基于單總線的冷庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計

摘要：單總線技術以其線路簡單、硬件數(shù)量少、軟件設計簡單優(yōu)勢而有著無可比擬的應用前景。文中設計的冷庫溫度采集使用單總線器件DS18B20，通過單片機AT89C52對DS18B20進行溫度數(shù)據(jù)采集，設計了溫度檢測電路和溫度檢測接口電路。本設計能檢測不少于30個溫度測量點，傳輸距離約1 200m。
關鍵詞：單總線；冷庫；溫度檢測；RS-485；AT89C52；DS18B20；delphi

    隨著時代的進步，人們對冷藏、冷凍食品質(zhì)量的要求在不斷提高。而食品外觀及營養(yǎng)成分的變化與冷藏、冷凍溫度密切相關。不同的食品有其相應的最佳冷藏或冷凍溫度；不同的保存時間則要求設置不同的保存溫度。因此，研制一個切合實際需要的冷庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)顯得十分必要。
    本文以單總線技術為基礎，采用計算機串口、單總線和串口的協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片DS2480B、單總線數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，設計了單總線溫度檢測網(wǎng)絡。該系統(tǒng)能滿足各類冷藏、冷凍食品的實際需要，節(jié)省電力和人力，并具有溫度報警、數(shù)據(jù)存儲、繪制動態(tài)和歷史溫度曲線、修改傳感器數(shù)據(jù)等功能，能有效提高冷庫運行效率，具有較高的實用價值。

1 冷庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)組成
    系統(tǒng)主要由DS18B20數(shù)字式溫度傳感器模塊、單片機模塊、RS-485傳輸總線模塊、RS-485／RS-232轉(zhuǎn)換接口模塊、上位PC機顯示和控制模塊五個部分組成，如圖1所示。溫度數(shù)據(jù)由DS18B20采集后送入下位機AT89C52，變換成RS-485格式后用485總線進行遠距離傳送，上位機通過RS-232接口接收溫度數(shù)據(jù)?？刂菩畔⒁餐ㄟ^同一通道進行反向傳送。

2 冷庫溫度采集系統(tǒng)硬件設計
2．1 冷庫溫度檢測采集電路的設計
    AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程
Flash，相當?shù)撵`活有效。
    DS18B20采用直接VCC供電方式。電源電壓和單片機電源相同。其中DS18B20采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過一根數(shù)據(jù)線傳輸?shù)絾纹瑱C，單片機對DS18-B20進行的讀／寫操作也通過該引腳實現(xiàn)。由于設計需求每個冷庫要放置5個溫度測量點，所以一根單總線上接5個溫度傳感器，測出5個溫度數(shù)據(jù)，由PC上位機軟件部分求出平均值作為冷庫的溫度。如圖2所示。

2．2 RS-485總線及其與單片機的接口電路的設計
    在下位單片機和上位PC機之間加入了485總線，在單片機系統(tǒng)中使用MAX485芯片，完成單片機TTL電平到RS-485電平之間的轉(zhuǎn)換。在總線
末端接一個匹配電阻。吸收總線上的反射信號，使得正常傳輸信號無毛刺。只要在RS-485總線上同時并聯(lián)上多個冷庫溫度測量系統(tǒng)電路，就能同時對多個冷庫進行實時監(jiān)控。
2．3 RS-232／RS-485轉(zhuǎn)換器電路的設計
    本系統(tǒng)采用的是將RS-232接口轉(zhuǎn)換成RS-485接口，再在單片機和PC機之間加入RS-485總線。采用RS-485進行長距離、高速的串行異步通信。只需要將TTL電平的串行接口通過芯片轉(zhuǎn)換為RS-485串行接口。本系統(tǒng)采用MAX485芯片來完成這種轉(zhuǎn)換。對于PC機現(xiàn)有的RS-232接口，系統(tǒng)中利用一片MAX485芯片和MAX232芯片組成的轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)RS-485電平與RS-232之間的轉(zhuǎn)換。此轉(zhuǎn)換電路一邊與RS-232標準9針接口相連，另一邊與RS-485總線相連。如圖3所示。從而使得數(shù)據(jù)可以很好的傳到上位機。

3 冷庫溫度采集子軟件設計
    本系統(tǒng)采用單總線器件設計，雖然硬件電路設計簡單，但要以復雜的軟件作為代價，軟件的編寫要嚴格遵守單總線協(xié)議，否則易錯誤。溫度采集子程序流程圖如圖4所示。

4 結束語
    冷庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)采用DS18B20進行測溫，利用單片機AT89C52進行溫度控制，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度控制在-55～+125℃之間，從而實現(xiàn)溫度的實時采集、顯示與控制功能，是一種比較理想的智能化控制系統(tǒng)。適合通信距離為幾十米到上千米RS-485串行總線采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。應用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。同時，系統(tǒng)擴展性強，溫度監(jiān)測點增加時，無論是在系統(tǒng)中添加溫度傳感器、還是添加數(shù)據(jù)采集器均可以直接掛接。而且系統(tǒng)測溫更加精確，多點測溫避免了局部溫度當成整體溫度的錯誤?？傊?，系統(tǒng)以圖形方式顯示各庫房以及各監(jiān)測點的實時溫度，便于與現(xiàn)場對應，具有較高的使用價值。