152基于杂栽悦愿怨悦缘圆的仓库环境监测系统的设计
基于杂栽悦愿怨悦缘圆的仓库环境监测系统的设计
阅藻泽蚤早灶燥枣宰葬则藻澡燥怎泽藻耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼酝燥灶蚤贼燥则蚤灶早杂赠泽贼藻皂月葬泽藻凿燥灶杂栽悦愿怨悦缘圆
沈
聪
纪志坚渊青岛大学自动化与电气工程学院袁山东青岛圆远远园苑员冤
摘要院针对仓库温度尧湿度尧烟雾浓度等环境指标的监测问题袁设计了基于单片机杂栽悦愿怨悦缘圆砸悦的仓库环境监测系统遥通过对温度传感器阅杂员愿月圆园尧湿度传感器匀杂酝原圆园郧和烟雾传感器酝匝原圆的选取袁实现了对仓库温度尧湿度尧烟雾浓度等环境指标的监测遥主要阐述了该系统的研究过程和研究方法遥在程序设计中运用了模块化与结构化相结合的程序设计思路袁提高了设计效率袁也方便了程序的调试和使用维护遥该系统可根据用户实际需求设计袁其监测系统内部嵌入单片机杂栽悦愿怨悦缘圆砸悦袁实现了自动监测袁大大降低了监测成本袁使推广该系统成为可能遥该监测系统性价比高袁操作简单袁可以帮助用户管理仓库袁解决了仓库温度尧湿度尧烟雾浓度等环境指标人工监测的难题遥
关键词院单片机袁传感器袁监测系统袁环境指标
粤遭泽贼则葬糟贼押粤糟糟燥则凿蚤灶早贼燥贼澡藻皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早燥枣藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造蚤灶凿蚤糟葬贼燥则泽泽怎糟澡葬泽憎葬则藻澡燥怎泽藻贼藻皂责藻则葬贼怎则藻熏澡怎皂蚤凿蚤贼赠葬灶凿泽皂燥噪藻糟燥灶糟藻灶贼则葬贼蚤燥灶熏葬憎葬则藻澡燥怎泽藻藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早泽赠泽贼藻皂遭葬泽藻凿燥灶皂蚤糟则燥糟燥皂责怎贼藻则杂栽悦愿怨悦缘圆砸悦蚤泽凿藻泽蚤早灶藻凿蚤灶贼澡蚤泽责葬责藻则援栽澡则燥怎早澡贼澡藻泽藻造藻糟贼蚤燥灶燥枣贼藻皂责藻则葬贼怎则藻泽藻灶泽燥则阅杂员愿月圆园熏澡怎皂蚤凿蚤贼赠泽藻灶泽燥则匀杂酝原圆园郧葬灶凿泽皂燥噪藻泽藻灶泽燥则酝匝原圆熏贼澡藻皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早燥枣藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造蚤灶凿蚤糟葬贼燥则泽泽怎糟澡葬泽憎葬则藻澡燥怎泽藻贼藻皂责藻则葬贼怎则藻熏澡怎皂蚤凿蚤贼赠熏葬灶凿泽皂燥噪藻糟燥灶糟藻灶贼则葬贼蚤燥灶憎葬泽则藻葬造蚤扎藻凿援栽澡蚤泽责葬责藻则皂葬蚤灶造赠藻曾责燥怎灶凿泽贼澡藻则藻泽藻葬则糟澡责则燥糟藻泽泽葬灶凿则藻泽藻葬则糟澡皂藻贼澡燥凿泽燥枣贼澡藻泽赠泽贼藻皂援陨灶凿藻泽蚤早灶燥枣贼澡藻责则燥早则葬皂熏贼澡藻皂燥凿怎造葬则蚤扎藻凿葬灶凿泽贼则怎糟鄄贼怎则藻凿糟燥皂遭蚤灶葬贼蚤燥灶燥枣责则燥早则葬皂凿藻泽蚤早灶蚤凿藻葬泽蚤泽怎泽藻凿贼燥蚤皂责则燥增藻贼澡藻凿藻泽蚤早灶藻枣枣蚤糟蚤藻灶糟赠葬灶凿枣葬糟蚤造蚤贼葬贼藻贼澡藻凿藻遭怎早早蚤灶早葬灶凿怎泽藻燥枣贼澡藻责则燥早则葬皂援栽澡藻泽赠泽贼藻皂糟葬灶遭藻凿藻泽蚤早灶藻凿葬糟糟燥则凿蚤灶早贼燥贼澡藻葬糟贼怎葬造灶藻藻凿泽燥枣怎泽藻则泽援栽澡藻皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早泽赠泽贼藻皂蚤泽藻皂遭藻凿凿藻凿憎蚤贼澡贼澡藻皂蚤糟则燥糟燥皂责怎贼藻则杂栽悦愿怨悦缘圆砸悦贼燥葬糟澡蚤藻增藻葬怎贼燥皂葬贼蚤糟皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早熏憎澡蚤糟澡早则藻葬贼造赠则藻凿怎糟藻泽贼澡藻皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早糟燥泽贼葬灶凿皂葬噪藻泽蚤贼责燥泽泽蚤遭造藻贼燥责则燥皂燥