粮仓温度监控 (2)

河南科技学院2010届本科毕业论文（设计）论文题目：基于单片机粮库温度监控学生姓名：范志愿所在院系：机电学院所学专业：应教101导师姓名：张素君完成时间：2015年月日摘要本课题设计的是粮库监控系统,是对各个粮库的温度进行监控,以保证粮库储粮的安全。粮库监控系统以STC12C5A60S2单片机为核心构成温度监控系统。一个STC12C5A60S2单片机分机负责一个粮库的温度监控任务,一片STC12C5A60S2上挂多个温度传感器DS18B20，分机与主控机的通信采用485通讯总线方式,无线通讯对发送数据进行CCR校验和独特的编码,提高了数据传输的可靠性。无线传输避免了远距离布线所带来的损耗大,成本高的缺点。由工控机直接通过串行通讯读取主控机处理后的数据,进行集中图形显示。关键字：STC12C5A60S2，温度监控，DS18B20AbstractThistopicisthedesignofthemonitorandcontrolsystem,istomonitoreachgrainstoragetemperature,toensurethegraindepotGrainStoragesafety.ThemonitorandcontrolsystembasedonMCUofSTC12C5A60S2temperaturecontrolsystem.TemperaturemonitoringtasksofaSTC12C5A60S2SCMisresponsibleforafoodbank,apieceofSTC12C5A60S2tohangapluralityoftemperaturesensorDS18B20,theextensioncommunicationwiththemaincontrolmachineuses485communicationbus,wirelesscommunicationsCCRchecksumanduniquecodetosenddata,improvethereliabilityofdatatransmission.Thewirelesscommunicationcanavoidlosscausedbylong-distancewiring,highcost.Bythecomputerdirectlythroughtheserialcommunicationtoreadmasterdata,centralizeddisplay.Keywords:STC12C5A60S2,Temperaturemonitoring，DS18B20目录摘要.....................................................IAbstract...................................................II目录...................................................III背景..........................................................................................................................................1相关领域国内外技术和发展趋势..........................................................................................12总体方案与上下位机之间通信方式的设计.....................62.1总体设计思路..........................................................................................................................62.2上下位机之间的通信方式......................................................................................................83.2系统方案设计........................................................................................................................214下位机软硬件设计........................................354.1测温方法的设计....................................................................................................................354.2下位机硬件的介绍..................................................................................................................364.3下位机软件的设计..................................................................................................................464.4接口及通讯............................................................................................................................474.5下位机电路的设计..................................................................................................................475单片机的抗干扰问题......................................525.1干扰因素..................................................................................................................................525.2硬件抗干扰措施..................................................................................................................525.3软件抗干扰措施....................................................................................................................556总结与展望..............................................576.1工作总结..............................................................................................................................576.2温度智能控制的前景展望..................................................................................................57致谢...................................................59参考文献...................................................601绪论粮食是一个国家生存的根本，为了防备战争、灾荒及其它突发性事件，粮食的安全储藏具有重要意义。根据国家粮食保护法规，必须定期抽样检查粮仓各点的粮食温度与湿度，以便及时采取相应的措施，防止粮食的变质。但大部分粮仓目前还是采取人工测温的方法，这不仅使粮仓工作人员工作量增大，且工作效率低，尤其是大型粮仓的温度检测任务如不能及时彻底完成，则有可能会造成粮食大面积变质。据有关资料统计，目前，我国各个地方及垦区的各种大型粮仓都还存在着程度不同的粮食储存变质问题。我国每年因粮食变质而损失的粮食达数亿斤，直接造成的经济损失是惊人的.对粮仓粮食安全储藏的主要参数是粮仓的温度和湿度，这两者之间又是互相关联的粮食在正常储藏过程中，含水量一般在12%以下是安全状态，不会产生温度突变，一旦粮仓进水、结露等使粮食的含水量达到20%以上时，由于粮食受潮，胚芽萌发，新陈代谢加快而产生呼吸热，使局部粮食温度突然升高，必然引起粮食―发烧和霉变并可能形成连锁反应，从而造成不可挽回的损失。2总体设计方案2.1系统的功能本设计提出的无线粮仓监控系统主要功能包括以下三个方面:(l)温度数据的采集周期性采集粮仓的温度,并按要求将数据发送到集中器。本系统中采集周期为10秒,发送周期是动态的,正常状态下是30分钟发送一次,但在温度异常时每分钟发送一次。(2)温度数据的接收温度数据的集中接收并显示每个无线温度采集器发送的温度数据并加上采集时间后集中存储,记录所有的对温度采集器的操作事件并将温度数据传送到PC机。(3)温度数据的分析系统在PC机上实时显示各监测点的即时温度,并以折线图显示各监测点的温度变化趋势,并可以在发生异常情况产生报警信息,自动弹出报警窗口。2.2系统的总体结构图1系统框图数据集中器部分主要由无线收发模块，微处理器，时钟芯片等几部分组成,实现温度数据接收存储、计时、发送数据、发送命令等功能。数据集中器与温度采集器的距离不得超过模块的有效距离,否则会造成通讯失败,使系统瘫痪。无线粮仓监测系统由数据集中器，温度采集器及PC机三部分组成。整个系统采用全数字化网络结构,提高了系统的抗干扰能力。系统通过数据集中器将周围粮仓中的无线温度采集器连接起来组成一个小型无线网络。PC机通过RS485总线与数据集中器连接,从中读取数据并进行分析。系统中温度采集器使用电池供电,与数据集中器之间采用无线通信,抗干扰能力强;采用密封、耐腐蚀的工程塑料外壳,保证系统能在恶劣环境下正常工作;体积小、重量轻安装非常方便。2.3系统的工作原理首先系统要进行组网,按温度采集器的地址将其加入到某个网路中,数据集中器只处理属于网内的温度采集器发来的数据。一个网内温度采集器可以有多个,每个采集器有唯一的地址,通过多点对一点的通讯方式与数据集中器通讯。温度采集器将取得温度数据进行简单的软件滤波后,再传送到数据集中器。数据集中器为主站,需要唯一的地址,其功能是接收、存储及转发温度采集器发来的数据。为了确保通信的可靠性,特为此制定了一个无线通信协议。通信的协调完全由数据集中器按照通讯协议控制。无线温度采集器每15s采集一次数据,但不是每15s向数据集中器发送一次数据,如果所监测点的温度或温度的变化速率不超过规定的范围,则温度采集器每十分钟向数据集中器发送一次数据,一旦所监测点的温度超过规定的温度或者是温度变化的速率超过规定的范围,则无线温度采集器的发送周期立即缩短为每一分钟发送一次,直至温度恢复正常,数据集中器将收到的数据和当时的时间储存在存储器中以备用,数据集中器也可以设置无线温度采集器的运行参数。数据集中器一般都放在室外,从而增大无线网络覆盖的距离