简易温度监测仪的设计

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广西桂林航天工业高等专科学校 电子工程系  陈少航  黄书童  简远鸣

        摘要:文章以谷仓的环境温度为研究对象,以AT89C51为控制核心,DS18B20为温度前端采集器,DS1302为时钟芯片,设计了一台简单的谷仓温度监测仪,检测到的温度由数码管显示出来,并详细介绍了系统各子电路及软件的设计方法。

        前言:

        谷仓的温度对稻谷的存储有着重要的影响,温度过高会导致发芽等影响稻谷存储质量的事情发生,甚至会影响粮食的价格。因此,为确保稻谷能够存储的时间长些,一些管理机构主要是采取工作人员定期开仓检查的方式来检查储存稻谷的温度,而判定温度的方式主要是通过用手去接触稻谷,这种方式只能够定量地判断稻谷温度是否过高,但不能够判定确切的温度值,存在不确定性,而市场上谷仓环境监测设备价格普遍偏高,因此在乡镇等小型谷仓设计简单实用的温度监测仪势在必行。

        1系统设计

        传统的温度采集电路主要是以热敏电阻为核心,采集的温度信号经A/D转换后送控制器处理,显示温度。但是受灵敏度及A/D转换精度的影响,设计难度较大,测量的温度精度不易把握。因此,本系统采用了单总线式数字式温度传感器DS18B20作为温度采集的前端器件,系统的控制核心是ATMEL公司生产的AT89C51芯片,采集的温度用8个8段数码管显示出来。考虑到检测的温度要记录在案,所以系统增设了数码管来显示当日的时间,时钟芯片采用的是美国DALLAS公司生产的DS1302,它可以精确地计时,能和CPU同步串行通信,接口只需三根线,而且,能外接辅助电源,防止断电后时间数据丢失。系统的总体设计原理框图如图1所示:

        2硬件设计

        2.1温度采集部分

        系统将DS18B20作为前端温度采集器,由于DS18B20可将采集信号通过串行的方式直接传送给CPU能够接受的数字信号,所以在实物设计中不需要外围元件,仅需一根线将DQ端与CPU一端口相连就可以实现信号的传输。系统的前端温度采集电路如图2所示。

        2.2时钟信号部分

        系统在显示温度的同时要显示时间,这就需要精确的时钟信号,因此系统用DS1302时钟芯片为系统提供时钟信号,DS1302与CPU采取串行通信的方式,占用的I/O资源比较少。另外,为防止系统掉电造成的时间数据丢失事件的发生,给DS1302备用了一块3.7V纽扣式锂电池作为备用电源。时钟信号部分电路如图3所示。

        2.4显示部分

        系统将监测到的温度按时用数码管来显示出来,由于AT89C51的I\O口资源有限,因此,系统采用74HC573来扩展I\O口。温度及时间显示部分电路如图4所示,图中J1用来显示时间,当显示“15-35-58”时,表示15点35分58秒。J2用来显示温度,当显示30.3C时,表示温度为30.3摄氏度。

        2.5电源部分

        系统采用的是5V直流电源供电,所以要为系统设计5V的电源,否则系统将不能正常工作。系统用手机充电器把市电引入到稳压管7805的输入端,经稳压后在稳压管的输出端得到一个稳定的5V电压,该电压能够满足系统工作的需求。

        3软件设计

        硬件设计好后就要给系统编写软件,编写软件前要先弄清系统的工作次序。系统先把由温度传感器采集到的温度送CPU处理,CPU将处理的结果送数码管显示,DS1302给系统提供时钟信号,时间和温度的信息是交替显示在数码管上面。系统的程序流程图如图4所示。

        4结语

        谷仓的环境温度对粮食的存储有着重要的影响,论文从农业生产实际需要出发,设计一台简单的谷仓温度检测仪,该监测仪成本低廉,小巧轻便,适宜随身携带。粮油部门工作人员将监测到的温度记录在案,供管理人员做决策所用,有利于降低稻谷发芽、发霉等变质的风险,有利于提高经济效益和社会效益。

        参考文献:

        [1]张燕红,郑仲桥.基于单片机AT89C52的数据采集系统[J].化工自动化及仪表,2010,37(2):110-112.

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