1、本 科 毕 业 设 计冷库温度监测仪的设计所在学院 专业班级 电气工程与自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I摘要根据系统的功能需要，本着节约开发成本、增加系统可扩展性、提高系统可靠性、降低系统功耗的原则进行温湿度监测系统的硬件设计。本系统采用单片机 DS18B20 作为整个系统的核心，利用单片机现有的接口组织外围硬件模块。为了减少系统面积，降低系统功耗，对于温度测量模块和湿度测量模块都需要进行筛选，选择美国 DALLAS 公司的一款可编程单总线数字式温度传感器 DS18B20 进行温度采集、采用 RS485 总线作为与其他设备通信的接口。以上系统不仅操作简单, 成本低，
2、测温准确, 省时省力, 而且运行可靠, 抗干扰能力强。利用已有资源组织外围电路，系统具有可扩展性、外接其他传感器，并添加或修改相应的软件控制程序，就可以实现更多环境参数的参数的测量，也可以将这些系统应用在环境保护、控制、农业生产，以及军事等方面。关键词：单片机;DS18B20;RS485IIAbstractEnvironmental monitoring and control in industry, agriculture, national defence industries in a wide range of applications .It is system design is
3、 relatively complex, involve a broader, including automatic monitoring technology, process control technology and communication technology, etc. Environmental monitoring system mainly involves some information collection, display and transmission, due to the different application occasions, environm
4、ent monitoring collection object is also different. But generally speaking, The acquisition of temperature and humidity; indispensable. Adopted advanced technology to monitor these environmental factor, through the automatic monitoring system for environmental control, reduce production cost, is mor
5、e and more popular trend. This paper designed a kind of intelligent monitoring system, the intelligent monitoring system P89LPC930 by PHILIPS company for controller. DALLAS company adopts the a section of programmable digital temperature sensor DS18B20 single bus temperature gathering. Use LCM accom
6、plishing two parameters value of local display. And the data measured by RS - 485 bus transmitted to PC.Key words: DS18B20; reduce production cost; RS - 485III目 录第 1 章 绪论 .11.1 选题背景 .11.2 冷库的应用 .11.3 研究现状 .1第 2 章 监测藏库温度的情况分析 .22.1 实验条件 .22.2 分布方案 .22.3 数据处理 .22.4 数据分析 .3第 3 章 系统整体设计方案 .43.1 温度监测系统整体
7、结构 .43.2 系统硬件整体设计方案 .4第 4 章 硬件部分设计 .64.1 主控电路 .64.2 温度测量模块 .84.3 LCD 显示模块 .104.4 后备电源 .114.5 通信模块 .12第 5 章 软件设计 .145.1 主程序流程图 .145.2 温度测量软件 .145.3 LCD 显示软件 .195.4 存储数据 EEPROM.215.5 串口通信 .23结论 .24致谢 .25IV参考文献 .26附录 1.27附录 2.281第 1 章 绪论1.1 选题背景温度的监测在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用，其系统设计也较为复杂、涉及面较广，包括自动化监测技术、过程控制技术
8、、通信技术等。温度监测系统主要涉及一些信息的采集、显示与传输，由于应用场合的不同，温度监测的采集对象也有所不同。但是一般来说，对温度的采集必不可少；比如一个粮食仓库环境监测系统，温度是一个重要的显示和分析指标，因为根据国家粮食保护法规定，必须定期抽样检查粮库各点的粮食温度，以便及时采取相应的措施。传统的粮仓温度测量都是由人工完成的，由于监测分站比较分散，传统的温度测量方式周期长、成本较高，而且测量员必须到现场进行测量，因此工作效率非常低，且不便于管理。采用先进的技术监测这些环境因子，通过自动监测系统进行环境控制，降低生产成本，呈越来越流行的趋势。1.2 冷库的应用现代商业冷库大多使用组台装配式
9、冷库，这不但由于装配式冷库建造工期短，移动增容方便，同时因其性能稳定，自动化程度高。但是，装配式冷库也有其不足之处，特别是对于小型装配式冷库库内温度渡动大，均匀性差。库内温度的波动及均匀性对货物储藏质量和库温控制精度有较大影响。造成库内温度波动及不均匀的因素较多，库壁厚度、库温控制方式、库内空气的流动状况、货物堆积方式、频繁开启库门是造成库内温度渡动和不均匀的主要原因。其中有结构原因，也有使用操作原因。了解装配式冷库库内温度场的分布特性及影响因素有助于装置的台理设计和使用。在允许的冷藏温度范围内, 以较高温度储存食品, 对于节省电能、延长制冷设备的使用寿命都很有利.本文采用单总线数字传感器DS
