時(shí)間:2011-03-01 09:24:32來源:caiwenxiu
傳統(tǒng)的國(guó)內(nèi)糧庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)采用熱敏電阻或PN結(jié)為溫度傳感器,采用通用的INTEL的單片機(jī)為控制芯片進(jìn)行分級(jí)控制。這種結(jié)構(gòu)比較適合于房式倉(cāng),因?yàn)榉渴絺}(cāng)高度小,每根電纜上只需3~4個(gè)測(cè)溫點(diǎn),廠家可通過每若干電纜(2~3根)組成一級(jí)分線器,再若干分線器組成一級(jí)分機(jī),再若干分機(jī)組成總機(jī)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(每個(gè)分機(jī),分線器所能容納的子結(jié)構(gòu)取決于單片機(jī)的I/O口的數(shù)目)。
而對(duì)于倉(cāng)高20~40米,一根電纜上將會(huì)有15~30個(gè)溫度點(diǎn)。倘若還采用以前的結(jié)構(gòu),采用熱敏電阻為溫度傳感器,勢(shì)必造成一根電纜一個(gè)分線器,同時(shí)在一根電纜中將要同時(shí)容納20~30根信號(hào)傳輸線。這樣帶來系統(tǒng)安裝,維護(hù),可靠性以及成本的一系列問題。
本系統(tǒng)采用主從式兩級(jí)結(jié)構(gòu),主機(jī)為PC上位機(jī),從機(jī)為68HC08GP32為主控芯片的分機(jī)(下位機(jī))。下位機(jī)采用DALLAS的數(shù)字式溫度傳感器芯片DS1820,可以在三根線(電源線、地線、信號(hào)線)上同時(shí)并聯(lián)多個(gè)溫度探測(cè)點(diǎn)。每個(gè)分機(jī)上可以連接10跟電纜,每根電纜上可并聯(lián)幾十個(gè)點(diǎn)。分機(jī)利用了68HC08GP32的片內(nèi)FLASH功能,實(shí)現(xiàn)了DS1820的序列號(hào)在68HC08GP32中的動(dòng)態(tài)存取,從而節(jié)省了大量存儲(chǔ)器。溫度數(shù)據(jù)保存在68HC08GP32的片內(nèi)RAM里并且利用了充分利用了68HC08GP32的片內(nèi)的A/D實(shí)現(xiàn)了濕度數(shù)據(jù)的測(cè)量。
DS1820數(shù)字式溫度傳感器芯片
DS1820采用9個(gè)位來表示被測(cè)量點(diǎn)的溫度,通過單一根線和控制器進(jìn)行信息通訊。溫度讀取,溫度測(cè)量和溫度設(shè)置等所需的能源也都可以數(shù)據(jù)線上獲取而無須另加電源。由于每個(gè)DS1820內(nèi)部都設(shè)有一個(gè)獨(dú)一的序列號(hào),所以多個(gè)DS1820可以共存與同一條線上。每個(gè)DS1820內(nèi)部可以分為4個(gè)部分:
1.>64位的序列號(hào),是區(qū)別不同傳感器芯片的唯一編號(hào);
2.>8字節(jié)的片內(nèi)RAM,用于保存芯片檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)以及臨時(shí)保存報(bào)警溫度限;
3.>2字節(jié)的EEPROM,用于永久性保存溫度報(bào)警上下限;
4.>溫度傳感器。
用戶對(duì)于DS1820的訪問分為3個(gè)步驟:
1.初始化
2.序列號(hào)訪問命令
接下來,用戶通過信號(hào)線,發(fā)送一個(gè)特定的64位序列號(hào)編碼。這時(shí),信號(hào)線上所有相連DS1820都進(jìn)行編碼匹配,只有編碼一致的DS1820才被激活,可以接受下面的內(nèi)存訪問命令。
3.內(nèi)存訪問命令
在用戶發(fā)送序列號(hào)訪問命令選定特定DS1820芯片后,被選中的芯片便可以接受內(nèi)存訪問命令。讀取溫度數(shù)據(jù),設(shè)定溫度報(bào)警限。
單片機(jī)68HC08GP32主要特性
68HC08GP32為MOTOROLA公司新出品的帶片內(nèi)FLASH的8位單片機(jī)。其主要特性為:
* 32K的片內(nèi)FLASH,可以動(dòng)態(tài)修改其內(nèi)容
* 512字節(jié)的RAM
* 具備SPI和SCI接口
* 具備2路16位雙通道的定時(shí)器,可分別作為輸入捕捉,輸出比較和PWM功能
* 具備8路8位A/D
* 具備內(nèi)部PLL功能,最高總線8M
* 具備8個(gè)鍵盤中斷輸入
本系統(tǒng)(圖1)采用二級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。上位機(jī)為PC機(jī),通過一個(gè)自制的232-485轉(zhuǎn)換器直接和眾多的下位機(jī)(分機(jī))相連。每個(gè)分機(jī)由一片MC68HC08GP32控制,可連接10根電纜,而每根電纜最多可以連接40個(gè)測(cè)溫點(diǎn)(DS1820),另外,每個(gè)分機(jī)可以接入2路模擬濕度傳感器輸入。分機(jī)自帶鍵盤和液晶模塊,通過鍵盤輸入可以實(shí)現(xiàn)分機(jī)的單機(jī)運(yùn)行也可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)連網(wǎng)運(yùn)行。分機(jī)檢測(cè)范圍±64.0度,精度0.5度,其濕度的精度低于1%。系統(tǒng)整體上分為4個(gè)部分:
