【正文】 systems is realizated. The system achieve all refrigerated warehouse to remote management by CAN bus, the various storage is controled to collect information、 transfer data and regulate temperature by it, it greatly enhance the management efficiency and save human capital。新鮮果品與其他商品不同，它季節(jié)性強(qiáng)、易腐性強(qiáng)、地區(qū)性強(qiáng)、商品性強(qiáng)。 近年來，我國冷凍食品產(chǎn)銷量每年增加 25％。但冷凍食品在我國還是新興產(chǎn)業(yè)，與西方發(fā)達(dá)國家相比，還很落后。 我國加入“ WTO”后，國外冷食品必將大量進(jìn)入中國這個巨大的市場 ， 各地“菜籃子”工程的發(fā)展 ， 以及本屆“人大” 、 “ 政協(xié) ” 會議提出 的“放心食品”等因素，必將進(jìn)一 步推動冷食品的發(fā)展，同時也將推動我國食品冷藏庫的發(fā)展。食品保鮮主要以食品冷藏鏈為主，將易腐畜禽、水產(chǎn)、果蔬、速凍食品通過預(yù)冷、加工、貯存和冷藏運(yùn)輸，有效地保持食品的外觀、色澤、營養(yǎng)成分及風(fēng)味物質(zhì)，達(dá)到食品保質(zhì)保鮮，延長食品保存期的目的，起到調(diào)劑淡、旺季市場的需求并減少生產(chǎn)與銷售過程中經(jīng)濟(jì)損耗的作用。 1． 國外冷庫行業(yè)現(xiàn)狀 國外冷庫行業(yè) 發(fā)展較快的國家主要有日本、美國、芬蘭、加拿大等國。 70 年代以前國外冷庫普遍采用以氨為制冷劑的集中式制冷系統(tǒng)， 70 年代后期逐漸采用以 R22 為制冷劑的分散式制冷系統(tǒng)。 80 年代以來，分散式制冷系統(tǒng)在國外發(fā)展很快，冷卻設(shè)備由冷風(fēng)機(jī)逐步取代了排管，貯藏水果冷庫中近 1/3 為氣調(diào)庫，在冷庫建造方面土建冷庫正向預(yù)制裝配化發(fā)展，自動化控制程度比較高。 近年來，國外新建的大型果蔬貯藏冷庫多是果品氣調(diào)庫，如美國使用氣調(diào)貯藏蘋果已占冷藏總數(shù)的 80%； 法國、意大利也大力發(fā)展該項技術(shù)，氣調(diào)貯藏蘋果均達(dá)到冷藏蘋果總數(shù)的 50%～ 70%以上；英國氣調(diào)庫容達(dá) 22 萬 噸 。 2． 國內(nèi)冷庫行業(yè)現(xiàn)狀 我國自 1955 年開始建造第一座貯藏肉制品冷庫， 1968 年建成第一座貯藏水果冷庫， 1978 年建成第一座氣調(diào)庫。 1997 年又在陜西西安建造了一座 10 000 噸 氣調(diào)冷庫，氣密性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。廣東、北京等省市大約先后引進(jìn)了 40 座預(yù)制裝配式冷藏庫，總庫容約為 萬 噸 。據(jù)統(tǒng)計，全國現(xiàn)有冷凍冷藏能力已達(dá) 500 多萬 噸 ，其中外資、中外合資和私營冷庫約占 50 萬 噸 ，國有 冷庫 450 多萬 噸 ，分屬于內(nèi)貿(mào)、農(nóng)業(yè)、外貿(mào)和輕工系統(tǒng)，其中內(nèi)貿(mào)系統(tǒng)冷庫容量達(dá)300 多萬 噸 ，占全國總量的 60%以上。 國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)制冷設(shè)備及建造冷庫的廠家很多，如開封空分集團(tuán)制冷工程公司為國內(nèi)第一家組裝式冷庫生產(chǎn)廠家，已形成從幾立方米庫容小型室內(nèi)庫到幾萬立方米的大型室外庫；從高 溫庫、低溫庫、凍結(jié)庫到綜合庫；從全組裝式冷庫到土建結(jié)構(gòu)內(nèi)部貼板的混合式冷庫；從普通冷庫過渡到的多品種、多規(guī)格的氣調(diào)冷庫系列產(chǎn)品。國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）研制開發(fā)的微型節(jié)能冷庫在國內(nèi)農(nóng)村各地已廣泛推廣。 