高陽：基于單片機的糧倉測控系統設計遼寧工程技術大學畢業設計（論文）PAGE6PAGE10前言糧食是一個國家生存的根本，為了防備戰爭、災荒及其它突發性事件，糧食的安全儲藏具有重要意義。根據國家糧食保護法規，必須定期抽樣檢查糧倉各點的糧食溫度與濕度，以便及時采取相應的措施，防止糧食的變質。但大部分糧倉目前還是采取人工測溫的方法，這不僅使糧倉工作人員工作量增大，且工作效率低，尤其是大型糧倉的溫度檢測任務如不能及時徹底完成，則有可能會造成糧食大面積變質。據有關資料統計，目前，我國各個地方及墾區的各種大型糧倉都還存在著程度不同的糧食儲存變質問題。我國每年因糧食變質而損失的糧食達數億斤，直接造成的經濟損失是驚人的[1]。對糧倉糧食安全儲藏的主要參數是糧倉的溫度和濕度，這兩者之間又是互相關聯的。糧食在正常儲藏過程中，含水量一般在12%以下是安全狀態，不會產生溫度突變，一旦糧倉進水、結露等使糧食的含水量達到20%以上時，由于糧食受潮，胚芽萌發，新陳代謝加快而產生呼吸熱，使局部糧食溫度突然升高，必然引起糧食“發燒”和“霉變”，并可能形成連鎖反應，從而造成不可挽回的損失[2]。此次設計的是糧倉溫濕度實時檢測控制系統，是對一個糧倉的溫濕度進行控制，以保證糧倉儲糧的安全。糧倉溫濕度控制系統是以AT89S52單片機為核心構成控制系統。本課題完成了整個系統的硬件設計，提出了一種可以應用于中小型糧倉的溫濕度控制系統。1單片機糧倉的發展概況1.1研究的背景與意義農業是國民經濟的基礎，糧食是基礎的基礎。近年來，隨著農業科學技術的不斷進步，農業生產持續而穩定地增產。農戶生產糧食數量也日益增多，絕大部分農民不僅解決了溫飽問題，而且有了更多的糧食。我國糧食年產量和常年儲存量均居世界首位。中央糧食儲備有較為完善的倉儲設施和技術保障，在保證國家糧食安全方面發揮著重要作用。但是，我國還有一半以上的糧食儲存在農民手中，這些糧食的儲藏安全是國家糧食安全的重要組成部分。長期以來由于種種原因，忽視了農戶糧食儲藏技術的研究與推廣，農戶糧食的儲藏技術非常落后，給國家和人民造成了巨大的損失。與此同時糧食產量增長所依賴的資源正在告急，如耕地面積進一步減少，水土流失日益嚴重，生態平衡遭到破壞，人口仍在增長的狀況。而提高糧食總產量的空間已很小，還有我國到2040年人口將達到16.6億。根據我國現有的光、熱、水、土和氣候資源，中國科學院在《我國土地的人口承載能力研究》中指出：我國糧食最大可能生產能力為8.3億噸，按聯合國確定的最低標準人均500kg計算，16.6億人口是我國國土人口承載能力的極限。這就迫使我們必須將糧食產后的損失降低到最低限度，減少糧食的儲藏損失無疑是利國利民的好事，是保證國家糧食安全的大事。在這樣一種大形勢下，國家投資興建了大型現代化糧庫，最大糧庫方圓幾公里，倉庫房數為數十個。由于大型糧庫中糧倉的容量和糧庫的規模都是前所未有的，這些因素對原有小糧庫的正常運行帶來了一些新問題。主要存在問題有如何隨時掌握每個倉內糧食的質量變化情況，保證入庫的糧食在較長時間的保存期內不變質。21世紀，人類社會發展有三個不可能逆轉的趨勢：第一是人口的增長，現今世界人口已突破60億，2050年可能達到100億；第二是耕地逐年減少，人均占有耕地將會更少；第三是人類對社會物質生活的需求越來越高。這三個趨勢必然導致糧食危機，必然會提出怎么養活100億人口的問題。據聯合國世界糧農組織統計，每年糧食因儲存不善造成霉爛損失占世界糧食總產量20億噸的1.5％，可達3000萬噸。按人均每年250kg口糧計算，相當于1.2億人一年的口糧（世界目前有8億人處于饑餓或半饑餓狀態）；我國糧食總產量5億噸，按這個百分比計算，霉爛糧食為750萬噸，如果不霉爛，可解決3000萬人一年的口糧。因此，人類必須千方百計地杜絕糧食的任何損失浪費，決不允許糧食在儲存期間出現像現在這樣的每年霉爛3000萬噸的嚴重損失。做好糧食儲備工作，對促進經濟穩定發展和社會安定具有重要的意義。糧倉測控系統包括：糧食檢測、分析與通風控制。“糧食檢測”在糧食儲藏過程中所起的作用就像“人工”保管時期保管人員的“眼睛”和“鼻子”，對糧食儲藏過程中各種糧情進行實時觀察，并密切關注著糧情的實時變化；“糧食情況分析”就像保管人員的“大腦”，對通過“眼睛”和“鼻子”觀察到各種糧情及變化情況，并根據糧食儲藏技術的特點和糧食儲藏的各種環境條件進行綜合分析與判斷，給出相應的結論及處理建議；“通風控制”就像保管人員的“手”和“足”，根據“大腦”的結論和處理建議來采取相應的處理措施，以確保糧食處在適宜的儲藏狀態，保證糧食儲藏的安全。糧食檢測是對糧食儲藏過程中糧堆溫度、倉內溫、濕度、大氣溫、濕度等基本檢測參數變化的記錄。糧情檢測系統是通過電源電纜、通訊電纜將計算機、檢測主機、檢測分機、分線器和測溫電纜等連結起來構成的系統。糧食檢測過程是把埋在糧堆內的溫度傳感器所感應到糧堆內的溫度變化情況，通過分線器、檢測分機、檢測主機而反映到主控機房的計算機上，使庫房保管人員可以隨時觀察糧堆內的溫度變化情況，并采取相應的處理措施，以確保糧食儲藏過程的安全。建立糧食監測產品技術應用新體系，應本著一切從國情出發，從實際需要出發，從目前國內的技術水平出發，面向遍布全國各產區和銷區糧庫的不同倉房類型和功能的糧情檢測成套系列化產品，經濟實用地滿足糧食儲藏的不同需求。1.2國內外糧倉技術現狀糧倉測控技術的研究始于20世紀70年代，它是科學保糧的重要技術之一。隨著國家農業產業政策的不斷完善，以及現代科學技術在農業生產中的應用和推廣，國家糧食總產量不斷突破歷史新高。但國家的糧食儲備狀況自建國以來卻沒有得到明顯改善，全國80％左右的糧食仍采用原始的存儲方式。初期，以銅電阻，熱敏電阻作為傳感器件，通過檢測電阻的變化來反映糧食溫度的變化，為糧食保管提供參考依據。但此工作靠人工一點一點測量，效率低，準確性差。在糧食部門各級領導的關懷和糧食行業科技主管部門的人力支持下，在糧食行業內、外廣大科技工作者近30年的共同努力下，糧食檢測技術不斷完善、提高、并日趨成熟，逐步形成了樣式繁多的糧情檢測系統，為安全、科學儲糧起到了積極的作用。法國儲糧專家Je．Lasseran，D．Berhant采用溫度調節器來控制溫度。實驗在一個500噸、高16米的中型倉中進行。研究表明，在低溫氣候下，從夏季到秋季經2～3次通風每次要持續幾個晚上，每天4～10小時，可將溫度從300C降到SC（在英國氣候條件下），在冬天糧溫可保持不變，并在春天有所上升，經過一年的實踐表明：不僅衛生狀況良好，而且糧食的品質沒有變化。澳大利亞Gib等專家最近研究了一種以PC機為基礎的可遙控和監側通風系統的通風控制器，該控制器包括一臺PC機和相關的軟件、氣象預報臺和糧堆中的靈敏元件。它能靈活地、有效地控制通風系統，減少通風費用，并可以實行聯網，從而不必依靠倉庫管理人員收集的情況。就能得到通風系統的有關數據和系統的運行情況。目前，他們正進一步完善該通風控制系統并建立通風過程中熱量和物質水分轉換的數學模型。1987年我國吳子丹等報道了儲糧機械通風的計算機控制系統。根據在倉房內通風試驗得到的數據，建立一個數學模型表示糧食平衡水分的關系。