基于單總線的冷庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：單總線技術(shù)以其線路簡(jiǎn)單、硬件數(shù)量少、軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單優(yōu)勢(shì)而有著無可比擬的應(yīng)用前景。文中設(shè)計(jì)的冷庫溫度采集使用單總線器件DS18B20，通過單片機(jī)AT89C52對(duì)DS18B20進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集，設(shè)計(jì)了溫度檢測(cè)電路和溫度檢測(cè)接口電路。本設(shè)計(jì)能檢測(cè)不少于30個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，傳輸距離約1 200m。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)慰偩€；冷庫；溫度檢測(cè)；RS-485；AT89C52；DS18B20；delphi

    隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們對(duì)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(guān)。不同的食品有其相應(yīng)的最佳冷藏或冷凍溫度；不同的保存時(shí)間則要求設(shè)置不同的保存溫度。因此，研制一個(gè)切合實(shí)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(shù)為基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)了單總線溫度檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)能滿足各類冷藏、冷凍食品的實(shí)際需要，節(jié)省電力和人力，并具有溫度報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、繪制動(dòng)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(yùn)行效率，具有較高的實(shí)用價(jià)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(jī)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(jī)顯示和控制模塊五個(gè)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(jī)AT89C52，變換成RS-485格式后用485總線進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送，上位機(jī)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(jìn)行反向傳送。

2 冷庫溫度采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 冷庫溫度檢測(cè)采集電路的設(shè)計(jì)
    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(chǔ)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(dāng)?shù)撵`活有效。
    DS18B20采用直接VCC供電方式。電源電壓和單片機(jī)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(jī)，單片機(jī)對(duì)DS18-B20進(jìn)行的讀／寫操作也通過該引腳實(shí)現(xiàn)。由于設(shè)計(jì)需求每個(gè)冷庫要放置5個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，所以一根單總線上接5個(gè)溫度傳感器，測(cè)出5個(gè)溫度數(shù)據(jù)，由PC上位機(jī)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(jī)的接口電路的設(shè)計(jì)
    在下位單片機(jī)和上位PC機(jī)之間加入了485總線，在單片機(jī)系統(tǒng)中使用MAX485芯片，完成單片機(jī)TTL電平到RS-485電平之間的轉(zhuǎn)換。在總線
末端接一個(gè)匹配電阻。吸收總線上的反射信號(hào)，使得正常傳輸信號(hào)無毛刺。只要在RS-485總線上同時(shí)并聯(lián)上多個(gè)冷庫溫度測(cè)量系統(tǒng)電路，就能同時(shí)對(duì)多個(gè)冷庫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
2．3 RS-232／RS-485轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計(jì)
    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(jī)和PC機(jī)之間加入RS-485總線。采用RS-485進(jìn)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(duì)于PC機(jī)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)。

3 冷庫溫度采集子軟件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)采用單總線器件設(shè)計(jì)，雖然硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但要以復(fù)雜的軟件作為代價(jià)，軟件的編寫要嚴(yán)格遵守單總線協(xié)議，否則易錯(cuò)誤。溫度采集子程序流程圖如圖4所示。

4 結(jié)束語
    冷庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)采用DS18B20進(jìn)行測(cè)溫，利用單片機(jī)AT89C52進(jìn)行溫度控制，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度控制在-55～+125℃之間，從而實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)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R(shí)S-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(yīng)用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。同時(shí)，系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)增加時(shí)，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(cè)溫更加精確，多點(diǎn)測(cè)溫避免了局部溫度當(dāng)成整體溫度的錯(cuò)誤?？傊?，系統(tǒng)以圖形方式顯示各庫房以及各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度，便于與現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)，具有較高的使用價(jià)值。