发布时间 : 星期一 文章基于单片机的温度测量系统更新完毕开始阅读61c9e01452d380eb62946daf
本文将信息采集技术、信息传输技术、信息存储技术及信息处理技术等相互融合，将温室环境多种参数监测和单片机控制理论相结合，提出一种切实可行的温室环境监测系统，可以全面、实时、自动地对监测数据进行自动记录、存储和处理，并将有关信息根据现场实际情况，采用最有效方式送入计算机进行处理，并可对监测系统进行远程控制。满足了对作物生长状态实行全面、实时、长期监测的要求。与传统监测系统相比，本系统具有以下优点：
1.传感器设计成智能型，可以增加系统数据采集速度，减轻监控计算机的负担。
2.增加了辅助存储功能，在监控计算机不工作的时候，采用多媒体存储卡存储采集数据。
3.单片机的设计提高了系统的监测速度，系统的可靠性、实时性都有很大提高
4.对模拟设备采集到的数据，为防止失真，采用了数据插值算法。 5.利用语音芯片，超限报警，实现了人性化管理。
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第二章 单片机温度测量系统总体设计
2.1 单片机温度测量系统的功能设计
系统要完成的设计功能如下：
1.实现对温室温湿度参数的实时采集，测量空间多点的温度和湿度：根据测量空间或设备的实际需要，由多路温度、湿度传感器对关键温、湿度敏感点进行测量，由单片机对各路数据进行循环检测、数据处理、存储，实现温湿度的智能、多空间点的测量。
2.实现超限数据的及时报警。
3.现场监测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力并具有存储、远程通信功能。
4.通信系统具有较高的可靠性、较好的实时性和较强的抗干扰能力。与计算机通讯功能，采用RS232串行通讯方式最远传输距离为20米。
5.长时间测量数据记录功能：可以根据需要设置数据记录时间间隔，数据存入数据存储器。
6.监控计算机软件设计管理软件既要具有完成数据采集、处理的功能，其软件编程应具有功能强大、界面友好、便于操作和执行速度快等特点。要求达到的技术指标：
测温范围：-20℃—100℃ 测温精度：正负0.5℃ 测温范围：0—100%RH 测温精度：正负2.5%RH
2.2 单片机温度测量系统的设计的原则
要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。 l.可靠性
高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干扰措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波：系统自诊断功能等。
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2.操作维护方便
在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减少对操作人员专用知识的要求，以利于系统的推广。因此在设计时，要尽可能减少人机交互接口，多采用操作内置或简化的方法。同时系统应配有现场故障诊断程序，一旦发生故障能保证有效地对故障进行定位，以便进行维修。
3.性价比
单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，在设计时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下尽可能用软件功能取代硬件功能等。
2.3 单片机温度测量系统的组成与工作原理
以单片机为控制核心，采用温湿度测量，通信技术，误差修正等关键技术，以温湿度传感器作为测量元件，构成智能温湿度测量系统。该系统，可分为温度测量电路，湿度测量电路，A/D转换及滤波电路，数据存储及显示电路，语音报警电路。选用的主要器件有：温度传感器DS1820，湿度传感器HSll01，At89S51，A/D转换器TLCO834，数据存储器AT24C04，MMC存储卡，4数码管显示模块，语音报警芯片ISD2560，MAX232，集成定时器555芯片等。
本系统以单片机Atme189S51为核心，数据采集、存储、显示、报警以及上传至计算机进行数据处理都要通过单片机。数据采集通过单总线的智能温度传感器DS18B20。和模拟的湿度传感器HS1101完成；当采集数据超出预警值时，有语音报警芯片ISD256o实时报警，然后进行相应处理；数据存储可以在计算机完成，在计算机不工作时还设置了辅助的多媒体卡MMC存储；由数码管实时显示接收的数值；数据处理主要是上位机完成的数据曲线显示、数据存储、数据打印等功能。
在整个系统中采用了多种总线、协议技术，如智能温度传感器DS1820的单总线技术，存储扩展的I2C总线技术，MMC的模拟SPI总线技术，单片机和计算机连接的RS232协议技术等。为防止模拟传感器数据采集的失真，采用了线形插值算法。在这个系统中单片机部分采用语言为汇编和C语言混合编程，计算机部分采用VC++。
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第三章 系统硬件电路的设计
3.1 系统硬件电路构成及测量原理
由于系统要对大棚内部的温度进行测量和控制，因此采用单片机对单总线系统进行现场长期监控是非常经济实惠的方案，其硬件连接非常简单，可用单片机并口P1、P2、P3中的任一位端口与单总线连接来实现双向数据传输，而且还可通过RS232/485转换器串行口使单片机与上位计算机(PC机)连接，以便在WINDOWS平台上进行高级的软件管理。 3.1.1 系统硬件电路构成
本系统以单片机为核心，组成一个集温度的采集、处理、显示、自动控制为一身的闭环控制系统，其原理框图如图3.1所示。系统硬件电路由温度传感器、单片机、RS—485串口通信和计算机组成。
温室大棚中温度传感器单数字显示声光报警片温度控制复位RS-485通信时钟机远程计算机 图3.1温度测量系统硬件电路原理图
温度传感器的作用是采集大棚内的温度，并进行判断和显示。由于智能温度传感器DS18B20既能对温度进行测量，又能设定所需要控制的温度，并对温度值能够把二进制转换成十进制，所以本设计系统中选用智能温度传感器DS18B20。该传感器是利用在板专利技术来测量温度的。传感器和数字转换电路都被集成在一起，每个DS18B20都具有唯一的64位序列号。并且DSl8B20只有一个数据输入/输出口，因此，多个DSl8B20可以并联到3或2根线上，CPU
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