摘要：本系统是用DS18B20单总线数字温度传感器采集数字温度，通过STC89C52单片机进行数据处理，并用液晶屏显示。日光温室的规定温度可通过键盘设置，当温度高于或低于设定的温度值时进行声光报警，并通过执行机构进行调节，温度高于设定的温度值时启动散热装置使温度降低，温度低于设定的温度值时启动加热棒使温度上升，通过RS-485和RS-232进行通讯。
关键词:智能化；日光；温室
1前言
美国DALLAS公司生产的单总线、数字式温度传感器系列（如DSl620、DS18B20）应用于计算机与自动化测控领域。它改变了传统温度测试方法，直接将温度物理量变换为数字信号并以总线方式传送到计算机进行数据处理，使用方便灵活，测试精度高，优于传统的温度数字化、自动化测控设备。
2硬件设计
2.1 系统功能简述
智能化日光温室温度控制的系统是由温度采集电路、单片机、键盘电路、报警电路、显示电路、执行电路、通讯电路、数据存储电路组成，如图1所示。
温度采集电路：通过DS18B20数字温度传感器采集温度。
键盘电路：通过键盘可以设定规定的温度、上限温度、下限温度。
报警电路：当采集到的温度高于或者低于设定的温度值时，启动声光报警。
显示电路：通过LCD 液晶屏来显示设定温度、上限温度、下限温度、定时时间。
执行电路：当采集到的温度高于设定的温度上限时，启动散热装置来实现温度的下降；当温度低于设定的温度下限时，启动加热棒来实现温度的上升。
通讯电路：主机和从机、从机和从机之间采用RS-485通讯，PC机和主机通讯采用RS-232通讯。
数据存储电路：电路中采用的是AT24C256存储芯片，用来存储温度数据。
2.2 电路设计
2.2.1 温度采集电路设计
温度采集电路中采用的是DS18B20。DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型的单线数字温度传感器芯片，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制测量仪器、测控系统和大型设备中。DS18B20在电路的接线简单、方便，而且结构简单、体积小、功耗小、抗干扰能力强。DS18B20内部结构框图如图2所示[1]，主要由4部分组成：配置寄存器、64位ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值。DS18B20的管脚DQ与单片机的P1.0连接。
2.2.2 按键电路设计
电路由按键连接单片机I/O口组成，按键名字分别命名为SET、+1、MOVE 键，键盘直接与单片机的P1口连接,分别连接P1.1、P1.2、P1.3。其中：
SET 键：设定当前所需要的温度。当SET 键按下则产生一个中断请求信号，CPU 去执行中断服务程序；+1 键：该键每按下一次，就对温度调整进行加1操作；MOVE 键：移动光标的位置。
2.2.3、通讯电路设计
上位机通讯电路设计
本系统通讯采用MAX232与上位机进行通讯，保证数据的准确传输，利用RS-232接口电路提供电平转换。单片机系统的接口电平为5V的TTL电平，必须通过一个电平转换电路才能和PC机的串行通信COM口连接，与PC机通讯电路如图3。
RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，数据最高传输速率为10Mbps[2]。最大传输距离实际上可达3000米，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS-485接口均采用屏蔽双绞线传输。本系统采用的是SN75176芯片，它集成了一个差分驱动器和一个差分接收器。电路通过3个光耦器件把单片机电路和RS-485总线电路隔离开来，以提高系统的抗干扰能力。RS-485通讯电路如图4所示。
主机和从机通讯、从机和从机通讯必须有通信协议，本系统中采用的是Modbus通信协议。Modbus通信协议是一种串行的主从通信协议，本系统中有1个主机，8个从机，主机不需编号，从机必须编号。协议定义了主机查询及从机应答的信息帧格式。通信时，主机首先向从机发出请求信息，符合相应地址码的从机接收通讯命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执行相应的任务，然后把执行结果返给主机。若从机接收到的校验码与本机计算的不同，则说明数据在通信过程中出现错误，从机把这次请求视为无效，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。当主机收到这一信息时，会重新发送请求信息。这里采用CRC校验方式。
3软件设计
3.1主程序流程图
主程序流程图如图5所示。
4结论
本系统利用以STC89C52为核心芯片和以DS18B20为传感器构成的智能温度控制电路，实现了对温度的采集与控制。同时，设计中存在的不足之处就是测量中存在误差，在一定程度上对测量产生影响。
参考文献
[1]王为青.51单片机应用开发案例精选[M].人民邮电出版社2007.
[2]欧阳斌林.单片机原理及应用[M].中国水利水电出版社2001.
[3]刘光斌,刘冬,姚志成.单片机系统实用抗干扰技术[M].人民邮电出版社2003.
相关热词搜索： 智能化 控制系统 温度 日光温室 研究
