粮食温度检测系统

粮

食

温

度

检

测

系

统

系别：电气工程与自动化系

专业：自动化

班级：B110410

学号：B11041021

第一章系统方案设计

1.1 概述

科学储粮是粮食生产的一个重要环节，若管理不当，粮食发霉或生虫会造成极大浪费。粮库管理中最重要的问题是监测粮堆中的温度变化。粮库一般由几十个甚至上百个由水泥或钢板构成的圆型仓组成，仓高20—30m。现在，我国在粮仓建设上已经实现规范化，但是监测手段一直未能实现同步现代化。我国许多储备粮库每年都因测控设备的不完善而导致部分粮食霉变，许多大型储备粮库的测控设备仍需高价进口，因此国家准备在未来的几年内对全国所有的粮库进行翻新和改造工作，要求规范粮库管理，实现粮库管理现代化。

利用单片机技术对粮仓进行检控，用户可以方便地够造自己所需要的数据采集系统，在任何时候把粮仓现场的信息实时地传到控制室，管理人员不进入现场就可以按照所需的温度要求对粮仓内的温度情况进行控制，提高了生产效率，增强了粮仓内存储安全，获得了粮仓的实时管理，实现自动化，智能化。

1.2 系统方案框图

该方案使用了AT89S52单片机作为控制核心，以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，采用多个温度传感器对多点温度进行检测，通过键盘模块对温度上限设置，超过其温度值就报警。显示电路采用LCD1602模块，使用单片机直接驱动蜂鸣器构成报警电路。它直接输入数字量，精度高，电路简单，只需要模拟DS18B20的读写时序，根据DS18B20的协议读取转换的温度。此方案硬件电路简单，但程序设计复杂。如图1.1所示：

第二章工作原理

2.1 检测原理

本温度计大体分三个工作过程。首先，由DS18B20温度传感器芯片测量当前的温度，并将结果送入单片机。然后，通过AT89S52单片机芯片对送来的测量温度读数进行计算

和转换，井将此结果送入液晶显示模块。最后，SMC1602A芯片将送来的值显示于显示屏上。本电路主要由DSl8B20温度传感器芯片、SMCl602A液晶显示模块芯片和AT89S52单片机芯片组成。其中，DSI8B20温度传感器芯片采用“一线制”与单片机相连，它独立地完成温度测量以及将温度测量结果送到单片机的工作。

首先LCD初始，写入报警温度的上下值。如果DS18B20运行良好，能正常工作，那

么在LCD液晶显示屏上就能显示出四路传感器所在位置的实时温度，如果DS18B20不能正常工作，那么LCD液晶显示屏上就不会发亮光；读取温度数据，在液晶屏上显示温度值，如果某一点的温度值超过上限值，那么就会自动报警，如果所有点的温度全部超过

上限值，那么就会启动全部报警系统。最后进行键盘扫描。如图2.1所示：

2.2 单片机AT89S52

2.2.1单片机AT89S52介绍

单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。

为了设计此系统，采用了MCS-51兼容单片机AT89S52单片机作为控制芯片。

2.2.2 单片机AT89S52基本知识

AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k BytesISP 的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

2.2.3 单片机AT89S52产品特点

AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。内部数据存储器的高128个单元是为专用寄存器提供的，因此该区也称作特殊功能寄存器（SFR），它们主要用于存放控制命令、状态或数据。除去程序计数器PC外，还有21个特殊功能寄存器，其地址空间为80H～FFH。这21个寄存器中有11个特殊功能寄存器具有位寻址能力，它们的字节地址刚好能被8整除。下面将对部分专用寄存器作简要介绍。

2.2.4单片机AT89S52的使用

AT89S52单片机是一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，内置8KB可在线编程闪存。该器件采用Atmel公司的高密度非易失性存储技术生产，其指令与工业标准的80C51指令集兼容。片内程序存储器允许重复在线编程，允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。通过把通用的8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上，AT89S52便成为一个高效的微型计算机。它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。 2.2.5 AT89S52引脚功能与封装

图2.2是AT89S52引脚图。

按照功能，AT89S52的引脚可分为主电源、外接晶体振荡或振荡器、多功能I/O口、控制和复位等。

2.3 温度传感器的选择

2.3.1传感器的选择原则

要进行一个具体的测量工作，首先要考虑用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可以选用，哪一种原理的传感器更为适合，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式是接触式的还是非接触式的；信号的引出方法；传感器的来源，国产还是进口，价格是否能承受。