用該模型編制電算程序，觀察糧食的通風效果，并根據物理參數的變化，確定控制通風的有效方式；2004年湯慶設計了糧庫溫度監控系統，該系統從溫度傳感器、數據傳輸方式、上位機監控軟件三個方面入手對糧庫系統加以改進；2005年施偉祥研究了基于CAN總線的糧食監控系統，該系統完成了對各倉房的溫濕度的實時巡檢，并對采集數據進行處理分析來掌握糧食的儲存情況。1.3糧倉測控系統的發展趨勢對比國內外溫室環境控制研究及應用情況我們可以看出，溫室環境控制系統正向著分布式、網絡化、智能化方向發展。1）分布式目前工業控制的發展我們可以分為五個階段：人工控制階段、以模擬表為主的控制階段、計算機參與的控制階段、分散控制DCS（DistributedControlSystem）階段、現場總線控制FCS（FieldBusControlSystem）階段。2）網絡化網絡通訊技術是目前最有活力，發展最快的高科技領域。網絡技術的應用使得信息的交換速度、范圍、信息量得到了極大的提高。隨著網絡在生產中的應用，使得在線遠程服務成為可能。我們可以利用遠在千里之外的專家，來解決現場問題，它改變了傳統的信息傳播方式，對人類的生活方式造成了重大影響。3）智能化利用計算機強大的數據運算能力，巨大的存儲空間，從而能夠將種植者的經驗通過管理軟件固化起來。指導非專業人員或技術不熟練人員代替專家進行工作。目前神經網絡、遺傳算法、模糊推理等人工智能技術在設施農業中得到重視并逐步發展。2系統總體方案設計儲糧的主要物理參數是糧食的溫度以及糧庫內、外的溫度、濕度，這些參數的快速、準確、自動監測對于減少糧食損耗具有重要意義。糧情檢測系統是能夠對糧食進行自動測溫、測濕，實現糧情的自動監測，完成糧食狀態的分析與評估的智能系統。該系統利用計算機構成整個糧食倉儲區管理系統，系統設計成主從工作作方式，主機應具備通訊、數據顯示、數據存儲、數據分析等主要管理功能。下位機系統應該具備通訊、控制及參數輸入等基本功能。2.1系統總體結構及方案2.1.1系統結構該系統充分利用多點分布式控制系統的優點，是一個多變量的輸入輸出測控系統，PC機和轉換模塊放在微機房內，測控分機和傳感器安裝在糧倉內部。糧情測控系統主機結構圖見圖2-1。上位機（PC）上位機（PC）檢測主機檢測分機1檢測分機2檢測分機3檢測分機4檢測分機5圖2-1系統主機結構圖Fig.2-lMainframechart上位機選用PC機作為主機，與多臺下位機通過轉換模塊實現主從通訊，對多個糧倉進行網絡化的檢測、管理、和控制。由于PC機的串口是RS-232標準，傳輸距離短，容易受外界干擾，所以采用RS-485總線與測控分機連接。構成上位主機和若干分機的串行通信。它支持多點通信，傳輸距離長，可根據情況隨時進行系統的調整和擴展。為避免通訊中可能出現的信息沖突與競爭，首先是對各從機進行編址，通訊時，主機先發送地址幀，各從機收到地址幀后，與自身地址相比較，如果相同則發送數據，不同則繼續等待主機訪問，主機收到數據后。發確認信號給從機，從機收到確認信號后一次通訊即告結束；若主機未收到數據，則從機重復發送，直到接收到主機的確認信號為止。圖2-2系統分機結構圖Fig.2-2Systemextensionschart下位機采用單片機最小系統設計，作為從機，不用外擴其他硬件電路，成本低，體積小。為避免通訊中可能出現的信息沖突與競爭，每個從機都有一個固定的地址，通訊時主機先發送地址幀，各從機收到地址幀后，與自身地址相比較，如果相同則發送數據，否則等待。主要功能是完成巡回檢測和傳送。從機定時采集數據，并保存在內部的RAM中，通過本身帶有的RS-485接口實現與主機的遠距離通訊。控制系統的設計，上位機經過一定程序運行后向單片機發出啟動信號，啟動單片機及被控機構。同時，準備接收下位機即單片機送來的信號和數據。被啟動的下位機，一方面啟動傳感器來測量糧倉環境，并將采集到的信號送入單片機進行預處理，另一方面把采集到的數據存儲并向中心上位機發送。同時，上位機發出控制信號，去控制執行機構以達到糧食所需的環境。2.1.2總體設計方案根據設計功能要求，系統可分如下部分：溫度監控：對糧倉溫度進行測量，并通過升溫或降溫達到儲糧最佳溫度。濕度監控：對糧倉濕度進行測量，并通過噴霧或去濕達到儲糧最佳濕度。控制處理：當溫度、濕度越限時報警，并根據報警信號提示采取一定手段控制。顯示：LED就地顯示輸入值和相應的溫濕度。2.1.3實施措施實際環境溫度與給定界限比較，執行加熱/制冷措施。實際環境濕度與給定界限比較，執行加濕/去濕措施。越限報警：當溫度越限時聲音報警。鍵盤與顯示：負責用戶的輸入及相關數據的顯示。2.2系統方案論證與選擇當將單片機用作測控系統時，系統總要有被測信號通過輸入通道，由單片機拾取必要的輸入信息對于測量系統而言[3]，如何準確獲得被測信號是其核心任務，而對測控系統來講除對被控對象狀態的信號測試外，還要將測試數據與控制條件對比并實施控制相應執行設備。傳感器是實現測量與控制的首要環節，是測控系統的關鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進行準確可靠的捕捉和轉換，一切準確的測量和控制都將無法實現。工業生產過程的自動化測量和控制，主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產過程中的各種參數，使設備和系統正常運行在最佳狀態，從而保證生產的高效率和高質量。2.2.1溫度傳感器的選擇方案一：采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導體的電阻隨溫度變化的特性制成的溫度元件。現應用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要特點為精度高、測量范圍大、便于遠距離測量。鉑的物理、化學性能極穩定，耐氧化能力強，易提純，復制性好，工業性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業檢測中高精密測溫的溫度標準。缺點是價格高，溫度系數小，受到磁場影響大，在原介質中易被沾污變脆。按IEC標準測溫范圍-200~650℃，每百度電阻比WC（100）=1.3850時R0為100Ω和10Ω[4]其允許的測量誤差A級為±（0.15℃+0.002〡t〡)，B級為±（0.30℃銅電阻的溫度系數比鉑電阻大，價格低也易于提純和加工，但其電阻率小，在腐蝕性介質中使用穩定性差，在工業中用于-50~+180測溫。方案二：采用模擬集成溫度傳感器AD590，它的測溫范圍在-55℃~+155℃之間，而且精度高。M檔在測溫范圍內非線性誤差為±0.3℃[5]。AD590可以承受44V正向電壓和20V方案三：采用數字化溫度傳感器DS18B20[6]。DS18B20是Dallas半導體公司研制的一款數字化溫度傳感器，支持“一線總線”接口，即只通過一根信號線完成數據、地址和控制信息的傳輸。該器件只有3個引腳（即電源VDD、地線GND、數據線DQ），且不需要外部元件，內部有64位光刻ROM，64位器件序列號出廠前就被刻于ROM中，作為器件地址序列碼，便于實現多點測量。