贼藻贼澡藻泽赠泽贼藻皂援栽澡藻皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早泽赠泽贼藻皂蚤泽糟燥泽贼原藻枣枣藻糟贼蚤增藻葬灶凿藻葬泽赠贼燥燥责藻则葬贼藻援陨贼糟葬灶澡藻造责怎泽藻则泽皂葬灶葬早藻憎葬则藻澡燥怎泽藻泽葬灶凿泽燥造增藻泽贼澡藻责则燥遭造藻皂泽燥枣皂葬灶怎葬造皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早燥枣藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造蚤灶凿蚤糟葬贼燥则泽泽怎糟澡葬泽憎葬则藻澡燥怎泽藻贼藻皂责藻则葬贼怎则藻熏澡怎鄄皂蚤凿蚤贼赠熏葬灶凿泽皂燥噪藻糟燥灶糟藻灶贼则葬贼蚤燥灶援
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随着时代的发展袁科研尧农业尧暖通尧机房尧航空航天尧电力等工业部门袁对产品质量的要求越来越高袁所以对仓库环境温尧湿度的控制以及对烟雾浓度的监测与分析是十分必要的遥如物资在仓库存储过程中袁其仓内各点的温湿度情况是反映仓库存储状态的一个重要参量袁是与人们的生产生活息息相关的遥仓库管理人员要定期尧定点对仓库内温湿度进行测量记录袁以便确定仓内物资的存储状态遥随着科技的发展袁传统的人工定期尧定点查看仓库环境的方法袁已逐渐被电子监测设备所取代遥本设计能够实现对仓库不同位置的温度尧湿度实时测量袁以防止或尽早处理霉变现象遥同样袁烟雾浓度的监测在工业中的应用也同样重要袁烟雾传感器就是通过测量烟雾的浓度来实现火灾防范的袁烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感袁离子式烟雾传感器是一种技术先进袁工作稳定可靠的传感器袁被广泛运用到各种消防报警系统中袁性能远优于气敏电阻类的火灾报警器遥员系统总体设计
本文是基于单片机对数字信号的敏感性和可控性以及粤辕阅模拟数字转换芯片的性能袁设计了一款以杂栽悦愿怨悦缘圆砸悦基本系统为核心的仓库环境监测系统袁其中包括粤辕阅转换尧单片机尧复位电路尧温度监测尧湿度监测尧烟雾监测尧键盘及显示尧报警电路尧系统软件等部分的设计遥
总体设计结构框图如图员所示遥
本设计采用栽蕴灾员缘源怨模数转换器进行信号转换遥栽蕴灾员缘源怨是员园位开关电容逐次逼近模数转换器遥该器件有两个数字输入端口和一个猿态输出端口院片选渊悦杂冤尧输入辕输出时钟渊陨辕韵悦蕴韵悦运冤以及地址输入端渊阅粤栽粤陨晕孕哉栽冤袁它们组成一个三线
图员仓库环境监测系统结构框图
接口与串行接口主处理器或其他外围的串行口通讯遥当芯片选择渊悦杂冤无效渊高冤时袁陨辕韵悦蕴韵悦运跟先前一样禁止以及阅粤栽粤韵哉栽为高阻抗状态遥当串行接口让悦杂有效渊低冤时袁开始转换过程袁陨辕韵悦蕴韵悦运使能袁并使阅粤栽粤芽韵哉栽端脱离高阻抗状态遥然后袁串行接口向陨辕韵悦蕴韵悦运提供时钟序列袁并从阅粤栽粤韵哉栽接收先前转换的结果遥陨辕韵悦蕴韵悦运从主机串行接口上接收到一个员园至员远个时钟的序列遥前员园个时钟为采样模拟输入提供控制时序遥模拟输入采样在第猿个陨辕韵悦蕴韵悦运下降沿启动袁并持续苑个陨辕韵悦蕴韵悦运遥采样在第员园个陨辕韵悦蕴韵悦运的下降沿被保持遥悦杂能够在电平边沿启动所有的工作模式袁并且能够终止任何模式的转换遥在特定时间内悦杂从高到低的跳变能够中断任何正在进行的转换袁并且器件恢复到先前状态渊数据寄存器数据保持为先前转换结果冤遥为了防止输出数据被破坏袁在转换接近结束时必须防止悦杂被置低遥栽蕴灾员缘源怨使用二个基准电压输入端院砸耘云垣和砸耘云原遥这些电压值建立了模拟输入的上限
叶工业控制计算机曳圆园员愿年第猿员卷第怨期和下限以分别产生满度和零度读数遥按照极限参数的规定袁这些砸耘云垣和砸耘云原电压以及模拟输入一定不能超过正电源或低于地遥当输入信号等于或高于砸耘云垣端的电压时袁数字输出为满度曰当输入信号等于或低于砸耘云原端电压时袁输出为零遥圆系统硬件实现
