溫度傳感器有以下幾種： 1. 熱敏電阻 以溫度變 化導(dǎo)致阻值的變化為工作原理的熱敏電阻，因其具有成本低、體積小、簡(jiǎn)單、可靠、響應(yīng)速度快、容易使用等特點(diǎn)，在多項(xiàng)溫度測(cè)量應(yīng)用中受到廣泛歡迎，也是國(guó)內(nèi)糧情測(cè)控系統(tǒng)中采用最多的溫度傳感器。下位機(jī) 接收到命令后，將存儲(chǔ)在RAM 中的的數(shù)據(jù)通過(guò)串行口上傳給上位的單片機(jī)，上位機(jī)機(jī)接收到并校驗(yàn)無(wú)誤后，更新EEPROM 中相應(yīng)位置的保存數(shù)據(jù)并顯示在與其相連的 LCD 上，并將報(bào)警信息存儲(chǔ)所有的命令和數(shù)據(jù)傳輸都制定了嚴(yán)格的通信協(xié)議，采取了數(shù)據(jù)校驗(yàn)，大大提高了傳輸?shù)目煽啃?。上位機(jī)與下位機(jī)之間通過(guò) RS485總線方式連接。用戶可通過(guò)上位機(jī)上的鍵盤(pán)輸入各環(huán)境參量的閾值，從而把從下位機(jī)接收來(lái)的數(shù)值在 LCD 顯示屏上顯示出來(lái)。在每個(gè)設(shè)備中都有一個(gè)新型的溫度傳感器和濕度傳感器，用于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度和濕度，并將測(cè)量的溫度濕度值，發(fā)送到上位單片機(jī)上，以 便控制整個(gè)糧庫(kù)的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的溫度濕度加以全面監(jiān)視和控制管理。每個(gè)下位機(jī)有其唯一的地址（可由用戶自行設(shè)置）。RS485串行通信 圖 系統(tǒng)總體框圖 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 下位機(jī)系統(tǒng) 下位機(jī)即為前端采集系統(tǒng)，由單片機(jī)和各種傳感器組成，其任務(wù)是完成糧庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)溫度的采集與處理，并通過(guò)總線同上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。一個(gè)下位機(jī)測(cè)量一個(gè)溫濕度值。用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作處理等功能本設(shè)計(jì)將整個(gè)系統(tǒng)分為兩級(jí)結(jié)構(gòu)：上位機(jī)和下位機(jī)。其中外圍設(shè)備采用 RS485 串行通信接口方式和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，用以實(shí)現(xiàn)向用戶發(fā)送信息。溫、濕度檢測(cè)模塊使用數(shù)字傳感器。下位機(jī)與上位機(jī)之間通過(guò) RS485 串行通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的傳輸。上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)糧庫(kù)的不同方位溫濕度值的循環(huán)采集，并對(duì)其進(jìn)行處理、顯示、存儲(chǔ)。 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上由下到上分兩級(jí)，第一級(jí)是下位 機(jī)，即前端采集系統(tǒng)；第二級(jí)是上位機(jī)。 當(dāng)溫度或濕度超過(guò)閾值時(shí)，下位機(jī)的警報(bào)聲響，并在上位機(jī)系統(tǒng)的 LCD 顯示屏上顯示相應(yīng)的溫度、濕度值，引起工作人員注意，從而采取通風(fēng)等措施。 LCD 液晶顯示器具有功耗低、壽命長(zhǎng)、無(wú)輻射、不易引起視覺(jué)疲勞等優(yōu)點(diǎn)，正在被廣泛應(yīng)用于儀表、家用電器、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療儀器及交通和通信領(lǐng)域。使用電容式濕度傳感器 HS1101 檢測(cè)濕度，空氣的相對(duì)濕度通過(guò) 555 測(cè)量振蕩電路就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之成線性關(guān)系的頻率信號(hào)，即測(cè)得頻率值即可轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的濕度值。由于 DS18B20 采用單總線方式， CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。實(shí)現(xiàn)溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示，超過(guò)閾值可以自動(dòng)報(bào)警，人工處理控制糧庫(kù)的溫濕度 ，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。為了盡量減小測(cè)量誤差，首先我選用了測(cè)量精度較高的數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，可直接將所測(cè)溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，送入單片機(jī)。 單片機(jī)是本系統(tǒng)的核心，它控制 本系統(tǒng)的各種功能，因此選擇性能可靠的單片機(jī)就顯寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 得尤為重要，考慮到滿足功能要求、性價(jià)比、貨源保證、開(kāi)發(fā)手段等因素，采用軟件技術(shù)成熟、仿真器普通、性價(jià)比高的一種低功耗高性能的 8 位單片機(jī) — AT89C51。上位單片機(jī)與下位單片機(jī)之間通過(guò) RS485 進(jìn)行串行通信。溫度、濕度檢測(cè)模塊將糧庫(kù)內(nèi)的溫、濕度信息傳到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制模塊進(jìn)行相應(yīng)操作，同時(shí)將當(dāng)前信息存儲(chǔ)到單片機(jī)相應(yīng)內(nèi)存單元中并上傳數(shù)據(jù)到上位機(jī)顯示及保存。糧庫(kù)溫濕度控制系統(tǒng)是以低功耗的高性能的 8 位單片機(jī) AT89C51單片機(jī)為核心構(gòu)成控制系統(tǒng)。采用上、下位機(jī)控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)中采用模塊化結(jié)構(gòu)，完成軟件和硬件的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小型糧庫(kù)全方位、智能化的監(jiān)控。我國(guó)溫度測(cè)量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問(wèn)題困擾著我們，存在著裝備配套 能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點(diǎn)。我國(guó)溫度測(cè)控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家溫度測(cè)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對(duì)溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制 。