全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內，現場溫度直接以“一線總線”的數字傳輸方式，不僅大大提高了系統的抗干擾性，而且適合惡劣環境的現場溫度測量。如：環境控制、設備過程控制、一些測溫類電子產品。該電路的溫度檢測范圍是-55℃~125℃，精度是±0.5℃（-10℃~85℃根據設計要求：使用掛接在單總線上的多個數字溫度傳感器元件，考慮到性價比等一些問題，本文選用的是方案三。2.2.2濕度傳感器的選擇測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據某種物質從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學性質的變化，間接的獲得該物質的吸水量和周圍空氣濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏元件分別是根據其高分子材料吸濕后的介電常數、電阻率和體積隨之發生變化而完成的濕度測量[8]。方案一：采用HOS-201濕敏傳感器。HOS-201濕敏傳感器為高濕度開關傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ~1KHZ，測量的濕度范圍是0RH~100%RH，工作的溫度范圍是0℃~50℃[9]，阻抗在75%RH（25℃）為這種傳感器是用于開關的傳感器，不能在寬頻帶范圍內檢測濕度，因此主要用于判斷規定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內使用時具有良好的線性，可以有效地利用其線性。方案二：采用HS1100/HS1101濕度傳感器。HS1100/HS1101電容式傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩定性，快速響應時間，專利設計的固態聚合物結構，由頂端接觸（HS1100）和側面接觸（HS1101）兩種封裝產品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適用于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。相對濕度在1%~100%RH范圍內；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH；響應時間小于5S；溫度系數為0.04pF/℃，可見精度是較高的。方案三：采用數字濕度傳感器（如SHT11等）。數字濕度傳感器將傳感器、信號放大調理、A/D轉換、I2C總線接口全部集成于一個芯片中。應用該方案不需外接A/D轉換芯片，可以大大簡化硬件電路，并能提高電路的可靠性[10]。綜合比較三個方案，方案一，雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內使用時才具有良好的線性，而且還不具備在本設計系統中對溫度-40℃~+60℃的要求；方案二，雖然不是數字式傳感器，與單片機的接口需要外接A/D本系統中，我們選擇方案二來作為本設計的濕度傳感器。2.3主要技術參數系統平臺：1）硬件平臺：PC機，單片機；2）軟件操作平臺：Windows7；3）應用軟件平臺：C程序設計語言。檢測范圍：1）溫度范圍：-55℃~+125℃；2）濕度范圍：1%RH~100%RH；3）工作溫度：-40℃~+60℃。2.4檢測數據處理1）數據分析：通過對傳感器測量的數據進行分析，判斷糧倉是否處于安全狀態；2）數據打印：對溫度、濕度數據打印；3）數據管理：對數據進行計算、統計、匯總及打印。2.5檢測方式1）實時檢測：不間斷對糧食進行檢測；2）定時檢測：在指定的時間或日期對糧食進行檢測。2.6報警系統對采集到的溫度、濕度數據進行分析，達到報警點的具體位置時系統報警。3系統硬件設計與實現本糧倉測控系統采用的就是主從分布式，分布式控制具有很多優點：（1）減少了系統接線的復雜程度和接線費用，同時也降低了信號的干擾；（2）使系統具有很高的可靠性；（3）使系統配置靈活，易于擴充和修改。3.1AT89S52的介紹本系統中，我們采用美國ATMEL（愛特梅爾）公司生產的AT89S52單片機作為主控芯片。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧8位CPU和在系統可編程Flash[11]，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。3.1.1AT89S52主要性能1）與MCS-51單片機產品兼容；2）256字節RAM；3）8K字節在系統可編程Flash存儲器；4）1000次擦寫周期；5）全靜態操作0Hz-33MHz；6）三級加密程序存儲器；7）32個可編程I/O口線；8）3個16位定時器/計數器；9）8個中斷源；10）全雙工UART串行通道；11）低功耗空閑和掉電模式；12）掉電后中斷可喚醒；13）看門狗定時器；14）雙數據指針；15）片內晶振及時鐘電路；16）掉電標識符。另外，AT89S52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。圖3-1所示為AT89S52單片機最小系統原理圖。3.1.2AT89S52硬件結構圖3-1AT89S52最小系統Fig.3-1AT89S52minimumsystem3.2溫度檢測電路設計溫度檢測是糧情監控系統的重要組成部分，它直接關系到整個監控系統的質量。本系統采用的數字式溫度傳感器是美國DALLAS公司生產的數字式溫度傳感器DSl8B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器[11]。一線總線獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統的構建引入全新概念。現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性，適合于惡劣環境的現場溫度檢測，如環境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產品等。支持3-5.5V的電壓范圍。3.2.1DSl8B20功能特性1）獨特的1-Wire接口，不需要外部元件，只要一個接口引腳即可完成通信；2）每個DSl8B20都有一個獨特的64位單一代碼儲存在ROM中；3）多點分布式溫度傳感能力使檢測應用得以簡化；4）電壓范圍3V～5.5V；5）溫度測量范圍-55℃～+125℃，在-l0℃～+85℃6）實現9～12位的數字值讀數方式，在750ms內可將溫度轉化為12位數字量；7）用戶可以自己設定非易失性溫度報警（TH和TL）；8）應用在恒溫控制、工業系統、消費產品、溫度計或任何熱敏感系統。圖3-2DS18B20封裝外部結構圖Fig.3-2DS18B20externalpackagingstructurediagramDS18B20引腳功能描述如下：1）DQ：數據輸入/輸出引腳。