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        基于51單片機的倉儲溫度采集測控系統設計

          信息來源:   發布時間:2021-12-22  點擊數:

        1. 引言

        隨著單片機和傳感技術的迅速發展,自動檢測領域發生了巨大變化,溫室環境自動監測控制方面的研究有了明顯的進展,并且必將以其優異的性能價格比,逐步取代傳統的溫度控制措施。防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內容,是衡量倉庫管理質量的重要指標。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行,首要問題是加強倉庫內溫度與濕度的監測工作。傳統的方法是用與濕度表、毛發濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材,通過人工進行檢測,對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低,且測試的溫度及濕度誤差大,隨機性大。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準確的溫濕度測量儀。

        近年來,利用智能化數字式溫度傳感器以實現溫度信息的在線檢測已成為溫度檢測技術的一種發展趨勢。其應用領域越來越廣泛,對其要求越來越高,需求越來越迫切。傳感器技術已成為衡量一個國家科學技術發展水平的重要標志之一。數字化技術推動了信息化的革命,在傳感器的器件結構上采用數字化技術,使信息的采集更加方便。

        2. 系統分析與硬件設計

        數字溫度芯片DS18B20測量溫度,輸出信號全數字化,便于單片機處理和控制,省去傳統測溫方法中的很多外圍電路,且該芯片的物理化學性比較穩定,可用做工業測溫元件,在0~100攝氏度范圍內,最大線形偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點之一是采用了單總線的數據傳輸,由數字溫度計DS18B20和微控制器AT89S51構成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數字信號,可直接與計算機連接。這樣,測溫系統的結構就比較簡單,體積也小。采用51單片機控制,軟件編程的自由度大,可通過編程實現各種各樣的算術算法和邏輯控制,硬件實現簡單,安裝方便。

        倉儲溫度采集測控系統原理圖如圖2所示,控制器使用單片機AT89C2051,溫度計傳感器使用DS18B20,用液晶實現溫度顯示。本溫度計大體分三個工作過程。首先,由DS18820溫度傳感器芯片測量當前的溫度,并將結果送入單片機。然后,通過89C205I單片機芯片對送來的測量溫度讀數進行計算和轉換,并將此結果送入液晶顯示模塊。最后,SMC1602A芯片將送來的值顯示于顯示屏上。由圖1可看到,本電路主要由DSl8820溫度傳感器芯片、SMCl602A液晶顯示模塊芯片和89C2051單片機芯片組成。其中,DSI8B20溫度傳感器芯片采用“一線制”與單片機相連,它獨立地完成溫度測量以及將溫度測量結果送到單片機的工作。

        圖1 系統原理圖

        圖1 系統原理圖  下載原圖


        3. 軟件設計

        主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值,溫度測量每1s進行一次。這樣可以在一秒之內測量一次被測溫度,其程序流程見圖2所示。

        圖2 主程序流程圖

        圖2 主程序流程圖  下載原圖


        4. 硬件設計

        根據電路的功能單元,對電路的全部元器件進行布局時,要符合以下原則:

        (1)按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向。

        (2)以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進行布局。元器件應均勻,整齊,緊湊地排列在PCB板上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

        (3)在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀,而且裝焊容易,易于批量生產。

        按上述原則繪制PCB板圖如下圖3所示。

        圖3 系統3D PCB圖

        圖3 系統3D PCB圖  下載原圖


        5. 結語

        本系統采用的51單片機和DS18B20溫度傳感器能夠快速有效地實現多點溫度測量,且系統結構簡單,測控對象越多越顯示其優越性,實現了一個高精度、低成本、抗干擾和高可靠的智能數字溫度傳感器。同時隨著科技的發展,溫度的實時顯示系統應用也越來越重要,本文采用LED顯示模塊顯示溫度,同時還增加了調節溫度報警值按鍵,成功實現了溫度檢測并報警的功能,可以廣泛應用于現實生活中,可以對環境溫度進行采集測控,實現了全自動智能調節,能帶來可觀的經濟效益和社會效益。

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