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1、 计算机控制系统题目：粮仓温度自动监测系统系别：电气工程与自动化专业：自动化学号：姓名： 课程设计：粮仓温度自动检测系统II粮仓温度自动检测系统摘 要随着单片机技术的飞速发展，单片机在各个领域得到了广泛的应用。粮食是人类生存的必需品，温度是保存好粮食的先决条件，储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。粮库一般较大，测量点会很多。粮仓温度测量方法以及相应的智能控制一直是粮食保存的一个重要问题。本系统是以 AT89C52 单片机、DS18B20 数值温度传感器为核心组成的粮仓温度控制系统。该系统利用 AT89C52 单片机采集了各个点的温度，实现温度显示、报警等功能。它以 AT89C
2、52 单片机为主控制芯片，采用数字温度传感器DS18B20 实现多路温度的检测，利用 LCD1602 液晶显示器形象直观的显示测出的温湿度值。本文在确定法设计方案基础上，着重论述了系统的软硬件设计，并且描述了系统电路设计、硬件设计框图及所使用各种芯片功能和特性。通过PROTEUS 软件和 KEIL C 仿真出了该系统。关键词：单片机，DS18B20，液晶显示，报警目 录 课程设计：粮仓温度自动检测系统III第 1 章 绪论 .11.1 选题的背景与意义 .1第 2 章 系统总体设计 .22.1 方案的选择 .22.2 系统总体设计 .3第 3 章 硬件设计 .53.1 硬件选型 .53.2 硬
3、件电路设计 .6第 4 章 软件设计 .134.1 系统流程 .134.2 软件设计 .144.2.1 软件语言的选择4.2.2 主程序第 5 章 仿真结果 .155.1 仿真软件 Proteus 简介 .155.2 仿真电路原理图及结果 .165.3 仿真结果分析 .17结 论 .18参考文献 .19附 录 .20 课程设计：粮仓温度自动检测系统0第 1 章 绪论1.1 选题的背景与意义温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的
4、参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。人们使用温度计来采集温度，通过人工操作加热、通风和降温设备来控制温度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器，但由于其互换性差，效果也不理想。在某些行业中对温度的要求较高，由
5、于工作环境温度不合理而引发的事故时有发生。对工业生产可靠进行造成影响，甚至操作人员的安全。为了避免这些缺点，需要在某些特定的环境里安装数字温度测量及控制设备。本设计由于采用了新型单片机对温度进行控制，以其测量精度高，操作简单。可运行性强，价格低廉等优点，特别适用于生活，医疗，工业生产等方面的温度测量及控制。 课程设计：粮仓温度自动检测系统1第 2 章 系统总体设计2.1 方案的选择本次使用 AT89C52 单片机作为控制核心，以智能温度传感器 DS18B20 为温湿度测量元件，进行多点温湿度监测，超过其温度上下限值就报警且打开电风扇。显示电路采用 LCD1602 模块，使用单片机直接驱动发光二
6、极管构成报警电路。如图 2.1 所示。图 2.1 温度测量系统方案框图优点是：采用智能温度传感器 DS18B20，它直接输入数字量，精度高，电路简单，只需要模拟 DS18B20 的读写时序，根据 DS18B20 的协议读取转换的温度,体现了技术的先进性，性价比低。 课程设计：粮仓温度自动检测系统22.2 系统总体设计本设计以 AT89S51 为核心，控制整个系统。适合在一定温度条件的环境下，电路中用到了继电器，通过单片机的弱点系统来控制与继电器项链的强电系统，从而保证强点系统控制的安全性。系统的利用数字温度传感器 DS18B20 采集数据并送给单片机，单片机处理之后将采集的数据送给 LCD16
7、02 显示一边操作人员直观的了解当前温度。我们给系统正常工作设定为 0-50，如果当前温度在这个温度设定范围内，则单片机控制继电器闭合，使继电器控制的负载回路导通，是系统正常工作；若当前温度不在这个范围内，则说明当前温度不满足工作需求，此时单片机控制蜂鸣器发出警报，并且控制继电器使负载停止工作。并根据当前温度，若温度小于 0，则启动加热装置，若温度高于 50，则启动降温装置，直到达到系统温度，蜂鸣器停止报警，负载回路导通，重新开始工作。从而达到一个自动控制的作用，整个系统形成一个闭环温度值，系统变化参数为温度的值，负载的工作取决于环境温度的变化，通过单片机弱电控制与继电器相连的强电系统，从而解