開漏單總線引腳。當被用在寄生電源下，可向器件供電；2）VDD：電源引腳，可選擇使用。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地；3）GND：地信號；4）NC：空引腳。3.2.2DS18B20結構特性DS18B20內部結構主要由六部分組成：電源電路、64位光刻ROM及1-wire接口、溫度傳感器、非易失性溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器和CRC校驗碼產生器。其內部結構如圖3-3所示。圖3-3DSl8B20的方框圖Fig.3-3TheblockdiagramDSl882064位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的[14]。DS18B20高速存儲器包含了9個連續字節，前兩個字節是測得的溫度信息，第一個字節的內容是溫度的低八位，第二個字節是溫度的高八位。第三個和第四個字節是TH、TL的易失性拷貝，第五個字節是配置寄存器的易失性拷貝，這三個字節的內容在每一次上電復位時被刷新。第六、七、八個字節用于內部計算。第九個字節是冗余校驗字節。其中，配置寄存器的內容如下：“TMR1R011111”表3-1分辨率設置表Tab.3-1resolutionsettingtableR1R0分辨率溫度最大轉換時間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750msDS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以0.0625℃/LSB[16]形式表達，其中S為符號位。如下表3-2所示。表3-212位的溫度轉化形式表Tab.3-212temperatureconversiontableformbit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0LSByte232221202-12-22-32-4bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8MSByteSSSSS262524這是12位轉化后得到的12位數據，存儲在DS18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。根據DS18B20的通訊協議，主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發送一條ROM指令，最后發送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。復位要求主CPU將數據線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60微秒左右，后發出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。該DSl8B20的通信經過一個單線接口，在單線接口情況下，在ROM操作未建立之前不能使用存貯器和控制操作。主機必須首先提供五種ROM操作命令之一：1）ReadROM（讀ROM）；2）MatchROM（符合ROM）；3）SearchROM（搜索）；4）SkipROM（跳過ROM）；5）AlarmSearch（告警搜索）。這些命令對每一器件的64位激光ROM部分進行操作。如果在單線上有許多器件，那么可以挑選出一個特定的器件，并給總線上的主機指示存在多少器件及其類型。在成功地執行了ROM操作序列之后可使用存貯器和控制操作然后主機可以提供六種存貯器和控制操作命令之一。一個操作命令指示DS18B20完成溫度測量。該測量結果將放入DS18B20高速緩存存儲器，通過發出讀緩存存儲器內容的存儲器操作指令可以讀出此結果。每一溫度報警觸發器TH和TL構成一個字節的EEPROM。如果不對DS18B20施加報警搜索命令，這些存儲器可用作通用用戶存儲器，使用存儲器操作命令可以寫TH和TL。對這些寄存器的讀訪問通過存儲器，所有數據均以最低有效位在前的方式被讀寫。3.2.3寄生電源圖3-4所示為寄生電源電路。當I/O或VDD引腳為高電平時，這個電路便取得電源只要符合指定的定時和電壓要求，I/O將提供足夠的功率。寄生電源的優點是雙重的：（1）利用此引腳，遠程溫度檢測無需本地電源；（2）缺少正常電源條件下也可以讀ROM。為了使DSl8820能完成準確的溫度變換，當溫度變換發生時I/O線上必須提供足夠的功率。因為DSl8B20的工作電流高達lmA，5K的上拉電阻將使I/O線沒有足夠的驅動能力。如果幾個DSl8B20在同一條I/O線上而且企圖同時變換。那么這一問題將變得特別尖銳。向DSl8B20供電的另一種方法是通過使用連接到VDD引腳的外部電源。這種方法的優點是在I/O線上不要求強的上拉。總線上主機不需向上連接便在溫度變換期間使線保持高電平。這就允許在變換時間內其它數據在單線上傳送。此外，在單線總線上可以放置任何數目的DSl8B20，而且如果它們都使用外部電源，那么通過發出跳過（Skip）ROM命令和接著發出變換（Conver）T命令，可以同時完成溫度變換。注意只要外部電源處于工作狀態，GND（地）引腳不可懸空。圖3-4使用VDD提供溫度變換所需電流Fig.3-4VDDfortheuseofcurrenttemperatureisneeded在總線上主機不知道總線上DSl8B20是寄生電源供電還是外部VDD供電的情況下，在DS18B20內采取了措施來通知采用的供電方案。總線上主機通過發出跳過（Skip）ROM的操作約定。然后發出讀電源命令，可以決定是否有需要強上拉的DSl8B20在總線上。在此命令發出后，主機接著發出讀時間片，如果是寄生供電，DS18B20將在單線總線上送回“0”，如果由VDD引腳供電，它將送回1。如果主機接收到一個“0”，它知道它必須在溫度變換期間在I/O線上提供一個強的上拉。由此可見，采用DSl8B20溫度傳感器的糧情測控系統的測溫電纜與傳統的熱敏電阻測溫電纜不相同，該測溫電纜一根導線可以連接多個DSl8B20溫度傳感器。最大的特點是可以利用數據線供電，在測溫電纜中只放置兩根平行的細鋼絲繩即可連接多個DSl8B20溫度傳感器，這樣不僅使測溫電纜的制造簡便，成本下降，而且提高了測溫電纜的抗拉強度、便于溫度傳感器的更換。正是這些特點使得采用DSl8B20溫度傳感器的糧情檢測系統更適用于高大糧倉（諸如淺圓倉、立筒倉）的應用環境，可以解決高大糧倉在不需重新安裝測溫電纜的情況下更換測溫電纜內部的溫度傳感器以及改變溫度傳感器相對位置。