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1、粮仓温度巡检系统的设计 The Design of Granary Temperature Detecting System学生姓名：学生学号：专业名称：电子信息科学与技术指导教师：计算机与信息工程学院2013 年 6 月17日独创性声明本人声明所呈交的毕业设计是本人在指导教师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以引用标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，没有伪造数据的行为。毕业设计作者签名： 签字日期： 年 月 日毕业设计版权使用授权书本毕业设计作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定。同意学校保留并向有关管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被
2、查阅和借阅。本人授权天津城市建设学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。（保密的毕业设计在解密后适用本授权说明）毕业设计作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要 本文设计了一个基于热敏电阻测温，通过总线传输的粮仓温度巡检系统硬件设计分三个部分：下位机检测部分，总线部分和上位机部分。下位机检测模块通过铂电阻（PT100）对温度进行检测。测量的数据通过带有非线性校正的运算放大器进行放大，然后把数据传输到下位机单片机内。单片机通过数据总线RS485把测量数据传送到上位机处的485接收器。使用RS4
3、85/RS232转换器，把测量数据输入到PC机。为了防止在雷暴天气产生的过压影响，485发送器和RS485/RS232转换器采用光电隔离技术。软件部分采用上位机软件Visual Basic6.0。通过该软件，把测量的数据以图表的形式显示出来，当温度超过合理范围时，上位机发出警报。这种温度巡检系统可以实时测量粮仓的温度，上位机用图形表达直观有效。关键词：粮仓；温度采集；总线传输；单片机；ABSTRACT Here is a writings about temperature measurement，which is based on thermistors and transmitted th
4、rough the bus. The hardware design can be divided into three parts: the lower machine parts, bus parts and PC parts.The lower machine survey temperature by platinum resistance (PT100) .After measuring,the data is transported to the microcontroller by amplifying circuit which have nonlinear correctio
5、n. And then,the data is transported from microcontroller to the receptor through the RS485 bus.At last，the data is put into the computer by using RS485/RS232 converter. In order to protect the electric circuit when voltage is larger, 485 transmitter and RS485/RS232 converter should be made by optica
6、l coupler.We use Visual Basic6.0 to collect data and process data,and the computer show the data by graph.It warning when the temperature above a stationary numerical. We can survey temperature in real time .We can know the temperature diversification easily. In short,the machine is up-to-date. Key
7、words：Granary; temperature collector; bus transfer; microcontroller;目 录第一章 绪论11.1粮仓温度巡检仪的课题背景11.2温度测量技术的发展趋势11.3课题研究的意义2第二章 设计方案32.1方案一32.2方案二3第三章 主要器件介绍53.1单片机STC12C5A60S253.1.1总体介绍53.1.2引脚介绍53.2数据收发器MAX48783.2.1芯片总体介绍83.2.2芯片管脚介绍83.3数据收发器 SP3232E93.3.1 SP3232E管脚介绍93.4光电耦合器TLP113103.5 LM324103.6 78
8、L0511第四章 设计原理124.1总体阐述124.2温度测量模块124.3下位机模块134.3.1共模干扰问题134.3.2光电隔离设计144.3.3单片机系统电路154.4上位机光电隔离模块164.4.1 RS232/485转换电路164.4.2带光电隔离的RS232/RS485转换器RE-500164.5电源模块174.5.1 +5V电源产生174.5.2 -5V电源产生174.6 PCB模块184.6.1设置要点184.6.2元器件的布局18第五章 系统软件设计195.1 Visual Basic6.0功能模块195.2关键技术195.2.1通信模块195.2.2数据库管理205.2.