8、决了强电系统直接控制对操作人员有一定危险性的特点。电路各部分的主要功能电路功能如下图： 课程设计：粮仓温度自动检测系统3图2-2 电路主要功能组成图温度采集功能：由温度传感器检测当前环境温度，并将温度传给单片机AT89S51。温度显示功能：采集到的温度，能够直接显示在LCD1602上，于使用者的操作和观测。温度报警功能：对采集到的温度自动判断并进行声音和光报警，起到提示的作用。温度控制功能：由两部分组成，分别是加热和降温装置，实现智能全自动操作。.第 3 章 硬件设计 课程设计：粮仓温度自动检测系统43.1 硬件选型单片机应用系统的硬件电路设计就是为本单片机温控系统选择合适的、最优的系统配置，
9、即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D转换器、设计合适的接口电路等。系统设计应本着以下原则：(1) 尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。(2) 硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构。由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用 CPU 时间。(3) 系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。方案一：采用数码管做显示，显示温度数据。用 74LS164 驱动数码管，DS18B20 采集温度数，24CXX 系列作存储，利用单片机进行连接。经过反复考虑，系统成功较高，时间反应速度
10、缓慢，数码管和驱动部分占用硬件资源大，能量消耗大，不够理想，放弃此方案。方案二：采用 AT89S51 芯片，使用 DALLAS 公司的温度传感器 DS18B20 读取温度，芯片体积小，三个管脚，硬件连接简单，节省 I/O 口。显示用 LCD1602，减小了系统的能耗。报警模块用三极管驱动蜂鸣器发出警报。控制模块通过继电器弱电控制强电。为了仿真，负载和加热模块接一个 12V 的灯泡，通过灯泡的亮灭来观察控 课程设计：粮仓温度自动检测系统5制效果，直观又节约资源。最后通过比较，选择了这个方案。3.2 硬件电路设计3.2.1 温度采集模块DS18B20 的测温原理如图 3-1 所示：预置斜率累加器比
11、较器低温度系数振荡器高温度系数振荡器减法计数器 1减到 0减法计数器 2 减到 0温度寄存器预置置 1 / 清 0增加停止图 3-1 DS18B20 测温原理从图 3-1 中可以看出，DS18B20 主要由斜率累加器、温度系数振荡器、减法计数器、温度寄存器等部分组成。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的欲置值。温度系数振荡器用于产生减法计数脉冲信号，其中低温度系数振荡器受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器 1,高温度系数振荡器随温度变化其振荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器 2 的脉冲输入.减法计数器对脉冲信号进行减法计数。温度寄
12、存器暂存温度数值。DS18B20 与单片机接口电路 课程设计：粮仓温度自动检测系统6图 3-2 DS18B20 与单片机的连线图3.2.2 温度显示模块字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，目前常用 16*1，16*2，20*2 和 40*2 行等的模块。1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 3-5 所示:表 3-1：引脚接口说明表编号符号引脚说明 编号符号引脚说明1 VSS 电源地 9 D2 数据 课程设计：粮仓温度自动检测系统72 VDD 电源正极 10 D3 数据3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据4 RS 数据/命令选择12 D5 数据5 R/W 读/写选择 13 D6 数据6 E 使能信号 14 D7 数据7 D0 数据 15 BLA 背光源正极8