3.3濕度檢測電路設計3.3.1HS1100/HS1101濕度傳感器介紹測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據某種物質從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學性質的變化，間接地獲得該物質的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據其高分子材料吸濕后的介電常數、電阻率和體積隨之發生變化進行濕度測量的。HS1100/HS1101基于獨特工藝設計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產。可以應用于辦公自動化、車廂內空氣質量控制、家電、工業控制系統等。在需要濕度補償的場合他也可以得到很大的應用。HS1100/HS1101濕度傳感器特點：不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩定性，快速響應時間，專利設計的固態聚合物結，由頂端接觸（HS1100）和側面接觸（HS1101）兩種封裝產品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適用于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。HS1100/HS1101濕度傳感器特點：1）精度較高；2）溫度系數為0.04pF/℃；3）其相對濕度在1%~100%RH范圍內；4）電容量由16pF變到200pF；5）其誤差不大于±2%RH；6）響應時間小于5S；7）可靠性高、穩定、響應速度快；8）適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路。圖3-5HS1101實物圖Fig.3-5HS1101physicalfigureHS1100/HS1101濕度傳感器相對濕度在1%~100%RH范圍內；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于2%RH；響應時間小于5s；溫度系統為0.04pF/℃。可見其精度是較高的。其濕度-電容響應曲線如圖3-6所示。200190180170電容F1020304050607080相對濕度%5圖3-6HS1101濕度－電容響應曲線Fig.3-6HS1101humidity-Capacitanceresponsecurve濕度測量電路HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，其容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。如何將電容的變化量準確地轉為計算機易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中，產生的正弦波電壓信號經整流、直流放大、再A/D轉換為數字信號；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集。頻率輸出的555測量振蕩電路如圖3-7所示。集成定時器555芯片外接電阻Rl，R3與濕敏電容C，構成了對C的充電回路。7端通過芯片內部的晶體管對地短路又構成了對C的放電回路，并將引腳2、6端相連引入到片內比較器，便成為一個典型的多諧振蕩器，即方波發生器。另外，R21是防止輸出短路的保護電阻。圖3-7頻率輸出的555振蕩電路Fig.3-7frequencyoutputoftheoscillatorcircuit555該振蕩電路兩個暫穩態的交替過程如下：首先電源Vcc通過Rl、R3向HS1100充電，經t1充電時間后，Uc達到芯片內比較器的高觸發電平，約0.67Vcc，此時輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R3放電，經t2放電時間后，Uc下降到比較器的低觸發電平，約0.33Vs。此時輸出，此時輸出引腳3端又由低電平突變為高電平，如此翻來覆去，形成方波輸出。其中，充放電時間為：t充電=C（R1+R3）Ln2（3-1）t放電=CR3Ln2（3-2）因而，輸出的方波頻率為：f=1/（t放電+t充電）=1/[C（R1+2R3）Ln2]（3-3）可見，空氣濕度通過555測量電路就轉變為與之呈反比的頻率信號，表3-3給出了其中的一組典型測試值。表3-3空氣濕度與電壓頻率的典型值Tab.3-3Typicalairhumidityandvoltagefrequency濕度RH%頻率HZ%濕度RH%頻率HZ%0735160660010722470646820710080633030697690616840685310060335067283.3.3多路檢測信號的實現為了能夠實現濕度信號的多點測量，本設計采用2片8選1模擬開關CD4051組成矩陣測量網絡，可實現64路濕度信號的采集[13]。矩陣測量網絡由濕度—頻率變換電路及2片CD4051組成，其硬件電路如圖3-8所示。圖3-8溫度矩陣測量網絡Fig.3-8Temperaturemeasurementnetworkmatrix從圖3-8可以看出，每片CD4051有3條地址碼控制線，通過單片機控制每片CD4051可實現8選1功能，2片CD4051組合使用就可實現64路濕度信號的采集。U2的INH端直接接地，U1的INH端通過單片機端口控制，在進行濕度信號采集的時候該端口置為低電平，允許多路開關選通。U1的X端子與單片機P3.4端口相連，實現濕度信號的采集。3.3.4多路開關介紹多路開關，又稱“多路模擬轉換器”。多路開關通常有n個模擬量輸入通道和一個公共的模擬輸入端，并通過地址線上不同的地址信號把n個通道中任一通道輸入的模擬信號輸出，實現有n線到一線的接通功能。反之，當模擬信號有公共輸出端輸入時，作為信號分離器，實現了1線到n線的分離功能。在本設計中，選用的是8選1多路開關CD4051，它是一種單片、COMS、8通道開關。該芯片DTL/TTL-COMS電平轉換器，帶有禁止端的8選1譯碼器輸入，分別加上控制的8個COMS模擬開關TG組成。CD4051A的引腳圖和內部原理框圖分別如圖3-9和3-10所示。INH是允許或禁止輸出控制端，它的邏輯電平控制是當INH=0即INH=VSS時，允許輸出；當INH=1即INH=VDD時，禁止輸出。輸入信號Vi的范圍是VDD~VEE，所以用戶可以根據自己的輸入信號范圍和數字控制信號的邏輯電平來選擇VDD、VEE電壓。該芯片允許VDD-VSS和VDD-VEE在-0.5V到+15V范圍內。圖3-9CD4051引腳圖Fig.3-9CD4051pindiagram圖中功能如下：通道線IN/OUT（4、2、5、1、12、15、14、13）：該組引腳作為輸入時，可實現8選1功能。作為輸出時，可實現1分8功能。XCOM（3）：該引腳作為輸出時，則為公共輸出端；作為輸入時，則為輸入端。A、B、C（11、10、9）：地址控制引腳。INH（6）：禁止輸入引腳。若INH為高電平，則為禁止各通道和輸出端OUT/IN接至；若INH為低電平，則允許各通道按表3-4關系和輸出段OUT/IN接通。