仓库温湿度检测系统设计课程

1、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 interfaceAbstractThis design as the main STC8952 of single-chip control module, using a simple external circuit to dr

2、ive 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 po

3、int 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IAbstractII目 录III第1章 绪 论11.1选题背景11.2设计过程及工艺要求21.2.1基本功能21.2.2主要技术参数2第2章 系统总体设计32.1温度传感器的选择32.2信

4、号采集42.2.1 DS18B20基本知识42.2.2 DS18B20产品的特点42.2.3 DS18B20的引脚介绍42.3信号分析与处理52.3.1单总线的实现52.3.2 DS18B20的使用72.3.3 DS18B20的应用电路112.3.4单片机89C52142.3.5 MAX232电平转换芯片特点182.3.6单片机与PC间通信接口电路设计202.3.7过限指示20第3章 软件设计223.1 1-Wire总线协议处理223.2 1-Wire CRC 校验处理283.3 1-Wire 器件的ROM搜索293.4 FIRST操作383.5 NEXT操作383.6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6565- - 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

5、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

6、。 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。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业

7、性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200650，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100和10，其允许的测量误差A级为（0.15+0.002 |t|），B级为（0.3+0.005 |t|）。铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50180测温。方案二：采用AD590。采用AD590，它的测温范围在-55+150之间，而且精度高。M档在测温范围内非线形误差为0.3。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，接口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量信号可远传百余米。综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。方案三:采用DS18B20。DS18B20 数字温度传感器，测温范围 5512

8、5，固有测温分辨率0.5。具有独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。工作电源: 35V/DC。在使用中不需要任何外围元件；测量结果以912位数字量方式串行传送。综合比较方案二与方案三，方案三更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。2.2信号采集2.2.1 DS18B20基本知识 DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线上可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 2.2.2 DS18B20产品的特点 （1）、只要求一个端口即可实现通信。 （2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （4）、测量温度范围在55。C到125。C之间。 （5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 （6）、内部有温度上、下限告警设置。 2.2.3 DS18B20的引脚介绍

9、TO92封装的DS18B20引脚排列见图2.2，其引脚功能描述见表2.1。 图2.2 DS18B20引脚（底视图）表2.1DS18B20详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。既可以用在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。2.3信号分析与处理由于DS18B20采用的是1Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对STC89C52单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。 由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。2.3.1单总线的实现（1）DS18B20的复

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