摘要现代农业生产离不开环境控制,本文针对温室智能化控制存在的诸多因素,将智能传感器DS18B20与单片机AT89C52控制相结合,提出了基于单片机的智能化温度自动采集系统的设计方案。
在系统硬件设计中,整个系统由数据采集系统、单片机控制系统和计算机监控系统组成。
系统以单片机为核心,以多个温度传感器作为测量元件,通过单片机与智能传感器相连,实现数据的采集、存储和显示,最终将数据通过串口传送给计算机。
在软件设计中,系统采用了层次化、模块化设计的方法,主要编写了主程序和温度采集、键盘扫描等子程序。
该系统的主要特点就是可以实现大棚温度的实时监测,能够较远距离的传输温度信号,并且测量范围较广,测量精度较高。
关键词:智能温度传感器DS18B20 单片机AT89C52 温度采集显示AbstractModern agricultural production is inseparable from the environment control.This intelligent control for greenhouse will be among the many factors that intelligent sensor DS18B20 combination of the control and SCM AT89C52. This thesis proposes a design of intelligent automatic temperature acquisition system.This hardware design system adopts hierarchical, modular design. The whole system consists of data acquisition system and single-chip microcomputer control system and computer monitoring system composition. System based on SCM, with multiple temperature sensor as measuring element, through the single-chip microcomputer and intelligent sensor is linked together, realize the data acquisition, storage and display,this eventually data will transmitted through serial computer. In software design, system USES a hierarchical, modular design method, the main program mainly prepared with temperature gathering, keyboard scan a subroutine and so on.The system's main characteristic is can realize real-time monitoring, trellis temperature to the greater distance transmission temperature signal a wider range, and measurement, high measurement precision.Keywords:Intelligent temperature sensor DS18B20 SCM AT89C52 Temperature gathering display目录第1章绪论 (1)1.1课题研究目的和意义 (1)1.2国内外研究现状 (3)1.3本文主要研究内容 (6)第2章系统总体方案设计 (7)2.1系统组成 (7)2.2系统控制方案设计 (7)2.3系统总体方案设计 (8)2.3.1 系统控制器的选择 (8)2.3.2检测元件的选择 (10)2.3.3 外围接口设备的选择 (12)第3章系统硬件设计 (16)3.1控制单元电路设计 (16)3.2信号检测电路设计 (22)3.3 外围设备接口电路的设计 (23)3.3.1显示器接口电路设计 (23)3.3.2键盘接口电路设计 (25)3.3.3串口通讯电路设计 (26)3.4 系统硬件原理图 (27)第4章系统软件设计 (29)4.1 总体设计思想 (29)4.2 主程序设计 (32)4.3 数据采集子程序设计 (35)4.4 键盘显示子程序 (37)第5章总结 (39)致谢 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
参考文献 . (41)附录1:智能化温度自动采集系统硬件原理图 (43)附录2:智能化温度自动采集系统程序清单 (44)第1章绪论1.1 课题研究目的和意义随着科技发展的脚步越来越快,各行各业对于温度检测的要求越来越高,无论是对于机器温度的检测,还是厂房温度的控制,甚至在日常家居温度的监控中,智能化温度自动采集系统都成为其中必不可少的一部分。
由于各个行业对测温系统的要求越来越高,这必然引起了我们对智能化温度采集的重视。
迈入21世纪后,温度传感器也正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性,以及向开发虚拟传感器和网络传感器等高科技的方向迅速发展。
