基于单片机的二氧化碳浓度器设计 (4).doc

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1、本设计使用STC89C52单片机作为主控制模块,利用简单的外围电路来驱动1-Wire总线,利用1-Wire总线协议,实现了多点温度和湿度的精确测量。利用STC89C52单片机本身强大的功能和内部RAM资源,可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输,并能利用软件方便的逻辑判断实现了1-Wire总线的ROM搜索,实现了测温器件18B20的枚举,实现了无人干预的测温点的动态裁剪,所以本设计具有很强的现实应用性。另外,本系统的湿度检测没有完成。本文从1-Wire总线的原理入手,详细阐述了1-Wire总线的ROM搜索过程,以及硬件电路的设计、计算和软件的算法。关键词:DS18B20;单片

2、机MCU;串行传输SerialDataTransfer;单总线1-wireinterface第1章绪论1.1选题背景防潮、防霉、防腐、防爆是粮库日常工作的重要内容,是衡量粮库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行,首要问题是加强仓库内温度的监测工作,因为温度的升高,就意味着粮库内的有氧呼吸的加强,就意味着马上就要发生腐烂霉变。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温度测量仪。在我们的印象中,温度的测量不外乎由传感器、放大器、数码显示、报警器等单元组成。但是通过实际的考察,现实的系统根本不是这个样子:由于粮食要定期的通过熏蒸来除

3、虫、防鼠,熏蒸药剂具有高毒性,高腐蚀性,人员根本不能随意接触到仓内设备,更不要说通过数码管的显示和报警器来及时发现温度的异常变化,同时出于防爆的要求,在仓库内部的系统,是完全密封的,并被充入低氧高氮的气体,平时人员根本不能及时进入。因此现在的监控系统都是由计算机监控,采用专用组态软件、单片机及数字传感器组成的,具有500-1000个测温点的,网络化的数字式温度检测的系统。下图展示了一种可能的结构图1.1现场采集站通过一线牵采集模块,对粮仓的温度进行测量采集,每个粮仓约有200点模拟量输入(温度)并根据粮食的情况对现场进行湿度检测。现场控制站现场控制站可用西门子PLC控制现场输送机

4、、提升机、电动闸门、通风机的启动运行,以及报警等功能的反馈信号,实现自动化控制。上位机上位机运行组态通用工业过程监控软件,对现场的设备进行监控、并对仓库温湿度进行巡回检测。并生成动态画面、报表、报警、曲线等数据管理功能。这就要求我们必须设计一种高可靠,高一致性,基本免维护,可自由增减测温点,并具有和计算机联网交换数据的能力的测温组件。1.2设计过程及工艺要求根据实际的需求,我们提出了测温组件的基本功能,需要说明的是,在这里你看不到传统的温度显示功能,因为实际上工作人员根本不可能到现场去记录温度的显示。同时增加了组件的测温点免维护自由增减功能,以适应系统的规模的自由裁剪。1.2.1

5、基本功能检测温度测温点免维护自由增减过限指示与计算机通讯1.2.2主要技术参数温度检测范围:-40℃-+60℃测量精度:0.5℃报警方式:闪动的LED指示灯通讯方式:RS2329600,N,8,1第2章系统总体设计本设计是以STC89C52为基本系统核心的一套检测系统,其中包括、单片机、复位电路、温度检测、过限指示、通讯接口、系统软件等部分的设计。图2.1系统总体框图2.1温度传感器的选择方案一:采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定,

6、耐氧化能力强,易提纯,复制性好,工业性好,电阻率较高,因此,铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵,温度系数小,受到磁场影响大,在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200~650℃,百度电阻比W(100)=1.3850时,R0为100Ω和10Ω,其允许的测量误差A级为±(0.15℃+0.002

7、t

8、),B级为±(0.3℃+0.005

9、t

10、)。铜电阻的温度系数比铂电阻大,价格低,也易于提纯和加工;但其电阻率小,在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50~180℃测温。方案二:采用AD590。采用AD590,它的测温范围在-55℃~+150℃之间,而且

11、精度高。M档在测温范围内非线形误差为±0.3℃。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作,而且,无需进行线性校正,所以使用也非常方便,接口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是,和电压输出型相比,它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量信号可远传百余米。综合比较方案一与方案二,方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。方案三:采用DS18B20。DS18B20数字温度传感器,测温范围-55℃~+125℃

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