國外冷庫的制冷裝置廣泛采用了自動控制技術(shù) ，大多數(shù)冷庫只有 1～ 3 名操作人員 ， 許多冷庫基本實現(xiàn)夜間無人值班 。 另外 ， 我國不少冷藏企業(yè)為了減員增效 ， 削減了冷庫操作運(yùn)行人員 ， 在冷庫制冷系統(tǒng)自動控制技術(shù)應(yīng)用還不普遍的情況下 ， 一旦出現(xiàn)異常 ， 整個制冷系統(tǒng)就會處于無人監(jiān)管的狀態(tài) ， 存在很大的安全隱患 。 因此 ， 對測溫點的數(shù)量要求越來越多 ， 同時大量的現(xiàn)場測溫信息及控制參數(shù)需及時交換 。 因此必須選擇適合冷庫現(xiàn)場運(yùn)行 、 實時性高 、 性能安全可靠 、 造價低廉的現(xiàn)場總線以滿足多測控點與控制室之間的信息交換 。 2． 冷庫控制系統(tǒng)的發(fā)展 趨勢 隨著制冷空調(diào)工業(yè)的迅速發(fā)展，冷庫制冷系統(tǒng)自動化已成為當(dāng)今冷庫生產(chǎn)管理所應(yīng)必備功能，以此帶來系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性及節(jié)能性的提高和冷藏品質(zhì)的保證，勞動條件的改善以及生產(chǎn)效率的提高。根據(jù)要求新型全自動冷庫控制系統(tǒng)由上位計算機(jī)、現(xiàn)場測控元件組成多級、開放、模塊化、可擴(kuò)展的高性價比冷庫全自動控制解決方案，確保 制冷控制系統(tǒng)安全、可靠、高效、穩(wěn)定、節(jié)能運(yùn)行，改善工人勞動條件，提升電控配套設(shè)備制造檔次。操作界面可直觀顯示整個系統(tǒng)動態(tài)流程圖，并放大顯示各工段工藝流程圖，帶有動態(tài)參數(shù)顯示，趨勢曲線顯示，報警顯示，并可按要求打印有關(guān)即時參數(shù)及歷史運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。完善的軟件程序編制，提高了整個冷庫的自動化水平，為制冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 計及高效節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)奠定了基礎(chǔ)。冷庫自控系統(tǒng)提供開放性網(wǎng)絡(luò)接口，易于擴(kuò)展，從而使冷庫系統(tǒng)十分方便地與其他生產(chǎn)管理系統(tǒng)或物流系統(tǒng)集成一起，達(dá)到整個企業(yè)管控一體化。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 2章 冷庫溫度測控系統(tǒng)總體設(shè)計 課題總體分析 設(shè)計一個基于 CAN 總線的大型冷藏庫控制系統(tǒng)，針對不同貯藏室的溫度控制要求實現(xiàn)自動恒溫和遠(yuǎn)程監(jiān)控 。 ℃；并且可以通過上節(jié)點實時監(jiān)控各貯藏室的溫度。 方案論證 方案一 本方案是采用傳統(tǒng)的模擬控制方法（方案框圖如圖 ），選用模擬電路，用電位器設(shè)定給定值，采樣放大的信號將反饋的溫度值與給定的溫度值比較后，根據(jù)比較結(jié)果控制當(dāng)前溫度顯示，決定加熱或者制冷。系統(tǒng)受環(huán)境的影響大，不能實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，而且不易實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制及對溫度的顯示，人機(jī)交換性能差。使用溫度傳感器采集溫度變化信號，并通過單片機(jī)處理后去控制溫度，使其達(dá)到穩(wěn)定。此方案不僅具有功能強(qiáng)、體積小、價格低的優(yōu)點，而且可編程，智能化溫度控制技術(shù)的廣泛采用使得系統(tǒng)靈活性大大增加。所以選定利用單片機(jī)實現(xiàn)溫度控制的第二種方案。 CAN 總線完成上節(jié)點和下節(jié)點的通信功能。 CAN 總線總體框圖如圖 所示。 主要由CAN 總線控制器和 CAN 總線收發(fā)器來完成與下節(jié)點的通信。 圖 CAN總線上節(jié)點結(jié)構(gòu)框圖 下節(jié)點完成冷庫內(nèi)溫度 的采集，用溫度傳感器測量冷庫內(nèi)的溫度，顯示部分顯示當(dāng)前冷庫內(nèi)的溫度值，控制電路調(diào) 節(jié)冷庫內(nèi)的溫度達(dá)到恒溫控制。 