VDD（16）和VSS（8）：VDD為正電源輸入端，極限值為17V；VSS為負電源輸入端，極限值為-17V。VGG（7）；電平轉換器電源，通常接+5V或-5V。圖3-10CD4501內部原理框圖Fig.3-10CD45010InternalBlockDiagramCD4051作為8選1功能時，若A、B、C均為邏輯“0”（INH=0），則地址碼00013經譯碼后使輸出端OUT/IN和通道0接通。其他情況下，輸出端OUT/IN輸出端和各通道的接通關系如表3-4。表3-4CD4051通道選擇真值表Tab.3-4CD4051ChannelSelectionTruthTable輸入狀態選中通道INHCBA00000000110010200113010040101501106011171×××沒有3.4RS-485串口電路RS-485串口電路是半雙工，在RS-485發送端，驅動器將TTL電平信號轉換成差分信號輸出，在接收端將差分信號還原成TTL信號，所以RS-485有很強和很高的抗共模干擾能力和接收靈敏度。在傳送數據速度達100kb/s時，RS-485的通信距離可達1200m[14]。本系統中，P3.0、P3.1、P3.2、P3.3分別與RS-485C串口芯片MAX1487的DI、RO、RE、DE相連，然后通過MAX1487的A、B端實現與遠端上位管理端的連接。RS-485串口電路見圖3-11。圖3-11RS-485串口電路Fig.3-11RS-485serialinterfacecircuit1）RS-485的電氣特性：采用差分信號負邏輯，邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2~6）V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。2）RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps。3）RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。4）RS-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100KpbS的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個節點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節點，最大的可以支持到400個節點。3.5鍵盤及顯示電路鍵盤及顯示系統采用8279芯片控制16鍵的鍵盤和8位七段數碼管，以實現用戶的輸入與數據輸出。16個鍵分別是“0”到“F”，對應的鍵值是0到15不需要鍵值的轉換。七段數碼管采用共陰極，系統中使用的段碼如下表3-5所示。表3-5段碼表Tab.3-5SegmentTable顯示01234567段碼3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H顯示89101112131415段碼7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H8279可編程鍵盤/顯示器接口芯片，8279使Intel公司為8位微處理器設計的通用鍵盤/顯示器接口芯片[15]，其功能主要體現在兩個方面接收來自鍵盤的輸入數據并做出處理，數據顯示的信理和數據顯示器的控制。單片機采用8279管理鍵盤和顯示器，可減少軟件程序，減輕負擔，且顯示穩定，程序簡單，如圖3-12所示。圖3-128279管腳圖Fig.3-128279pinmap8279的引腳功能（采用40線雙列直插式封裝）。1）DB0~DB7：雙向外部數據總線。用于傳送8279與CPU之間的命令、數據和狀態；2）CS：片選信號線，低電平有效；3）A0：區分信息的特征位。當A0位置1時，CPU寫入8279的信息復位命令，CPU從8279讀出的信息為8279的狀態；當A0為0時，I/O信息都為數據；4）RD，WR：讀和寫通信號線，均為低電平有效；5）IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效；6）RL7~RL0：鍵盤回送線，平時為高電平，只有當某一鍵閉合時，其中一條線才變低；7）SL7~SL0：掃描輸出線，用于對鍵盤和顯示器進行掃捕；8）OUTB3~OUTB0OUTA3~OUTA0：顯示段輸出線；9）BD：顯示熄滅控制線，低電平有效；10）RESET：復位輸入線，高電平有效；11）SHIFT，CNTL/STB：控制輸入錢，由內部拉高電陰拉成高電平，也可由外部控制按鍵拉成低電平；12）CLK：外部時鐘輸入線，其信號由外部振蕩器提供；13）Vcc，GND：分別為+5V電源和地。8279初始化時，設定的相關命令字如下：Z8279EQU08701H；8279狀態/命令口地址；D8279EQU08700H；8279數據口地址；LEDIODEQU00H；左邊輸入八位字符顯示；外部譯碼鍵掃描方式，雙鍵互鎖LEDFEQEQU38H；掃描速率；LEDCLSEQU0DlH；清除顯示RAM；LEDWROEQU80H；設定的將要寫入的顯示RAM地址；系統的連接圖如圖3-13所示。圖3-13鍵盤及顯示電路Fig.3-13keyboardanddisplaycircuit3.6控制設備驅動電路糧倉溫、濕度的控制是通過空調器與風機實現的。當條件適合時，打開進出口的風機，在糧倉內形成通風氣流。如果風機調節達不到控制要求，則使用空調進行降溫與排濕。濕度的調整還可配合加濕機進行調節。風機、空調機、加濕機的控制是由單片機和光電耦合器驅動雙向晶閘管完成的[16]。其驅動電路如圖3-14所示。在圖3-14中，發光二極管是用來指示設備運轉情況的。當單片機輸出端口為低電平時，LEDl亮，光耦通，雙向晶閘管導通，應用晶閘管驅動設備避免了機械觸點式繼電器驅動的一些缺點。其中，單片機的P1.2、Pl.3、P1.4端口分別接空調機、風機、加濕機的驅動電路。圖3-14風機、空調機、加濕機驅動電路Fig.3-14Fansairconditioners,humidifiersdrivecircuit3.7報警接口電路在微型計算機控制系統中，為了安全生產緊急狀態報警系統采集的數據通過計算機與預設值進行比較并報警以便提醒操作人員注意一些重要的參數或系統部位，以便采取緊急措施。其方法就是通過計算機進行數據處理、數字濾波、標度變換之后與該參數上下限給定值進行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進行報警，否則就作為采樣的數據正常進行顯示和控制。本設計采用峰鳴音報警電路。峰鳴音報警接口電路的設計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過單片機的1根口線經驅動器驅動蜂鳴音發聲。壓電式蜂鳴器約需l0mA的驅動電流，可以用一個晶體三極管驅動，如圖3-15所示。在圖3-15中，P2.3接晶體管基極輸入端。