仓库温湿度自动检测

堆栈温湿度自动检测系统
摘要：堆栈情况下的温度、湿度进行实时检测、显示、控制，使仓储物资在适合的情况下宁静储存。

特别是事情稳定可靠，测试数据准确，控制稳定。

该系统可应用于种种粮食、食品等堆栈。

要害词：温度自动检测
1 引言
在堆栈的货品的治理中，需要对温度、湿度等情况参数进行监控，以包管堆栈的宁静。

随着库区的面积逐渐扩大，需要传输能力强和通信距离远的监控系统来有效地对堆栈货品进行羁系。

CAN（Controller Area Network，控制器局域网）总线技能具有先进的多主网络结构、通讯距离远、价位低、可靠性高、系统容量大、安装方便、维护用度低、性价比高等优点。

特别对库区较大、堆栈漫衍较疏散的大型堆栈的监控非常适用。

2系统硬件设计
本系统接纳漫衍式监控网络，主要分为上位机和下位机两部门，而上位机硬件包罗CAN通讯适配器和上位监控治理机组成;下位机则由CAN节点和现场传感器组和温度湿度参数控制器组成，如图1所示。

其事情原理是下位机节点通过一定时间隔断把含有地点、温度、湿度等数据量的报文向CAN总线发送，总线通过自身仲裁确定先把优先级最高的数据放到总线上，然后自动仲裁依次发送优先级相对较低的报文到CAN总线。

由于CAN总线的信息存取利用了广播式的存取事情方法，报文可以在任何时候由任何节点发送到空闲的总线上，每个CAN总线节点都吸收到了总线上出现的报文信息，通过每个节点的报文滤波和地点设置，上位机CAN节点能实现上传报文的吸收。

上位机吸收到报文信息后通过组态王软件实现堆栈温度等参数实时监督和记载。

同时上位机通过堆栈人机界面可随时发送控制信息到CAN总线上，地点匹配的CAN总线节点能收到信息。

通过这种方法即可实现堆栈的温度等参数的反馈控制。

2.1现场数据收罗办事器
现场数据收罗办事器是系统的重要组成部门，它完成现场数据的收罗、与上位机的通信等功效。

现场收罗办事器内部结构如图所示：
1）电源供电接口
现场收罗办事器的输入电源为AC220V 1A，电源通过断绝变压器接入到电源供电接口。

2）现场总线接口
现场总线接口在板上的标识为J2，为五芯插头，该接口的引脚界说如下表所示
标识现场总线电缆线芯颜色寄义及接线说明
L 赤色为现场T型总线连接器供电
N 玄色为现场T型总线连接器供电
T+ 黄色现场显性信号
T- 兰色现场隐性信号
GND 屏蔽线系统接地
3）光纤通信接口
光纤接口应使用ST-ST多模光纤，通过光缆延长约300米。

本接口为两线制，一收一发，两个通信模块光纤接线需交织，即TX与另一个模块的RX连接。

4）现场调试用显示器
正常运行时机内无需安排LCD，本LCD仅供现场调试使用。

调试结束后可取掉该LCD，然后将办事器箱盖封好。

本办事器通过光纤线与上位机通信，为包管通信的正常，请使用我司专业版办事器软件。

办事器通信的波特率为19200,8,0,n.
2.2下位机系统的硬件设计
下位机包罗CAN节点、现场传感器组和温度湿度参数控制器。

CAN节点主要是完成CAN总线信号和CAN网络通讯的配置。

现场传感器组和参数控制器部门主要是和CAN节点完成实时监测堆栈内各个测试点的温度、湿度情况，还要卖力吸收上位治理机的命令，凭据上位治理机的要求传输数据和反馈控制。

下位机结构组成如图3所示。

CAN节点器件主要包罗：微处置惩罚器AT89S52单片机、CAN控制器SJA1000和CAN总线收发器PCA82C250。

（1）CAN控制器SJA1000
SJA1000的事情模式通过其内部的时钟分频寄存器CDR中的CAN模式位来选择。

硬件复位时默认模式是BasicCAN事情模式。

SJA1000相对付微控制器相当于是一存储映象I/O设备，他的地点域由控制段和信息缓冲区段组成，在向下加载初始化期间，控制器可被编程以设定通信参数，CAN总线上的通信可通过此段由微控制器控制。

SJA1000内部寄存器有的是只能写的，有的是既可读又可写的。

系统正常事情之前，微控制器要对某些寄存器进行初始化，以包管系统的各部门之间能进行正确的数据互换。

CAN控制器的内容都是通过微控制器写入的，其读写时序如图4所示。

从读/写时序图来看，微控制器对SJA1000进行操纵，由于SJA1000内可存储数据的地点信息。

现场数据收罗与控制层卖力从现场收罗数据以CAN协议的格式发送到总线上，凭据需要对现场设备进行实时控制和监督。

系统上电后微处置惩罚器先对自身和SJA1000进行初始化，以SJA1000传送到CAN总线上或直接现场显示、控制;对从CAN总线上来的信息则接纳中断方法，系统每吸收到一帧信息，便产生一次中断，引发微处置惩罚机进入中断，在中断办事步伐中读取该帧信息并传送到现场。