圖 CAN總線下節(jié)點 結(jié)構(gòu)框圖 各模塊功能介紹 本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為上位機(jī)，通過 CAN 總線完成對下節(jié)點的控制 ，以及與 PC 機(jī)之間的通信 。動態(tài)顯示電路用來顯示各個庫房的當(dāng)前溫度。由于單片機(jī)的體積 、結(jié)構(gòu)和功能特點，在實際應(yīng)用中可以完全融入應(yīng)用系統(tǒng)之中，故而也稱為嵌入式微控制器。 AVR系列 單片機(jī)是 Atmel公司推出的較為新穎的單片機(jī)，其顯著特點為高性能、高速度、低功耗。AVR單片機(jī)指令以字為單位，且大部分指令都為單周期指令。 AVR單片機(jī)工作電壓為 ~，可以實現(xiàn)耗電最優(yōu)化。 PIC系列 單片機(jī)系列是美國微芯公司的產(chǎn)品， CPU采用 RISC結(jié)構(gòu)，分別有 335和 58條指令，屬精簡指令集。它具有低工作電壓、低功耗和驅(qū)動能力強(qiáng)等特點。數(shù)據(jù)的傳送和邏輯運(yùn)算基本上都得通過工作寄存器來進(jìn)行，而 51系列的還可以通過寄存器相互之間直接傳送，因而 PIC單片機(jī)的瓶頸現(xiàn)象比 51系列還要嚴(yán)重。它是以 8051為內(nèi)核構(gòu)成的，所以它和 8051系列單片機(jī)是兼容的系列。低檔型號是 80C51的兼容產(chǎn)品 ， 并行 I/O口較少 ， 只有1K的 Flash存儲器和 64個字節(jié)的 RAM，內(nèi)部不含串行接口 ； 標(biāo)準(zhǔn)型是和 MCS51系列單片機(jī)兼容的，內(nèi)部含有 4K、 8K或 20K可重復(fù)編程的 Flash存儲器，可進(jìn)行 1000次擦寫操作 ， 有通用串行接口，有低電壓空閑及電源下降方式 ； 高檔型是在標(biāo)準(zhǔn)型的基礎(chǔ)上增加了一些功能形成的 ， 含標(biāo)準(zhǔn)型和低檔型所不具有的 SPI接口。同時，在系統(tǒng)工作過程中能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞 也不會影響到信息的保存。 本次設(shè)計的 微控制器選用 AT89系列 的 AT89S52單片機(jī) 。 AT89S52單片機(jī)引腳圖如圖 。該器件采用 ATMEL的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的 80C51的指令系統(tǒng)及引腳兼容，片內(nèi) Flash程序存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用常規(guī)非易失性存儲器編程。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 J a n 2 0 0 5 S h e e t of F i l e : C : \ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x p l o r e r 9 9 S E \ E x a m p l e s \ B A C K U P ~ 3 6 . D D BD r a w n B y :P 1 .0P 1 .1P 1 .2P 1 .3P 1 .4P 1 .5P 1 .6P 1 .7R S TP 3 .0 / R X DP 3 .1 / T X DV C CP 3 .4 / T 0P 3 .5 / T 1P 0 .0P 0 .1X T A L 2X T A L 1V S SP 3 .2 / I N T 0P 3 .3 / I N T 1P 3 .6 / W RP 3 .7 / R DP 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7EAA L EP S E NP 2 .7P 2 .6P 2 .5P 2 .4P 2 .3P 2 .1P 2 .2P 2 .0A T 8 9 S 5 21234567891011121314151617181920 2122232425262728293031323334353637383940 圖 AT89S52單片機(jī)引腳圖 AT89S52提供了 256字節(jié) RAM， 32線 I/O口， 3個 16位定時器 /計數(shù)器，一個全雙工串行口?？