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    基于51单片机的仓储温度采集测控系统设计

      信息来源:   发布时间:2021-12-22  点击数:

    1. 引言

    随着单片机和传感技术的迅速发展,自动检测领域发生了巨大变化,温室环境自动监测控制方面的研究有了明显的进展,并且必将以其优异的性能价格比,逐步取代传统的温度控制措施。防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容,是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行,首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材,通过人工进行检测,对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低,且测试的温度及湿度误差大,随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。

    近年来,利用智能化数字式温度传感器以实现温度信息的在线检测已成为温度检测技术的一种发展趋势。其应用领域越来越广泛,对其要求越来越高,需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。数字化技术推动了信息化的革命,在传感器的器件结构上采用数字化技术,使信息的采集更加方便。

    2. 系统分析与硬件设计

    数字温度芯片DS18B20测量温度,输出信号全数字化,便于单片机处理和控制,省去传统测温方法中的很多外围电路,且该芯片的物理化学性比较稳定,可用做工业测温元件,在0~100摄氏度范围内,最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一是采用了单总线的数据传输,由数字温度计DS18B20和微控制器AT89S51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也小。采用51单片机控制,软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制,硬件实现简单,安装方便。

    仓储温度采集测控系统原理图如图2所示,控制器使用单片机AT89C2051,温度计传感器使用DS18B20,用液晶实现温度显示。本温度计大体分三个工作过程。首先,由DS18820温度传感器芯片测量当前的温度,并将结果送入单片机。然后,通过89C205I单片机芯片对送来的测量温度读数进行计算和转换,并将此结果送入液晶显示模块。最后,SMC1602A芯片将送来的值显示于显示屏上。由图1可看到,本电路主要由DSl8820温度传感器芯片、SMCl602A液晶显示模块芯片和89C2051单片机芯片组成。其中,DSI8B20温度传感器芯片采用“一线制”与单片机相连,它独立地完成温度测量以及将温度测量结果送到单片机的工作。

    图1 系统原理图

    图1 系统原理图  下载原图


    3. 软件设计

    主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值,温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度,其程序流程见图2所示。

    图2 主程序流程图

    图2 主程序流程图  下载原图


    4. 硬件设计

    根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:

    (1)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。

    (2)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀,整齐,紧凑地排列在PCB板上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

    (3)在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产。

    按上述原则绘制PCB板图如下图3所示。

    图3 系统3D PCB图

    图3 系统3D PCB图  下载原图


    5. 结语

    本系统采用的51单片机和DS18B20温度传感器能够快速有效地实现多点温度测量,且系统结构简单,测控对象越多越显示其优越性,实现了一个高精度、低成本、抗干扰和高可靠的智能数字温度传感器。同时随着科技的发展,温度的实时显示系统应用也越来越重要,本文采用LED显示模块显示温度,同时还增加了调节温度报警值按键,成功实现了温度检测并报警的功能,可以广泛应用于现实生活中,可以对环境温度进行采集测控,实现了全自动智能调节,能带来可观的经济效益和社会效益。

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