當P2.3輸出高電平“1”時，晶體管導通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當P2.3輸出低電平“0”時，晶體管截止，蜂鳴器停止發聲。圖3-15三極管驅動的蜂鳴音報警電路Fig.3-15transistordrivenbeepalarmcircuit3.8RS485-RS232電平轉換電路上位PC機串行接口采用標準RS232接口，而溫、濕度測控電路的通信方式為RS485串行通信方式（為了提高通信距離和實現多糧倉測控）。二者不能直接連接，需要進行電平轉換方可將測控電路與PC機相連。圖3-16所示為RS485-RS232電平轉換電路。分別采用一片MAX232與MAX1487來完成。轉換電路供電部分由PC機RS232端口的4、7腳通過V1、V2、V3、R4和電容C6來實現的。整個電路可做在RS232接頭盒內。圖3-16RS485-RS232電平轉換電路Fig.3-16RS485-RS232levelconversioncircuit4系統軟件設計本設計軟件主要包括：系統初始化模塊、鍵盤顯示模塊、采樣轉換模塊和控制模塊等。4.1系統初始化模塊系統初始化模塊的主要功能是完成系統的初始化以及設定系統的工作狀態，初始化部分包括以下方面的內容：1）系統啟動后，LED顯示“0”。2）等待用戶輸入溫度及濕度值。按“B”鍵表示開始輸入，這時可按溫度下限、上限，濕度下限、上限的順序依次輸入，如果輸入的順序錯可按“B”鍵可重新進行輸入，直到輸入正確輸入完畢后按“C”鍵確定。3）系統進入工作狀態。系統整體的工作方式如下框圖4-1所示。圖4-1系統整體的工作流程圖Fig.4-1Theflowchartoftheoverallsystemof初始化程序部分流程圖如圖4-2所示。圖4-2初始化程序部分流程圖Fig.4-2Partoftheinitializationprocessflowdiagram4.2鍵盤顯示模塊本系統中使用8279芯片完成有關鍵盤輸入和溫濕度顯示工作。溫度濕度是依次輸入的并且依次以下限、上限輸入，并且將溫濕度的中間數值存入單片機中，在將LED清零后顯示（分別在0123位），并依次顯示實時的溫度濕度數值（顯示在4567位）。實際上，在系統初始化的過程中，除了初始化鍵盤和顯示器之外，其中還包插著調用8279鍵盤顯示模塊，8279鍵盤顯示模塊部分的基本流程如下圖4-3所示。圖4-38279鍵盤顯示模塊部分的基本流程圖Fig.4-38279keyboarddisplaymodulepartofthebasicflowchar4.3采樣模塊4.3.1濕度檢測子程序相對濕度的檢測采用相對濕度傳感器HS1101，該傳感器的測量精度為±2%RH，測量時，將單片機定時到1s，用T0計數器記錄“濕度-頻率轉換電路”中的輸出方波數，定時時間到時，停止T0計數，此時TO所計的方波數即為“濕度-頻率轉換電路”的頻率，對照表3-3（空氣濕度與電壓頻率的典型值），判斷該頻率所屬區域，將每個區域等分為100份，即相當于0.1%RH的精度，如在0%RH~10%RH之間均分100份，對應的頻率分為100份，即用相對濕度為0%RH時對應頻率（7351Hz）減去相對濕度為10%RH時的對應頻率（7224Hz），用該差值除以100，公式如下：為了方便計算和保證計算精度，將增量擴大100倍，進行計算。在計算前將每段的增量計算好，存入表中，在實際計算中，分段進行查找，計算只涉及到加減，計算時間短，精度高。濕度檢測的流程如圖4-4所示。圖4-4濕度檢測的流程圖Fig.4-4Flowchartinandhumiditydetectionfigure4.3.2溫度檢測子程序溫度檢測子程序主要完成的是初始化DS18B20，從DS18B20中讀出一個字節的數據，向DS18B20中寫入一個字節的數據，配置DS18B20溫度轉換的精度等，讀出SCRACHPAD存儲器中的九個字節的數據，讀出ROM中的64位CODE值，對讀出的SCRACHPAD數據進行CRC校驗，然后根據讀出的數據得到測量出的十進制溫度值。從DS18B20中讀出九個字節數據的流程圖如圖4-5所示。開始開始初始化DS18B20寫入0XCCH寫入0X44H（溫度變換）延時916uS初始化DS18B20延時916uS寫入0X55H（匹配rom）發送64位ID檢驗寫入0XBEH（讀存儲器）讀出數據結束圖4-5溫度檢測的流程圖Fig.4-5temperaturedetectionflowchartofFigure下面是關于DS18B20的讀寫程序，設單片機時鐘晶振頻率為12MHz。1）DS18B20的初始化子程序RESET：CLRP3.5；發送復位脈沖MOVR7，#32；延時500usLCALLDELAY15SETBP3.5MOVR7，#4；等待60usLCALLDELAY15CLRP3.5；P3.5=0JBP3.4，RET1；P3.4=1不存在跳轉SETBP3.5；存在DS18B20MOVR7，#28LCALLDELAY15RET1：RET延時子程序（Focs=12MHz）DELAY15：MOVR6，#6DEL151：DJNZR6，DELAY151DJNZR7，DELAY15；延時R7*15usRET2）DS18B20的讀子程序RD1820：CLRCMOVR1，#9MOVR0，#TEMPLSBRD1820：MOVR2，#8RD1820：SETBP3.5NOPNOPCLRP3.5；產生信號NOPNOPSETBP3.5；準備輸入數據MOVR7，#1LCALLELAY15MOVC，P3.4RRCADJNZR2，RD18202；判斷一子節是否讀完MOVX@R0，A；保存結果INCRODJNZR21，RD18201；判九個字節是否讀完RET3）DS18B20的寫子程序WR1820：CLRCMOVR1，#8WR18201：CLRP3.5；產生寫信號MOVR7，#1LCALLDELAY15RRCAMOVP3.5，C；發送一位數據給DS18B20MOVR7，#1LCALLELAY15SETBP3.5NOPDJNZR1，WR18201；一子節數據是否發送完SETBP3.5RETDS18B20溫度檢測仿真如圖4-6所示圖4-6DS18B20溫度采集仿真Fig.4-6DS18B20temperatureacquisitionsimulation4.4控制模塊溫濕度判斷控制模塊也是系統的核心模塊之一，所謂判斷控制模塊，就是對用戶輸入的溫度和濕度與當前糧倉內的實際溫、濕度進行比較，先進行判斷，然后再進行控制，控制模塊是決定系統將要進行什么工作的。如溫度高于上限時需要降溫，低于下限時需要升溫，同時還要肩動警報等。溫度判斷控制部分的程序整體思路如圖4-7所示。讀實時值與鍵入值比較讀實時值與鍵入值比較調用控制升溫降溫處理報警是否在設定區間內返回YN圖4-7溫度控制模塊流程圖Fig.4-7Temperature

control

