大型糧庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)

　　傳統(tǒng)的國內(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，因?yàn)榉渴絺}高度小，每根電纜上只需3～4個(gè)測溫點(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（每根電纜測溫點(diǎn)個(gè)數(shù)及其序列號(hào)）；
　　·對(duì)分機(jī)發(fā)送檢測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)檢測分機(jī)中每根電纜連接的測溫點(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溫度探測器，線長最大可至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)具有溫度探測點(diǎn)并聯(lián)，濕度檢測以及相應(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