【正文】 shows the current measurement of the ambient temperature and the temperature difference of each point in the granary temperature value, when the temperature exceeds the range will sound the alarm. It is the advantage of strong antiinterference ability, low power consumption, simple operation, plete function Keyword： STC89C51 MCU。 digital display。目前，我國(guó)很多地方的各種大型糧庫(kù)都還存在著程度不同的糧食儲(chǔ)存變質(zhì)的問(wèn)題。尤其是大型糧庫(kù)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)任務(wù)不能及時(shí)徹底完成，則有可能會(huì)造成糧食大面積變質(zhì)。 糧食的保存至關(guān)重要，為了實(shí)現(xiàn)糧食的大量?jī)?chǔ)存，本課題設(shè)計(jì)了一個(gè)糧倉(cāng)多點(diǎn)溫度控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)溫度的精確測(cè)量與穩(wěn)定控制。 課題設(shè)計(jì)的意義和目的 當(dāng)代科學(xué)技術(shù)日益向高速化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，不管是生活還是生產(chǎn)，都離不開自動(dòng)化。 溫濕度的測(cè)量是工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，尤其對(duì)于農(nóng)業(yè)發(fā)展，比如大棚種植、糧倉(cāng)管理等等，都必須保證精確的溫濕度控制。為了保證日常工 作的順利進(jìn)行，必須加強(qiáng)糧倉(cāng)內(nèi)溫濕度的監(jiān)測(cè)工作，但傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而且誤差較大，因此需要造價(jià)低廉、使用方便、測(cè)量精確的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，功能齊全，是單片機(jī)智能化的一種應(yīng)用。到 20世紀(jì) 90 年代初，我國(guó)科學(xué)保糧數(shù)達(dá)到儲(chǔ)糧總數(shù)的 65%左右 ,將儲(chǔ)糧損失控制在國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。 國(guó)內(nèi)外溫度檢測(cè)技術(shù)的動(dòng)向與趨勢(shì) 溫度檢測(cè)的動(dòng)向與趨勢(shì)隨著工業(yè)生產(chǎn)效率不斷提高，自動(dòng)的水平與范圍也不斷擴(kuò)大，因而對(duì)溫度檢測(cè)技術(shù)的要求 也愈來(lái)愈高，一般可以歸納一下幾方面： 1）擴(kuò)展檢測(cè)范圍：現(xiàn)在工業(yè)上通用的檢測(cè)溫度范圍為 — 200～ 300 攝氏度，而今后要求能測(cè)量超高溫與超低溫，尤其是液化氣體的極低溫度檢測(cè)更為迫切，如 10K 以下的溫度檢測(cè)是當(dāng)前重點(diǎn)研究課題。應(yīng)用范圍將同工業(yè)領(lǐng)域延伸到環(huán)境保護(hù)，家用電器，汽車工業(yè)及航天工業(yè)領(lǐng)域。 4）適應(yīng)特殊環(huán)境下測(cè)溫在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)許多場(chǎng)合的 溫度檢測(cè)器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求。其最大優(yōu)點(diǎn)是直觀、無(wú)讀數(shù)誤差、分辨率高、測(cè)量誤差小，因而有廣闊的銷售市場(chǎng)。 根據(jù)上述要求，國(guó)內(nèi)外溫度儀表制造商將向以下幾方面發(fā)展。、新材料、新加工工藝的開發(fā)。 、集成化、實(shí)用化、機(jī)電一體化方向發(fā)展。 2） 8 路輸入信號(hào)，可檢測(cè) 7 點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)溫度和環(huán)境溫度 ,自動(dòng)比較檢測(cè)點(diǎn)溫度與環(huán)境溫度，各點(diǎn)與環(huán)境溫差超標(biāo)則閃光響鈴報(bào)警 ,溫差處于安全范圍保 持正常狀態(tài)不變。 （ 2）設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，繪制系統(tǒng)組成框圖； 2）使用 protel 軟件繪制各模塊電路原理圖，并分析其工作原理； 3）使用 protel 軟件繪制整機(jī)電路 原理圖和 PCB板圖； 4）制作實(shí)物并進(jìn)行系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試； 5）編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 ℃； （ 3）超過(guò)規(guī)定的溫度范圍時(shí)報(bào)警； （ 4）工作電源： 3~6V； 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì) 確定了課題的目的和意義，根據(jù)本課題的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)要求，設(shè)計(jì)出本課題的研究方案，并將方案進(jìn)行比較論證，選擇較優(yōu)的方案，闡述方案各個(gè)模塊的功能。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號(hào)，則需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、 A/D 轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電路，才能把傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)去處理。所以多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于兩部分：溫度傳感器的選擇和主控單元的設(shè)計(jì)。 