温室大棚多路温度检测系统设计-

1、摘要温室大棚不受地域和环境温度的限制在现代农业技术中越来越重要。提出了一种利用单片机实现对多功能温室大棚温度实施有效检测和控制的方法,以达到棚内空气温度可调,创造适应不同植物生长需求的环境。系统以AT89S52单片机系统进行多点温度采集与控制,温度信号由AD574和温度或电压转换电路提供,温度传输采用多机通讯,主控器能对各温度检测器通过串传输线实现温度数据的传输以及显示。关键词:温室大棚,单片机,温度传感器,多通道,RS-485AbstractGreenhouse is becoming more and more important in the modern agricultural te

2、chnology for its unlimitedness of the environment temperature and regions.An effective way is given to applying MCU to the measurement and temperature in greenhouse.With this system,the temperature in the greenhouse can be regulated,ultimately an artificial environment for vari-ety plant will be fab

3、ricated.The system using single-chip microcomputer system AT89S52multi-channel temperature acqui-sition and control,provide the temperature signal with the AD574and temperature or voltage conversion circuitry,tempera-ture transmission using multi-machine communications,master on the temperature dete

4、ctor string transmission lines through the implementation of temperature data transmission and display.Keywords :greenhouse,MCU,temperature sensor,multi-channel,RS-485随着农业产业规模的不断提高,现代农业大棚技术的普及,温室大棚数量不断增多,温室大棚的温度控制便成为一个关键。传统的温度控制措施显现出很大的局限性。本系统采用单片机来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而

5、能够大大提高产品的质量和数量。1系统的整体设计温室大棚多路温度检测系统以AT89S52单片机系统为核心,能对多室的温度进行实时控制巡检,能够同时检测4路温度,检测温度范围0100。温度信号由12位AD574和温度/电压转换电路提供,温度传输采用RS-485串行总线进行多机通讯,MAX485驱动芯片进行电平转换,传送距离大于1200m ,抗干扰能力强。各检测单元(从机能独立完成各自功能。根据主控机的指令对温度进行实时或定时采集,测量结果不仅能在本地储存、显示,而且可以通过总线及通信协议将将采集的数据传送到主控机,进行进一步的分析、存档、处理和研究。主控机统一设置系统时间和温度修正值和各从机的温度

6、报警上下限,主机、从机均具有声光报警功能。负责控制指令发送,控制各个从机进行温度采集,收集测量数据,并对测量结果进行整理和显示。主控机与各从机之间能够相互联系、相互协调,从而达到了系统整体统一、和谐的控制效果。另外,本系统可以选择摄氏温度c 和绝对温度r 两种显示模式。系统中加入了带上下限报警的温度检测器,在设定范围内,绿指示灯亮。超上限时红灯亮并鸣笛,低于下限时黄灯亮并鸣笛,按任意键停止报警,但若温度不在正常范围内还会再次报警,充分考虑到了系统的可靠性及安全性。系统总体框图,如图1所示。2系统硬件电路设计2.1从机检测单元设计从机检测单元主要负责温度信号的实时采样,并根据主控机传送过来的命令

7、进行系统设置,如图2所示,采用温度传感器LM35对温度信号进行获取,利用12位逐近逼近型A /D 转换器AD574将大棚内采集来的温度信号进行模数转换,再送入单片机进行数据处理,以实现单通道的温度显示和报警以及与主机通信的功能。图2从机检测单元的设计2.2ADC 转换电路设计由于本系统测量的是温室大棚温度信号,响应时间长,滞后大,因此,选择了12位逐次逼近型A /D 转换器AD574。它具有12位的分辨力,最小分辨电压为4.096/212=0.001V ,分辨的最小温度变化为1002×0.001=0.02442,AD574转换速度为25s ,转换精度为0.05%,由于芯片内有三态输出

8、缓冲电路,因而可直接和各种典型的8位或16位的微处理器相连,而无须附加逻辑接口电路。故其输出直接挂在数据总线上。温室大棚多路温度检测系统设计任启宏吴年祥(安徽国防科技职业学院,安徽六安237011Design of Greenhouse Multi-channel Temperature Measure System图1系统框图温室大棚多路温度检测系统设计48工业控制计算机2010年第23卷第4期图3中为12位数据分高8位和低四位两次输出的接线方式。当单片机执行外部数据存储器写指令时,使得CE=1,CS = 0,R /C =0,A0=0,启动12位转换有效。然后AT89S52通过P1.0线查询

9、STS 端口状态,当STS=0时,表明转换结束。由于AD574的12位转换速度很快,故适用于查询方式。之后AT89S52执行两条读外部数据存储器指令,分别读取转换结果的高8位和低四位数据。此时,CE=1,CS =0,A0=0(或A0=1。另外,接口电路中模拟量的输入为双极性输入。 图3模数转换电路2.3多机系统设计多机系统是指由多台计算机组成的系统。本系统采用主从式系统完成大棚温度采集,计算机间的通信由主机控制。主机的功能是监视各从机的工作,定时收集每个从机的实时数据信息并将收集到的数据信息进行处理、存档、格式化显示,并能根据用户设置的报警阈值进行声光报警,这部分的硬件电路设计除了键盘、液晶、

10、等常规外设外,另外,增加了一个日历时钟。同时,操作人员通过人机通讯,在主机上查询从机的状态,诊断系统中每个从机是否出现故障,以便系统维护。从机是一个独立控制器或数据采集装置,进行现场数据信息的采集、计算和对现场的控制,它的设计方法基本上与一般的单片机系统相同,只是需增加通讯口硬件和通讯处理软件。为了减少通讯量,从机常用于完成对一个子系统的控制或数据采集。每台从机所需完成地功能一般比较多,而且是综合性地,这是它的结构比较复杂,再加上通讯处理软件需与控制或数据采集并行进行,所以在多机系统的从机中还配备实时多任务操作系统。3系统软件设计采用了分布式控制思想的温度测控系统,首先要解决的是主机与从机之间

11、的数据通讯问题,除了建立硬件电路基础外,还要定义系统的软件通讯协议。协议规定如下:主、从双方波特率均设置为9600bpt ,主从双方初始状态均设置为串行口中断方式。 从机不主动发送命令或数据,一切都由主机控制。系统进行温度检测工作的过程,首先,主控机针对需要检测的从机发出巡检指令,通过串口送出,经接口电路加载至通讯长线电缆端口,成功确认应答信号后转为数据接收状态;各从单片机同时接收到经通讯接口输入的巡检指令,并与自身地址编码比较,若编码一致则产生应答信号,然后将采集到的数据发送回主机,发送完毕在切换至采集信号并等待响应接收中断状态;主机将接收到的全部数据经校验判断无误后,送数据处理机构计算、显

12、示,如数据传输有误,则指令从机重发数据。系统软件的主控制图如图4所示。4仿真通过给运放OP07输出端,也就是AD574的输入端13脚加不同的电压,使显示获得不同的电压。用仿真温度计记录系统的测试温度结果如表1所示。表1测试温度结果5结束语本系统应用AT89S52单片机实现温室大棚多点温度测量检测系统的检测单元和主控制器,便于数据的采集和处理,以实现在各种环境下对多点温度的远距离测量,集成线性温度传感器LM35,通过AD574的12位逐位逼近式三态输出的A /D 转换,可以检测的温度范围是:0100,使测量结果更为精确,使得检测分辨率达到±0.02。本系统对粮库测温系统、冷库测温系统、中央空调测温系统等多路温度测量系统提供了很好的借鉴。参考文献科学出版社,2