由于數(shù)字溫度傳感器直接傳出數(shù)字量，從而解決了溫度信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題及傳輸過(guò)程中因干擾和衰減而導(dǎo)致的精度降低等問(wèn)題 [1]。 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 國(guó)外在糧情監(jiān)控技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到了很成熟的地步，高科技數(shù)字式傳感器廣泛應(yīng)用于糧情檢測(cè)系統(tǒng) 。近年來(lái)，隨著單片機(jī)功能的日益強(qiáng)大和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，糧情檢測(cè)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。至 1990 年，糧情檢測(cè)系統(tǒng)有了很大的改善和提高，系統(tǒng)在布線上采用矩陣式布線技術(shù)，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)采集部 分的線路，在傳感器方面應(yīng)用了半導(dǎo)體、熱電偶等器件；在線路傳輸上采用了串行傳輸方式，從而減少了傳輸線根數(shù)；采用單板機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并采用各種手段提高數(shù)據(jù)傳輸及檢測(cè)速度，通過(guò)軟硬件技術(shù)的結(jié)合，檢測(cè)精度和可靠性較以前有很大提高。 糧庫(kù)溫濕度系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì) 糧情檢測(cè)屬監(jiān)控系統(tǒng)范疇， 近年來(lái)，由于傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，使監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，因此，糧情檢測(cè)技術(shù)的研究在軟、硬件等方面都有了一定的進(jìn)展。同時(shí)溫度與相對(duì)濕度的大幅度變化可能導(dǎo)致種子大范圍腐爛或者影響種子的發(fā)芽率，從而帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)及財(cái)產(chǎn)損失。因此我們需要使用造價(jià)低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度測(cè)量?jī)x，并且實(shí)現(xiàn)智能控制。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問(wèn)題是加強(qiáng)糧庫(kù)內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作。 防潮、防霉、防腐、防爆是糧庫(kù)日常工作的重要內(nèi)容，是衡量糧庫(kù)管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。 Temperature。Once the temperature or humidity value more than setting threshold, can realize the alarm. PC system based on singlechip microputer is still, extended data storage in the keyboard module can change the threshold, LCD display module from a single chip that under the temperature, humidity value from. So as to achieve a small the temperature and humidity of the warehouse intelligent monitoring. Experiments show that the system has a conversion speed and precision, strong ability to control etc. Characteristics. Now realize intelligent control of the temperature and humidity warehouse need a high stability, low cost of temperature, humidity intelligent control system, and its use,under a machine control structure, achieving allround intelligent warehouse management control 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) III in such systems often as a terminal, installed in the system of some nodes, the temperature and humidity of realtime measurement and control. The single chip microputer high reliability and strong antiinterference ability, make it can be placed in the front of the bad environment. Key words :singlechip microputer。s accession to the WTO and the opening up of the food market, store large amounts of food to stabilizing the development of national economy play a crucial role. Affect food security is the main parameters of grain storage humidity and temperature, between the two are interrelated. People often use thermometer, islandfrom mosquitoes to measure the temperature and humidity of warehouse, through the artificial heating, add wet, ventilation and cooling method to control the warehouse temperature, humidity, this method not only control precision low, realtime, and operation of the personnel labor intensity. At the same time temperature and relative humidity can lead to big large variation seed range decay or influence of seed germination rate, thus brings great economic and prop