方案的比較與論證 （一）傳感 器部分 方案一 采用熱敏電阻，可滿足 40 攝氏度至 90 攝氏度測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè) 1 攝氏度的信號(hào)是不適用的。 方案二 AD590 是一種單片集成的兩端式溫度敏感電流源，它具有線性優(yōu)良、性 能穩(wěn)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 定、靈敏的高、無(wú)需補(bǔ)償、熱容量小、抗干擾能力強(qiáng)、可遠(yuǎn)距離測(cè)溫且使用方便的優(yōu)點(diǎn)。 方案三 進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都使用傳感器，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換就可以滿足設(shè)計(jì)要求。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。在0— 100℃ 時(shí)，最大線形偏差小于 1℃ 。這樣 ,測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單 ,體積也不大 ,且由于 AT89C51可以帶多個(gè) DSB1820,因此可以非常容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量 .輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。方案三，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用方案三。部分功能電路的集成，使總體電路更簡(jiǎn)潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更塊。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢(shì)。 （二）單片機(jī)控制 部分 方案一 此方案采用 PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)。且人機(jī)交互友好。需要通過(guò) RS232 電平轉(zhuǎn)換兼容，硬件的合成在線調(diào)試，較為繁瑣，很不簡(jiǎn)便。 方案二 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 此方案采用 STC89C51 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。另外 STC89C51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。故本設(shè)計(jì)采用方案二 （三）系統(tǒng)方案 綜上所述，傳感器部分采用溫度傳感器 DS18B20，主控部分采用 AT89C51 單片機(jī)。 單 片 機(jī)S T C 8 9 C 5 2溫 度 傳 感 器按 鍵 模 塊顯 示 模 塊報(bào) 警 模 塊溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器 圖 總體結(jié)構(gòu)方框圖 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展 單片機(jī)，又稱微 控制器 （ Microcontroller），是把 中央處理器 、存儲(chǔ)器、定時(shí) /計(jì)數(shù)器（ Timer/Counter）、各種輸入輸出接口等都集成在一塊 集成電路 芯片上的微型計(jì)算機(jī)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小，可放在儀表內(nèi)部，但存儲(chǔ)量小，輸入輸出接口簡(jiǎn)單，功能較低。 自單片機(jī)出現(xiàn)至今，單片機(jī)技術(shù)已走過(guò)了近 20 年的發(fā)展路程。其發(fā)展速度大約每?jī)扇昃鸵乱淮?、集成度增加一倍、功能翻一番? 目前單片機(jī)的品種很多，但其中最典型的是 MCS51 單片機(jī) ,它是美國(guó) INTE公司于 1980 年推出的產(chǎn)品，與 MCS48 單片機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令 ,指令數(shù)達(dá) 111 條， MCS51 單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在， MCS51 系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品 技術(shù)的應(yīng)用 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。更 不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種 智能機(jī)械 。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表，數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。 工業(yè)控制 :單片機(jī)具有體積小、控制功能強(qiáng)、功耗低、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、擴(kuò)展靈活和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)、無(wú)線感知系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、機(jī)器人等應(yīng)用控制系統(tǒng)。 家用電器 :現(xiàn)在的家用電器廣泛采用了單片機(jī)控制技術(shù)，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空 調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備和白色家電等。 醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域 :單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。它在測(cè)溫精度 、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面有很大 的優(yōu)點(diǎn)。 