大型粮库温度监控系统

2006-05-07 15:49:31来源: 电子产品世界

    传统的国内粮库温度监控系统采用热敏电阻或PN结为温度传感器,采用通用的INTEL的单片机为控制芯片进行分级控制。这种结构比较适合于房式仓,因为房式仓高度小,每根电缆上只需3~4个测温点,厂家可通过每若干电缆(2~3根)组成一级分线器,再若干分线器组成一级分机,再若干分机组成总机的三级结构(每个分机,分线器所能容纳的子结构取决于单片机的I/O口的数目)。

    而对于仓高20~40米,一根电缆上将会有15~30个温度点。倘若还采用以前的结构,采用热敏电阻为温度传感器,势必造成一根电缆一个分线器,同时在一根电缆中将要同时容纳20~30根信号传输线。这样带来系统安装,维护,可靠性以及成本的一系列问题。

    本系统采用主从式两级结构,主机为PC上位机,从机为68HC08GP32为主控芯片的分机(下位机)。下位机采用DALLAS的数字式温度传感器芯片DS1820,可以在三根线(电源线、地线、信号线)上同时并联多个温度探测点。每个分机上可以连接10跟电缆,每根电缆上可并联几十个点。分机利用了68HC08GP32的片内FLASH功能,实现了DS1820的序列号在68HC08GP32中的动态存取,从而节省了大量存储器。温度数据保存在68HC08GP32的片内RAM里并且利用了充分利用了68HC08GP32的片内的A/D实现了湿度数据的测量。

DS1820数字式温度传感器芯片

    DS1820采用9个位来表示被测量点的温度,通过单一根线和控制器进行信息通讯。温度读取,温度测量和温度设置等所需的能源也都可以数据线上获取而无须另加电源。由于每个DS1820内部都设有一个独一的序列号,所以多个DS1820可以共存与同一条线上。每个DS1820内部可以分为4个部分:1.>64位的序列号,是区别不同传感器芯片的唯一编号;2.>8字节的片内RAM,用于保存芯片检测到的温度数据以及临时保存报警温度限;3.>2字节的EEPROM,用于永久性保存温度报警上下限;4.>温度传感器。

    用户对于DS1820的访问分为3个步骤:

    1.初始化

    用户通过信号线,向DS1820发送一个满足特定时序的负脉冲,信号线上的所有的DS1820芯片都被复位。准备接受用户的序列号访问命令。

    2.序列号访问命令

    接下来,用户通过信号线,发送一个特定的64位序列号编码。这时,信号线上所有相连DS1820都进行编码匹配,只有编码一致的DS1820才被激活,可以接受下面的内存访问命令。

    3.内存访问命令

    在用户发送序列号访问命令选定特定DS1820芯片后,被选中的芯片便可以接受内存访问命令。读取温度数据,设定温度报警限。

单片机68HC08GP32主要特性

    68HC08GP32为MOTOROLA公司新出品的带片内FLASH的8位单片机。其主要特性为:

    * 32K的片内FLASH,可以动态修改其内容

    * 512字节的RAM

    * 具备SPI和SCI接口

    * 具备2路16位双通道的定时器,可分别作为输入捕捉,输出比较和PWM功能

    * 具备8路8位A/D

    * 具备内部PLL功能,最高总线8M

    * 具备8个键盘中断输入

    本系统(图1)采用二级系统结构。上位机为PC机,通过一个自制的232-485转换器直接和众多的下位机(分机)相连。每个分机由一片MC68HC08GP32控制,可连接10根电缆,而每根电缆最多可以连接40个测温点(DS1820),另外,每个分机可以接入2路模拟湿度传感器输入。分机自带键盘和液晶模块,通过键盘输入可以实现分机的单机运行也可以实现与上位机连网运行。分机检测范围±64.0度,精度0.5度,其湿度的精度低于1%。系统整体上分为4个部分:

    ·上位机软件;

    ·RS232-485转换器;

    ·分机模块;

    ·电缆连接。

上位机软件

    PC上位机提供了一个强大的数据库支持软件。用户通过PC机的串口轻松实现与下位机的通讯。数据库采用通用的ACCESS数据库,软件用Visual C++编制,具备速度快,效率高的特点。其主要功能为:

    ·可以上载,下载分机配置(每根电缆测温点个数及其序列号);

    ·对分机发送检测温度命令以及提取温度数据;

    ·设置分机时间参数以及风机控制命令;

    ·将温度数据以各种图形化方式(正视,俯视,三维)显示及存入数据库;

    ·进行简单的粮情分析处理功能及打印功能。

RS232-485的转换器

    由于粮库温度测温对可靠性,成本都要求较高,所以,我们采用RS485通讯方式来实现上下位机的通讯。

    RS-485传输速度快,距离远。因为它采用平衡式传送方式,它的输入,输出均为差动方式,这样在受到干扰时,两根信号线可能同时产生干扰电平,对差动输入,将不起作用。它最高速率可近兆,距离可达几公里。

    另外,在通用串行通讯方式主从结构的多机系统中,主机的串行输出将同时接到多个从机的输入上,多个从机的输出(每一时刻最多只能一个有效)将连至主机的输入上。这要求一个传送器的输出要驱动多个接受器,多个传输器的输出还能够并联在一起。RS485的接受器的输入负载小,可以允许一个传送器驱动多个接受器;而且处于禁止状态的输出的漏电流较小,可以允许多个传送器的输出并联。所以,采用RS485协议是较为理想的选择。

分机结构

    分机采用68HC08GP32为主控芯片,自带键盘和液晶。既可以与PC机连网运行,又可以脱网单机运行。其主要功能为:

    ·自动检测分机中每根电缆连接的测温点的个数及其序列号,并将其保存到68HC08GP32的内部FLASH中;

    ·检测各点温度,湿度以及本机编号,并将其保存到68HC08GP32的RAM中以便查阅;

    ·根据需要设定风机开关;

    ·接受键盘输入,并根据用户的输入在液晶中显示分机状态及分机信息;

    ·根据用户设定,定时对分机进行温度测量,动态刷新温湿度数据;

    ·接受上位机(PC)机发来的指令和数据,并对此作出响应。

电缆

    电缆采用3线制,一根信号线,一根电源线和一根地线。线上同时可以并联40个DS1820温度探测器,线长最大可至40米。

系统功能扩展

    虽然这是一个针对筒式仓结构特点的温度控制系统。但是由于该系统具有温度探测点并联,湿度检测以及相应的风机控制等功能,所以系统将很容易移植到楼宇控制自动化,宾馆饭店中央空调系统的温湿度控制等。具有广泛的应用市场。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/sensor/200605/1325.html
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