进而使温度的测量和控制占据了更加重要的地位,消防电气的非破坏性温度检测,电力、通讯设备的过热故障预知检测,空调系统的温度检测,医疗与诊断设备的温度测试,粮仓的温度监控,军械库房、数控车床等等设备的温度过热检测,大到国家企业,小到居家生活都与温度检测密切相关,可见智能化温度采集系统的应用十分广阔。
温度是一个非常重要的物理量,因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、煅烧、浓度、结晶以及空气流动等物理和化学过程。
温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产量等一系列重大问题。
因此在现代社会对于温度采集和检测的意义就越来越大。
传统的温度控制系统采用模拟电路设计,存在不可避免的缺陷,如系统的电路结构复杂,操作困难,系统电路所需的功率较大,易出现温度的漂移,缺乏友好的人机界面,温度控制的实时性差等。
这些缺点都源于温度控制系统属于一阶纯滞后环节,具有大惯性、纯滞后、非线性等特点,导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。
采用单片机进行温度控制,具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点,对提高生产效率、促进科技进步等方面都具有重要的现实意义。
同时,单片机还具有很强的可扩展性,它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能,通过使用一些科学的算法,可以获得很强的数据处理功能。
温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中得到了广泛应用。
在工业生产中,很多时候都需要对温度进行严格的监控,以使得生产能够顺利的进行,产品的质量才能够得到充分的保证。
使用智能化温度自动采集系统可以对生产环境的进行自动监控,保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行,从而提高生产效率。
伴随信息领域各种技术的发展,采集数据的信息化也成了目前社会的主流发展方向。
并且这种数据采集方式已在石油勘探、地震数据采集等领域得到了应用。
再辅之以测控技术的迅猛发展,以嵌入式计算机为核心的数据采集系统已经在测控领域中占到了统治地位。
数据采集系统就是将现场采集到的数据进行处理、传输、显示、存储等操作,而它的主要功能则是把模拟信号转变成数字信号,然后进行分析、处理、存储和显示。
恰好与之相符的是,我们想要设计的智能化温度自动采集系统必须可以适用于各种恶劣环境并满足其对温度控制方面的不同要求,故我们设计的系统不仅要灵活、抗干扰性好而且在数据采集及处理方面要做到精准和及时,这样才能保证我们设计的温度采集系统无论应用于哪个领域,都能有较高的工作效率,便捷的实时操作与监控方式,除此之外,还可以取得不菲的经济效益。
我们设计智能化温度自动采集系统的主要目的是为了实现对被测物体的实时监测,以及当其发生温度的骤变时,我们能够及时的采取相应措施进行弥补和挽救,尽量避免和减少因为温度不适给机器和工厂带来不必要的经济损失。
有这样一组调查报告我们可以关注一下,我国有13多亿人口,其中就有9亿多农民,可见保持粮食生产和流通的稳定至关重要。
粮食仓储和流通设施的建设意义也很重大。
由于粮食仓储规模逐渐增大以及多种仓型和供应的需要,已经使目前的粮仓储备仓容严重不足。
每年由于粮食霉坏变质,鼠咬虫蛀和跑冒滴漏等各种情况,就可能造成巨大的经济损失。
以中型粮库为例的一套粮温检测与控制系统平均价格仅相当于粮食价格的1.27%,而每年由于粮食霉坏变质,鼠咬虫蛀和跑冒滴漏等问题造成的粮食损失最少在5%以上,所以智能化温度自动检测系统在粮仓建设方面具有直接作用,不但能产生巨大经济效益,也具有重大的社会效益。
随着粮食产量的逐年增加,传统的人工查看粮温的方法现已逐步被电子测温设备所取代。
准确及时地检测粮堆各部位温度湿度两项生态因子,即可得到粮堆内部多种生态环境变化数据,准确地反映和显示粮堆内部各处温度、湿度、粮食水分、绝对湿度、饱和湿度等粮堆气象状况,结合外温外湿、仓温仓湿及粮质,计算机粮情检测系统就可较全面地分析粮堆内虫害霉菌的繁衍活动规律,以及粮堆内外生态环境状况等储粮相关数据,实时控制指导粮仓密闭、机械通风、降温制冷等设备运行,以控制粮堆的温度。
同时通过大量检测的数据进行统计、综合、预测分析,控制粮仓设备等处于安全运行状况,对粮食不用药物熏蒸,确保储粮品质,实现绿色保质保鲜储粮。
由此可见,在工、农业生产和日常生活中,各个环节都与温度紧密相联,在一些工业自动化系统中,一般温度检测点占全部检测点的50%以上,可见温度的测量及控制占据着极其重要地位。
温度已成为大多数仪器正常工作的前提,而且对温度的要求也越来越严格。
因此,对于智能温度采集方法的研究也越来越受到人们的重视。
1.2 国内外研究现状随着社会的发展,科技的进步,以及测温仪器在各个领域的应用,智能化温度自动采集已是现代温度控制系统发展的主流方向。
特别是近年来,国内外在多路温度采集装置的设计上都有了比较成熟的设计技术,这系列的产品不仅性能高、价位低,而且是利用大屏幕液晶显示可以同时观看到多通道温度的变化,十分适合于智能化的温度自动采集。
1.国内的研究现状国内的智能温度采集器普遍具有以下七大特性:(1)快速的设定模式,所有重要的测量数据都放置在同一位置,设定过程简单,拥有可拆卸式输入端子,可以把每8个通道作为一个单位移动输入端子,令配线更加简单。