如圖 GND 為電源地 DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端 VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。 2） RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， DS18B20共 9 個(gè)字節(jié) RAM，每個(gè)字節(jié)為 8位。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第 8 個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為 了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。 3） 非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)， DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM 都存在鏡像 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 DS18B20 的主要性能 1）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： ~。 ℃ 。 4）獨(dú)特的單 線接口僅僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊。如圖 6 4 位 R O M和 單 總 線端 口暫 存 器存 儲(chǔ) 器 和 控 制 部 分高 速 暫 存 器下 線 觸 發(fā) T L上 限 觸 發(fā) T H溫 度 傳 感 器8 位 C R C 產(chǎn) 生 器 圖 DS1802 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 1. 64 位光刻 ROM，可以看作為該器件的地址序列號(hào)。 2. DS18820 中的溫度傳感器完成對(duì)溫度 的測(cè)量，輸出格式為： 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼。其二進(jìn)制補(bǔ)碼格式如圖 。 DS18820 完成一個(gè)周期的溫度測(cè)量后，將測(cè)得的溫度值和 TL、 TH 相比較，如果小于 TL，或大于 TH，則表示溫度越限，將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)。 4． DS18820 中的高速暫存器是一個(gè) 9字節(jié)的存儲(chǔ)器。配置寄存器有 R0、 R1 組成，其值決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)、轉(zhuǎn)換時(shí)間。第 8字節(jié)為測(cè)溫時(shí)每度的計(jì)數(shù)值。 DS18B20 的管腳功能，如圖 圖 DS18B20引腳圖 序 名稱 引腳功能描述 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 號(hào) 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。另一種是寄生電源方式，如圖 42所示。 當(dāng) DS18B20 處于些存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為 10μ s。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送端接口必須是三態(tài)的。 STC89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 8 位微控制器 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。 可直接使用串口下載； AT89S52 單片機(jī) : 8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間； 單片機(jī) Vcc Vcc DS18B20 DS18B20 DS18B20 4.7 K 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間； 沒(méi)有內(nèi)帶 EEPROM 存儲(chǔ)空間 。 20 腳 :地（ Vss），接地； 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 21~28 腳 ： I/OP2 口（ ~)， P2口為內(nèi)部上拉電阻器的 8 位雙向 I/O口， P2 口緩沖器可接收和輸出 4個(gè) TLL 門電流； 29 腳 ： PSEN，外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)； 30 腳 ： ALE/PROG； 31 腳 ： EA/Vpp 32~39 腳 ： I/OP0 口（ ~）， P0口為 8位漏極開路雙向 I/O 口，每引腳可吸收 8個(gè) TTL門電流。 報(bào)警電路 本系統(tǒng)采用單片機(jī)與蜂鳴器相連來(lái)顯示當(dāng)前系統(tǒng)所處的狀態(tài)來(lái)報(bào)警。 圖 報(bào)警電路模塊 圖 為系統(tǒng)報(bào)警模塊的電路圖。 當(dāng)實(shí)際溫度值低于溫度下限值時(shí)，蜂鳴器不報(bào)警，表示當(dāng)前溫度低于上限值 ，系統(tǒng)處于安全狀態(tài)；相反，當(dāng)實(shí)際溫度值高于溫度上限值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，系統(tǒng)則需要報(bào)警。 LED 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行。其中 7個(gè)發(fā)光二極管用于構(gòu)成七筆字形，另一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。共陽(yáng)極接法，將 8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，低電平輸入有效LED發(fā)光。如圖 。例如要使共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管顯示“ 0”，則 a、 b、 c、 d、 e、 f 各筆段引腳為低電平， g和 Dp為高電平。甚至在某些特殊情況下將 a、 b、?、 g、 Dp 順序打亂編碼。這里采用共陰極數(shù)碼管的編碼方式。它的主要工作就是將單片機(jī)控制系統(tǒng)里處理出來(lái)的溫度差進(jìn)行數(shù)碼顯示。