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flowchart5技術經濟分析本文題目為基于單片機的糧倉溫濕度測控系統，本設計以AT89S52為系統控制核心，溫、濕度測控系統采用典型的DS18B20和HS1101進行溫、濕度測量，DS18B20具有測量精度高，價格低，單總線，抗干擾能力強等優點，HS1101具有高可靠性和長時間穩定性，反應時間快，價格低廉等優點，無疑這些都是用戶希望得到的優點。相比于老式的人工抄錄、控制、調節的管理方式，在控制精度、處理速度、保護性能以及保護的可靠性等方面都取得了長足的進步。隨著中國加入WTO和糧食市場的逐漸開放，儲存大量的糧食對穩定國民經濟的發展起到至關重要的作用。在糧食的儲藏的過程中，由于糧庫占地面積大，糧倉分散，倉內溫度測試點多，因而人工監測工作量大，效率低，檢測周期長，容易漏檢，而且測量器件損壞率高，測試精度難以保證，由于糧倉溫濕度異常而造成糧食變質，帶來的經濟損失是驚人的。本設計開發以AT89S52單片機為核心構成控制系統，該系統具有可靠的保護系統，而且還有靈活的控制方式，以滿足各種不同地域及環境的控制需要。因為元件簡單，供應量足，經濟適用，便于大批量生產，并且隨著糧倉溫濕度控制系統市場需求正在逐年增大，這種新型的控制系統一定會深受消費者青睞，批量產品可以通過批發分銷等方式在全國范圍內推廣并出口國外，容易收回成本。此設計比較適合各型糧倉的溫濕度控制，可以布點多個使測量和控制更加精確。6總結單片機技術在各個領域正得到越來越廣泛的應用，尤其MCS-51系列單片機，迅速占領了工業測控和自動化工程應用的主要市場，并取得了令人矚目的成果，展現出了廣闊的應用前景。糧倉溫濕度實時檢測系統，采用先進的AT89S52系列單片機和溫濕度傳感器，實現了對糧庫內溫濕度的自動測量和調節，AT89S52單片機因其指令系統豐富、小巧、低價、靈活易擴展等獨特的優點，在所設計的糧庫溫濕度控制系統中使整個系統的性價比得以大幅度的提高。將AT89S52單片機成功應用于溫濕度測控系統，所研發產品可靠性和擴充性較強，能廣泛應用于糧庫、物流倉儲、檔案館、農業大棚等對溫濕度要求較高的場所，具有較大的市場推廣前景。在高新技術的推動下，作為測控的工具正逐步跨入真正的微型化、數字化、智能化、網絡化和多功能化的時代。通過設計使我對單片機有了深刻的了解，以單片機為核心的控制技術將來全面地滲透到我從事的電力行業及我生活的各個領域，它的運用大大促進了各行各業的飛速發展。致謝在本論文的寫作過程中，我的導師給予了很大幫助，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題。嚴格把關，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學習期間給我極大關心和支持的各位老師以及我的同學和朋友。畢業論文設計是再一次系統學習的過程，畢業論文的完成，同樣也意味著新的學習生活的開始。我的導師曹媛老師。她為人隨和熱情，治學嚴謹細心。在論文的寫作和措辭等方面她也總會以“專業標準”嚴格要求，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復修改、潤色，曹老師始終認真負責地給予我深刻而細致地指導，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。正是曹老師的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業論文才能夠得以順利完成。還要感謝設計組的老師，是他們在初期和前期答辯的時候指正了我的錯誤，講解了設計思路，需要增加或者改進的模塊。是他們讓我這篇論文更加合格。同時也謝謝同學們的細心講解。是你們讓我在大學的最后時光感受到了大學是多么的美好。為期一個學期的畢業論文設計已經接近尾聲了，我的兩年大學生涯也即將圈上一個句號。此刻我的心中卻有些悵然若失，因為那些熟悉的恩師們和各位可愛的同學們，我們也即將揮手告別了。參考文獻[1]周鳳英,李鳳華,張世民,賈東.淺談糧食儲藏技術處理中的幾個誤區[J].黑龍江糧食,2004,(01):39.[2]姬社英,嚴玉彬,凌予杰.夏糧儲存與氣象條件的關系[J].河南氣象,2006,(04):64.[3]張聚元.20世紀中國糧食儲藏科技的進步(上)[J].糧食科技與經濟,2004,(03):44～46.[4]張聚元.20世紀中國糧食儲藏科技的進步(下)[J].糧食科技與經濟,2004,(04):45～47.[5]閻石.數字電子技術基礎(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2004.[6]蘇寶平,全力.新型糧倉溫濕度智能化測控系統[J].農機化研究,004.[7]李德振.濕度監測系統設計方案[J].電子制作,2010,(01).[8]王永志,劉媛媛.大型糧庫的溫濕度監測報警控制系統[J].農機化研究,2008,(08).[9]林文華.糧庫的溫度濕度自動測試系統[J].電腦學習,2003,(04).[10]翟春艷,岳修正,肖宏,夏濤.基于單片機的溫濕度感測系統的實現[J].電子設計工程,2011(12).[11]南建輝.MCS-51單片機原理及應用實例.清華大學出版社,2004:126～141[12]鐘曉偉,宋蟄存.基于單片機的實驗室溫濕度控制系統設計[J].林業機械與木工設備,2010(01).[13]常健生,等.檢測與轉換技術[M].北京:機械工業出版社,2009.[14]胡勁松,吳捷.單片機多機通信的新型方式[J]電子技術應用,1997,(08).[15]柴鈺.單片機原理及應用(第二版)[M].西安:西安電子科技大學出版社,2009.[16]歐陽文.ATMEL89系列單片機的原理與開發實踐.中國電力出版社,2007,6:203-237.[17]Changjun,liyan.ApplicationofhumiditysensorHS1101inintelligenthomecontrolsystemElectronicTest.224-228.2008.附錄A譯文AT89S52主要性能?與MCS-51單片機產品兼容?8K字節在系統可編程Flash存儲器?1000次擦寫周期?全靜態操作：0Hz～33Hz?三級加密程序存儲器?32個可編程I/O口線?三個16位定時器/計數器?八個中斷源?全雙工UART串行通道?低功耗空閑和掉電模式?掉電后中斷可喚醒?看門狗定時器?雙數據指針?掉電標識符1)功能特征描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。2)引腳功能（1）VCC:電源（2）GND:接地（3）P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下，P0具有內部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節；在程序校驗時，輸出指令字節。程序校驗時，需要外部上拉電阻。（4）P1口：P1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內部上拉電