（2）CAN收发器PCA82C250
PCA82C250为CAN收发器，是CAN控制器和物理总线间的接口，提供对总线的驱动发送能力，CAN控制器的差动发送能力和CAN控制器的差动吸收能力。

他有很强的抗瞬间滋扰和掩护总线的能力，具有3种差别的事情模式即高速、斜率控制和待机。

总线上的某节点掉电不会影响总线，在40 m内实现高速应用可达1 Mb/s，最多可挂110个节点。

管脚8（RS）允许PCA82C250选择3种差别的事情模式，如表1所示。

通过上面的结构框图绘制出了如图5所示的CAN节点具体的电路。

系统接纳由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器，该传感器属于新一代适配微处置惩罚器的智能温度传感器。

DS18B20主要有两种事情方法：寄生电源事情方法和外接电源事情方法。

本系统接纳外接电源方法（如图6）。

湿度检测接纳HS1101型湿度传感器，HS1101是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，接纳奇特的工艺设计。

HS1101丈量湿度接纳将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变革砖换成电压频率信号，可以直接被微处置惩罚器收罗。

设计的电路如图7所示。

555芯片外接电阻R20，R19与HS1101，组成对HS1101的充电回路。

7端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对HS1101的放电回路，并将引脚2，6端相连引入到片内比力器，组成一个多谐波振荡器，其中，R20相对付R19必须非常的小，但决不能低于一个最小值。

R18是防备短路的掩护电阻。

HS1101作为一个变革的电容器，连接2和6引脚。

引脚作为R20的短路引脚。

HS1101的等效电容通过R19和R20充电到达上限电压（近似于0.67 VCC，时间记为T1），这时555的引脚3由高电平变为低电平，然后通过R19开始放电，由于R20被7引脚短路接地，所以只放电到触发界线（近似于0.33 VCC，时间记为T2），这时555芯片的引脚3变为高电平。

通过差别的两个电阻R19，R20进行传感器的不绝充放电，产生方波输出。

可以得出：
由此可以看出，空气相对湿度与555芯片输出频率存在一定线性干系。

表2给出了典范频率湿度干系（参考点：25℃，相对湿度：55%，输出频率：6.660 kHz）。

可以通过微处置惩罚器收罗555芯片的频率，然后查表即可得出相对湿度值。

为了更好提高丈量精度，将接纳下位机卖力收罗频率，将频率值送入上位机进行分段处置惩罚。

在监控系统中，除了实时检测温度湿度等参数外，还需要对这些参数进行控制。

在温度等丈量参数凌驾用户设定值范畴时，启动相关控制设备，不然封闭控制设备。

系统接纳继电器控制通风，除湿等设备的启动，具体电路设计如图8
所示，其中J1用于控制通风设备，J2，J3用于控制湿度。

3 系统软件设计
监控系统软件设计分为上位机系统的软件设计和下位机系统的软件设计。

上位机系统的软件包罗监控治理部门软件和CAN适配器软件。

现场监控治理部门主要利用组态王软件完成堆栈的现场丈量点模拟，对堆栈的现场数据进行收罗，并对收罗数据进行阐发，自动盘算仓内的最高、最低宁静均温度值，还可盘算出每层的最高、最低宁静均温度值，完成超限实时报警，同时实现对现场设备进行操纵控制。

例如启动通风、除湿、喷洒及宁静掩护装置，报警、切断电源等。

并自动生成种种报表和图表，创建和存储堆栈的仓储历史档案和打印功效。

而远程监控治理部门主要完成堆栈状态远程查询，报表打印和远程控制等功效。

对付CAN适配器的软件设计接纳Windows情况下的VB语言进行开发，由于Windows的掩护，VB无法直接读写并行端口，需要另外的步伐模块来实现并行端口的直接读写，使用WINIO模块来解决VB对并口的读写。

同时，由于WINIO模块不支持系统中断，还需要利用VB编写线程来查询SJA1000的中断状态。

下位机系统的软件包罗CAN节点的软件和温湿度检测控制软件。

软件设计接纳模块化设计方法。

软件中主要步伐有SJA1000的初始化，报文的发送步伐，报文的吸收步伐，CAN总线错误处置惩罚步伐，以及和传感器配合实现现场参数的收罗。

4 结语
该设计在堆栈的总体结构设计中，乐成引入CAN总线作为通讯网络，其中下位机利用AT89S52单片机和SJA1000完成CAN节点设计，上位机完成了对CAN
通讯适配器的设计，接纳上位机高级语言VB和EPP协议实现SJA1000的控制，大大地提高了系统内部的速率和实时性，具有处置惩罚速度快，本钱较低的优点。