臻e方式使 CPU停止工作，而允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。AT89S52 Flash單片機(jī)有如下特點 ： 與 MCS51產(chǎn)品兼容； 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 具有 8K可改寫的 Flash內(nèi)部程序存儲器，可寫 /擦 1000次； 全靜態(tài)操作： 0Hz~33MHz； 256字節(jié)內(nèi)部 RAM； 32根可編程 I/O線； 3個 16位定時器 /計數(shù)器； 8個中斷源； 可編程串行口； 低功耗空閑和掉電方式。時鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。 本次設(shè)計的時鐘電路采用內(nèi)部時鐘方式。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘發(fā)生器，外接晶振時， C1 和 C2 值通常選擇位 30pF 左右。 晶體可在 ～ 12MHz 之間任選， 由于要使用CAN 總線通信電路，所以采用 晶振。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能好的NPO 高頻電容。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的 0000H 地址單元開始執(zhí)行程序。只要 RET 保持高電平，則循環(huán)復(fù)位。本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路，是常用復(fù)位電路之一。 通過經(jīng)驗可將電阻值 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 分 別定為 200Ω 和 1KΩ，電 容值定為 22μ F，這樣，能保證復(fù)位信號的高電平持續(xù)時間大于 2 個機(jī)器周期。 單片機(jī)的 時鐘電路和復(fù)位電路如圖 所示。CH451是一個整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制 等 多功能外圍芯片。 CH451通過串行接口與單片機(jī)相連接。當(dāng)使用鍵盤功能時，CH451的 DOUT 引腳的 KEY 信號線可以連接到單片機(jī)的中斷輸入引腳，如果連接到普通 I/O 引腳，那么應(yīng)該使用查詢方式確定 CH451是否檢測到有效按鍵。 1． 顯示驅(qū)動 CH451對數(shù)碼管和發(fā)光管采用動態(tài)掃描驅(qū)動，順 序為 DIG0至 DIG7，當(dāng)其中一個引腳吸入電流時，其它引腳則不吸入電流。 CH451支持掃描極限控制，并且只為有效數(shù)碼管分配掃描時間。占空比的值從 1/16至 16/16，占空比越大，數(shù)碼管的平均驅(qū)動電流越大，顯示亮度也就越高，但占空比與顯示亮度之間是非線性關(guān)系。 CH451支持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器中的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)，并且支持各數(shù)碼管的獨立閃爍控制，在字?jǐn)?shù)據(jù)左右移動或者左右循環(huán)移動的過程中，閃爍控制的屬性不會隨數(shù)據(jù)移動。當(dāng)數(shù)據(jù)位為 1時，對應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會點亮；當(dāng)數(shù)據(jù)位為 0時，則對應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會熄滅。在鍵盤掃描期間 DIG7～DIG0引腳用于列掃描輸出， SEG7～ SEG0引腳都帶有內(nèi)部下拉電阻，用于行掃描輸入；當(dāng)啟用鍵盤掃描功能后， DOUT引腳的功能由串行接口的數(shù)據(jù)輸出變?yōu)殒I盤中斷以及數(shù)據(jù)輸出。在鍵盤掃描期間， DIG7～ DIG0引腳按照 DIG0至 DIG7的順序依次輸出高電平，其余 7個引腳輸出低電平； SEG7～ SEG0引腳的輸出被禁止，當(dāng)沒有鍵被按下時， SEG7～ S