·上位機(jī)軟件;
·RS232-485轉(zhuǎn)換器;
·分機(jī)模塊;
·電纜連接。
上位機(jī)軟件
PC上位機(jī)提供了一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫支持軟件。用戶通過PC機(jī)的串口輕松實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的通訊。數(shù)據(jù)庫采用通用的ACCESS數(shù)據(jù)庫,軟件用Visual C++編制,具備速度快,效率高的特點(diǎn)。其主要功能為:
·可以上載,下載分機(jī)配置(每根電纜測(cè)溫點(diǎn)個(gè)數(shù)及其序列號(hào));
·對(duì)分機(jī)發(fā)送檢測(cè)溫度命令以及提取溫度數(shù)據(jù);
·設(shè)置分機(jī)時(shí)間參數(shù)以及風(fēng)機(jī)控制命令;
·將溫度數(shù)據(jù)以各種圖形化方式(正視,俯視,三維)顯示及存入數(shù)據(jù)庫;
·進(jìn)行簡(jiǎn)單的糧情分析處理功能及打印功能。
RS232-485的轉(zhuǎn)換器
由于糧庫溫度測(cè)溫對(duì)可靠性,成本都要求較高,所以,我們采用RS485通訊方式來實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的通訊。
RS-485傳輸速度快,距離遠(yuǎn)。因?yàn)樗捎闷胶馐絺魉头绞?,它的輸入,輸出均為差?dòng)方式,這樣在受到干擾時(shí),兩根信號(hào)線可能同時(shí)產(chǎn)生干擾電平,對(duì)差動(dòng)輸入,將不起作用。它最高速率可近兆,距離可達(dá)幾公里。
另外,在通用串行通訊方式主從結(jié)構(gòu)的多機(jī)系統(tǒng)中,主機(jī)的串行輸出將同時(shí)接到多個(gè)從機(jī)的輸入上,多個(gè)從機(jī)的輸出(每一時(shí)刻最多只能一個(gè)有效)將連至主機(jī)的輸入上。這要求一個(gè)傳送器的輸出要驅(qū)動(dòng)多個(gè)接受器,多個(gè)傳輸器的輸出還能夠并聯(lián)在一起。RS485的接受器的輸入負(fù)載小,可以允許一個(gè)傳送器驅(qū)動(dòng)多個(gè)接受器;而且處于禁止?fàn)顟B(tài)的輸出的漏電流較小,可以允許多個(gè)傳送器的輸出并聯(lián)。所以,采用RS485協(xié)議是較為理想的選擇。
分機(jī)結(jié)構(gòu)
分機(jī)采用68HC08GP32為主控芯片,自帶鍵盤和液晶。既可以與PC機(jī)連網(wǎng)運(yùn)行,又可以脫網(wǎng)單機(jī)運(yùn)行。其主要功能為:
·自動(dòng)檢測(cè)分機(jī)中每根電纜連接的測(cè)溫點(diǎn)的個(gè)數(shù)及其序列號(hào),并將其保存到68HC08GP32的內(nèi)部FLASH中;
·檢測(cè)各點(diǎn)溫度,濕度以及本機(jī)編號(hào),并將其保存到68HC08GP32的RAM中以便查閱;
·根據(jù)需要設(shè)定風(fēng)機(jī)開關(guān);
·接受鍵盤輸入,并根據(jù)用戶的輸入在液晶中顯示分機(jī)狀態(tài)及分機(jī)信息;
·根據(jù)用戶設(shè)定,定時(shí)對(duì)分機(jī)進(jìn)行溫度測(cè)量,動(dòng)態(tài)刷新溫濕度數(shù)據(jù);
·接受上位機(jī)(PC)機(jī)發(fā)來的指令和數(shù)據(jù),并對(duì)此作出響應(yīng)。
電纜
電纜采用3線制,一根信號(hào)線,一根電源線和一根地線。線上同時(shí)可以并聯(lián)40個(gè)DS1820溫度探測(cè)器,線長(zhǎng)最大可至40米。
系統(tǒng)功能擴(kuò)展
雖然這是一個(gè)針對(duì)筒式倉(cāng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的溫度控制系統(tǒng)。但是由于該系統(tǒng)具有溫度探測(cè)點(diǎn)并聯(lián),濕度檢測(cè)以及相應(yīng)的風(fēng)機(jī)控制等功能,所以系統(tǒng)將很容易移植到樓宇控制自動(dòng)化,賓館飯店中央空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度控制等。具有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。
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