9、3安全保护205.3程序总流程图21第六章 总结与展望226.1总结226.2展望22致 谢24参考文献25附 录26第一章 绪论第一章 绪论1.1粮仓温度巡检仪的课题背景 粮食是人类赖以生存的基本必需品，是关系国计民生的重要因素，也是国家战略性准备的重要物资。中国有句古话“人是铁，饭是钢”，只有满足了人民的粮食需求，社会才会安定，国家才会繁荣。同时，粮食也是战略储备的重要物资。在出现突发性的自然灾害，或者不可避免的军事情况时，粮食供应显得格外的重要。所以在每个城市都会有大型的隶属政府的粮仓。我国经济快速的发展，导致人们对于粮食的需求也日益增长。从2003年到2012，我国粮食总产量连续实现了
10、丰收，而在上一年全国粮食总产量高达58957万吨。同时，我国在粮食产量质量方面取得了技术性的进展，所以现代粮仓的科学储备和流通显得至关重要。 粮食的储存跟温度有直接的关系，不适当的仓内温度会导致粮食的发霉腐烂。而从化学的角度上看，粮仓内存在大量的颗粒物，温度过高会引起粮仓的爆炸。当然，粮食的储存还与湿度，粉尘有关。稍有不慎，这些因素都会导致粮食的损坏，对社会和国家造成巨大经济损失。这一方面与管理人员的失责有关。另一方面也与粮仓内的检测设备老旧，损坏有关。所以说，可靠的粮仓温度巡检系统有助于现代粮仓的发展。 1.2温度测量技术的发展趋势 在生活中，工业生产中，温度是一种很重要的指数，温度是基本物
11、理参量之一，表述了物体冷热大小的物理量，它影响着人类的生活，机器的运行，甚至是科学的成果。所以温度测量技术是一门重要课题。 最早的温度计是由著名物理学家伽利略发明的。在普通老百姓的生活中，测量温度最直观，最实用的是液体温度计，例如水银温度计、酒精温度计等等。常见的还有气体温度计和固体温度计，其原理都是根据物体遇热膨胀遇冷收缩的物理现象，以物体形变的形式表现出来。这种温度测量法比较实用直观，而且通常价廉物美，但是缺点是温度测量精度低，不能满足一些对温度精度要求较高的工业生产和科学研究。 随着科技的进步和发展，在近代陆续出现了用热电偶、热电阻测量温度的方法。其原理是格局温度的变化引起热敏器件的物理
12、特性变化，从而通过电流的变化显示出来的。这种测量方法比传统的测量方法更加追准确，能大量应用在工业、科技、军事等方面。在未来，其应用领域会更加宽广，测量的方式会更加多种多样。1.3课题研究的意义 温度对于粮食的储存具有重要的影响。通常情况下，过高的温度会直接导致食物的腐烂，从而导致不可估量的损失，所以粮仓需要精准的温度测量技术。 而在测量监控温度的同时，也要兼顾环境的影响。若是遇到了雷暴天气，测量器件遭遇雷击等意外情况，测量器必遭损坏，如何尽量减少测量部件的损坏也是个重要的课题，这直接影响器件维修的时间。损坏的测量部件越少，维修的时间就会越短，难度就会越低，粮仓的损失就会越少。 现代计算机技术发
13、展迅猛，网络发达开放，要捉着这样的机会来发展现代粮仓技术。粮食的储存数字化，粮食的调配智能化，粮仓的管理现代化，这就是现代型粮仓的趋势。22第二章 设计方案第二章 设计方案2.1方案一 温度巡检仪有些共同的特点：测量点多、布线分散。由于检测环境复杂、测量点多，会使检测系统的稳定性和可靠性下降 。 本方案的温度传感器采用负温度系数热敏电阻，每个粮仓内检测八个温度量，每个测量通道上有热敏电阻非线性校正电路。每个测量点的数据经过A/D转换后，然后通过485总线传输到上位机，有上位机完成监控。 该设计主要采用的芯片为AD公司的AD7705芯片，这是一款双通道16位AD转换器。 其缺点是：对测量线路的布
14、局要求高，而且线路的数目多，建设的工程量大，工程预算大。另外，对温度测量的数据管理不够方便。2.2方案二 由于一个粮仓内通常包含多个小粮仓，所以本方案的设计思想是在每个小粮仓放置多个温度检测器，由同一单片机管理。每一个下位机通过数据总线把数据传送到上位机，最后由上位机完成监控。 本设计分三个部分：下位机检测模块，总线传输模块，上位机控制模块。 下位机检测模块的职责就是对温度的检测。该设计是通过铂电阻（PT100）测量温度的。每个铂电阻测量的温度通过运算放大器，把测量的变化量传送到下位机单片机。每一个单片机通过数据总线RS485把测量数据传送到上位机（PC）。测量的数据通过上位机软件进行整合，并显示出来。当温度超过合理范时，上位机发出警报，操控者通过上位机对温度进行监督。 下位机检测部分采用STC12C5A60S2单片机，其生产厂家为宏晶科技公司。温度传感器热敏电阻将温度的变化转换为电阻的变化，由电桥转换为电压的变化经测量放大器变换为标准0-5V的电压信号经滤波输入到STC12C5A60S2单片机。 RS-485接口均采用差分方式传输信号。485收发器是有一定的共模电压范围，而我们常常把他忘记了。整个网络要正常工作，那么RS-485收发器就得正常工作，
