仓库温湿度检测系统.doc

仓库温湿度检测系统设计
院 系
自动化学院
专 业
自动化
班 级
学 号
姓 名
指导教师
负责教师
2009年月
摘要
本设计使用STC89C52单片机作为主控制模块,利用简单的外围电路来驱动1-Wire总线,利用1-Wire总线协议,实现了多点温度和湿度的精确测量。利用STC89C52单片机本身强大的功能和内部RAM资源,可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输,并能利用软件方便的逻辑判断实现了1-Wire总线的ROM搜索,实现了测温器件18B20的枚举,实现了无人干预的测温点的动态裁剪,所以本设计具有很强的现实应用性。另外,本系统的湿度检测没有完成。
本文从1-Wire总线的原理入手,详细阐述了1-Wire总线的ROM搜索过程,以及硬件电路的设计、计算和软件的算法。
关键词:DS18B20 ;单片机 MCU;串行传输 Serial Data Transfer;单总线 1-wire interface

Abstract
This design as the main STC8952 of single-chip control module, using a simple external circuit to drive the 1-Wire bus, the use of 1-Wire bus protocol, to achieve a more accurate measurement of temperature. The use of MCS STC89C52 powerful features and its own internal RAM resources, it is easy to achieve single-chip and PC data transfer between aircraft and the use of software to facilitate the realization of the logic to determine the 1-Wire bus ROM search, the realization of the temperature measurement device enumeration 18B20, no intervention to achieve a dynamic temperature measurement point cut, so the design of practical application. In addition,the system did not complete humidity testing.
This article from the 1-Wire bus starting with the principle, described in detail 1-Wire bus ROM search process, as well as the design of hardware circuits, computing and software algorithms.
Keywords :DS18B20; Single-chip MCU ;Serial transmission Serial Data Transfer;monobus 1-wire interface
目 录
摘要 I
Abstract II
目 录 III
第1章 绪 论 1
1.1选题背景 1
1.2设计过程及工艺要求 2
1.2.1基本功能 2
1.2.2主要技术参数 2
第2章 系统总体设计 3
2.1温度传感器的选择 3
2.2信号采集 4
2.2.1 DS18B20基本知识 4
2.2.2 DS18B20产品的特点 4
2.2.3 DS18B20的引脚介绍 4
2.3信号分析与处理 5
2.3.1单总线的实现 5
2.3.2 DS18B20的使用 7
2.3.3 DS18B20的应用电路 11
2.3.4单片机89C52 14
2.3.5 MAX232电平转换芯片特点 18
2.3.6单片机与PC间通信接口电路设计 20
2.3.7过限指示 20
第3章 软件设计 22
3.1 1-Wire总线协议处理 22
3.2 1-Wire CRC 校验处理 28
3.3 1-Wire 器件的ROM搜索 29
3.4 ‘FIRST’操作 38
3.5 ‘NEXT’操作 38
3.6数据传输 39
第4章 总结 41
社会经济效益分析 42
参考文献 43
致谢 45
附录A 程序清单 46
附录B PCB板图 65
第1章 绪 论
1.1选题背景
防潮、防霉、防腐、防爆是粮库日常工作的重要内容,是衡量粮库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的寿命和工作可靠性。
为保证日常工作的顺利进行,首要问题是加强仓库内温度的监测工作,因为温度的升高,就意味着粮库内的有氧呼吸的加强,就意味着马上就要发生腐烂霉变。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温度测量仪。
在我们的印象中,温度的测量不外乎由传感器、放大器、数码显示、报警器等单元组成。但是通过实际的考察,现实的系统根本不是这个样子:由于粮食要定期的通过熏蒸来除虫、防鼠,熏蒸药剂具有高毒性,高腐蚀性,人员根本不能随意接触到仓内设备,更不要说通过数码管的显示和报警器来及时发现温度的异常变化,同时出于防爆的要求,在仓库内部的系统,是完全密封的,并被充入低氧高氮的气体,平时人员根本不能及时进入。
因此现在的监控系统都是由计算机监控,采用专用组态软件、单片机及数字传感器组成的,具有500-1000个测温点的,网络化的数字式温度检测的系统。
下图展示了一种可能的结构
图1.1现场采集站
通过一线牵采集模块,对粮仓的温度进行测量采集,每个粮仓约有200点模拟量输入(温度)并根据粮食的情况对现场进行湿度检测。
现场控制站
现场控制站可用西门子PLC控制现场输送机、提升机、电动闸门、通风机的启动运行,以及报警等功能的反馈信号,实现自动化控制。
上位机
上位机运行组态通用工业过程监控软件,对现场的设备进行监控、并对仓库温湿度进行巡回检测。并生成动态画面、报表、报警、曲线等数据管理功能。
这就要求我们必须设计一种高可靠,高一致性,基本免维护,可自由增减测温点,并具有和计算机联网交换数据的能力的测温组件。
1.2设计过程及工艺要求
根据实际的需求,我们提出了测温组件的基本功能,需要说明的是,在这里你看不到传统的温度显示功能,因为实际上工作人员根本不可能到现场去记录温度的显示。同时增加了组件的测温点免维护自由增减功能,以适应系统的规模的自由裁剪。
1.2.1基本功能
检测温度
测温点免维护自由增减
过限指示
与计算机通讯
1.2.2主要技术参数
温度检测范围 : -40℃-+60℃
测量精度: 0.5℃
报警方式:闪动的LED指示灯
通讯方式:RS232 9600,N,8,1
第2章 系统总体设计
本设计是以STC89C52为基本系统核心的一套检测系统,其中包括、单片机、复位电路、温度检测、过限指示、通讯接口、系统软件等部分的设计。
图2.1 系统总体框图
2.1温度传感器的选择
方案一:采用热电阻温度传感器。