10、18B20 取代传统的简单模拟电阻式温度传感器, 精确采集多点实际温度值, 构成实时反馈控制系统, 并根据整个系统的功能需求, 提出了硬件系统的总体设计方案。由于经济和技术方面的原因(硬件较贵，通用、高可靠、使用方便的配套软件贫乏)计算机控制系统发展较慢，应用还不广，尤其是在中小企业更是如此。在国外，计算机监控系统的应用已显示出其节能，节省人力和控制效果好等巨大优越性。本课题的研究对推动企业的生产加工自动化。促进科技进步，提高生产效率，具有现实的经济意义.必要性。1.3 研究现状系统具体功能需求如下所述：1，实现温度的采集，测温范围-5050，精度 1。2，实现湿度的采集，每 5 分钟记录一个
11、数据，能连续记录 10 天以上的数据实现两个测量值的本地显示。3，有不间断电源功能，停电状况下可以工作 24 小时以上。4，可以与计算机联机传输数据。第 2 章 监测藏库温度的情况分析主要研究冷藏库部温度场在冷藏货物的情况的状况，测出内部的温度值，利用这些数据来评价冷藏库测温探头放置是否恰当，为冷藏测温探头放置有效反映其温度提供帮助，以达到测量准确的目的。2.1 实验条件首先选一个冷库为实验点，库内部空间为6000(长)X 5000(宽)X 3000(高)(单位mm)测量温度采用XL3型热电阻巡回测温仪。一般在18“C条件下冷藏食品，存放物料负荷程度分3种情况：满负荷的15；满负荷的25；满负
12、荷的35，每种情况我们选出10个样本测量点。2.2 分布方案可以先抛弃一些测量点，如冷库门附近开启频繁，难易反映冷藏库内的实际温度，墙附近下方堆放物料不适合放置测温探头。本实验测量温度点共计10个，具体分布如下：图 2.2 测温点分布图2.3 数据处理可以根据以上布局点，每一种物料负荷程度测试中，首先在刚停止降温30分钟稳定后，在进行温度测量，每隔5分钟记录一次数据，一共要10天，在将每一个点lO次测的数值取平均值，则该值为这一点在这种存放物料负荷程度中测试值。因此得到表2-1的数据。表2.3 存放物料负荷程度不周温度分布物量温度位置 满荷 1/5 -20.6 -20.8 21.0 -20.5
13、 -21.0 -21.5 -20.0 -20.2 -19.7 -19.5满荷 2/5 -20.3 -20.6 -21.2 -19.6 -20.4 -20.8 -20.4 -19.5 -18.8 -19.0满荷 3/5 -19.0 -20.2 -20.8 -19.3 -19.8 -20.3 -20.0 -19.0 -18.3 -18.52.4 数据分析1.从上表可以看出。在稳定条件下，库内温度分布为里端例如比较平稳，温度差不大，是因为靠近物料的原因，中部温度比两端(墙壁)温度稍低例如，靠近蒸发器温度最低如，特别是送风温度越低，差值很明显中部下方温度比两端低约2，在满荷15、的25的条件下，温度差
14、不到1。物料装高度为2.0以上时的情况下也相类似。可以说明冷藏食品时，越靠近食品时，其温度越高。2.表中还可以看出，在同样送风速度条件下，食品量不同，库内温度场的分布也不痛，量越大上部温度越高。中间中部较低，分别以满荷15和满荷35的情况来看，在15时，中间上部温度约低1-0：在35时，中间上部温度约低1-2，中间中、下部温度约低1-2，因为放置食品量对冷藏温度有较大的影响，量越多，库内中间下部的温度就越低。可以得出：一个点不易准确反映库温的真实温度，因为食品量较少，又要考虑到食品量较多时的情况，选出两个测温点，号位置是基本测试要选择，、的选择应是靠近食品和远离蒸发器的点。可以选出、号为我们的
15、测温点。第 3 章 系统整体设计方案3.1 温度监测系统整体结构温度监控系统整体结构如图 3.1 所示。由单片机和传感器中的温度监测就是本设计所要实现的。要完成温湿度采集与处理，并通过总线与温度监测仪进行数据传递。主要负责对下位机的控制，实现多点循环环境数据采集，并对其进行处理，将数据发送到上位机。用户设定上位机，使上位机按照设定向中间机发出读取温、湿度数据的指令，然后接收下位机上传所需的数据并显示。PC机与温度采集器在通信过程中，阻抗不连续和阻抗不匹配会导致信号反射。阻抗不连续使信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗突变，信号在这个地方就会引起反射。消除这种反射的方法是在电缆的末端跨接一个与电缆特
16、性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通信电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。引起信号反射的另一个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配.这种原因引起的反射主要表现在通信线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。信号反射对数据传输的影响，是因为反射信号触发了接收器输入端的比较器，使接收器收到了错误的信号。要减弱反射信号对通信线路的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。图 3.1 温度检测系统图3.2 系统硬件整体设计方案整体温湿度监测系统的设计方案包括硬件设计方案和软件设计方案。硬件设计的核心是单片机，外接一系列所需的外围电路，如电源、晶
17、振、复位电路、显示电路等。具体设计方案如图 3.2 所示。本系统采用的单片机是飞利浦公司的 P89LPC930。在该单片机外围添加外围各种所需模块。为了使系统面积小，功耗低，对温度传感器和湿度传感器进行筛选，最终选择美国DALLAS 公司的一款可编程单总线数字式温度传感器 DS18B20 实现温度检测，采用 RS485 总线作为与其他设备通信的接口，最后显示模块的选择为规格是 8 乘 2 的字符型 LCD。以上所选硬件选择已满足功能需要，而且开发成本、扩展性强、可靠性高、功耗低。单 片 机RS485Z转RS232多个温度检测点温度传感器PC图 3.2 监测仪硬件框图复位温度传感器储存器微控制器模块晶振 电源LCD 显示电路 通信电路