渊员冤单片机系统
在本设计中选择的单片机型号为杂栽悦愿怨悦缘圆砸悦袁杂栽悦愿怨悦缘圆砸悦单片机是宏晶科技推出的新一代高速辕低功耗辕超强抗干扰的单片机袁指令代码完全兼容传统愿园缘员单片机袁员圆时钟辕机器周期和远时钟辕机器周期可以任意选择遥
渊圆冤温度传感器阅杂员愿月圆园
温度测量传感器阅杂员愿月圆园是单总线数字化温度传感器袁测温范围为原缘缘益耀员圆缘益袁可编程为怨位耀员圆位粤辕阅转换精度袁测温分辨率达到园援园远圆缘益袁采用寄生电源工作方式遥下位机悦孕哉只需一根口线便能与阅杂员愿月圆园通信袁占用悦孕哉口线少袁可节省大量引线和逻辑电路遥
阅杂员愿月圆园数字温度计提供怨位渊二进制冤温度读数袁指示器件的温度遥信息经过单线接口送入阅杂员愿月圆园或从阅杂员愿月圆园送出袁因此从下位机悦孕哉到阅杂员愿月圆园仅需一条线渊和地线冤遥阅杂员愿月圆园的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源遥阅杂员愿月圆园的测量范围从原缘缘益到垣员圆缘益袁增量值为园援缘袁可在员泽渊典型值冤内把温度变换成数字遥
渊猿冤湿度传感器匀杂酝原圆园郧
本设计使用的是匀杂酝原圆园郧湿度传感器遥匀杂酝原圆园郧电阻传感器袁在电路构成中等效于一个电阻器件遥其成本低尧互换性好袁具有湿滞小尧耐高湿尧抗污染尧微型化的特点袁其输出形式为线性电压信号输出袁输出电压范围渊对应园耀员园园豫砸匀冤院直流电压园援缘耀猿援员怨灾曰其工作电压为直流电压袁而且工作电压范围院直流电压渊缘援园依园援圆冤灾曰所以它的测试精度能达到依缘豫砸匀袁可见精度很高遥
渊源冤烟雾传感器酝匝原圆
工作原理院酝匝原圆型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料袁属于表面离子式晕型半导体遥当处于圆园园耀猿园园益温度时袁二氧化锡吸附空气中的氧袁形成氧的负离子吸附袁使半导体中的电子密度减少袁从而使其电阻值增加遥当与烟雾接触时袁如果晶粒间界处的势垒受到烟雾的调制而变化袁就会引起该传感器表面电导率的变化遥利用这一点就可以获得烟雾浓度的信息袁烟雾浓度越大袁电导率越大袁输出电阻越低遥其烟雾浓度测量电路如图圆所示袁酝匝原圆工作电压为直流电压苑耀员猿灾袁工作电流为静态电流员园耀缘园皂粤袁其输出电平为高缘灾辕低园灾遥
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显示遥同时信息通过单片机砸载阅和栽载阅端口传输到酝粤载源愿苑袁辕砸耘和阅耘端分别为接收和发送的使能端袁当辕砸耘为逻辑园时袁器件处于接收状态袁信息传入酝粤载源愿苑袁当粤引脚的电平高于月时袁代表发送的数据为员袁信息发出遥信息传输到上位机袁上位机将下位机发送来的信息通过蕴悦阅显示出来袁从蕴悦阅显示屏中可以反馈出下位机的工作状态曰按下上位机上的控制按钮可以选择切换控制下位机袁控制信息通过单片机的砸载阅和栽载阅传入到酝粤载源愿苑袁再经过酝粤载源愿苑的粤尧月口传到下位机袁上位机和下位机的蕴悦阅会显示相应的结果袁从而实现上位机和下位机之间的数据通讯遥系统整体设计图如图猿所示院
图猿系统整体设计图
源结束语
该监测系统适用于需要对环境指标实时监测的多种场合遥本设计以单片机杂栽悦愿怨悦缘圆砸悦作为控制核心袁设计制作了一套仓库环境监测系统遥在设计过程中面临的主要问题有环境温湿度数据的采集方法袁相对湿度的温度补偿和线性化处理等遥该监测系统主要功能虽已实现袁但要监测更多的环境指标袁还需进一步研究和优化遥
参考文献
咱员暂张琳娜袁刘武发援传感检测技术及应用咱酝暂援北京院中国计量出版社袁咱圆暂沈德金袁陈粤初援酝悦杂原缘员系列单片机接口电路与应用程序实例咱酝暂援咱猿暂李广第袁朱月秀袁冷祖祁援单片机基础咱酝暂援北京院北京航空航天大学出咱缘暂何立民援酝悦杂原缘员系列单片机应用系统设计咱酝暂援北京院北京航空航咱远暂李建民援单片机在温度控制系统中的应用咱允暂援江汉大学学报袁员怨怨远袁咱苑暂潘立民袁王燕芳援微型计算机控制技术咱酝暂援北京院人民邮电出版社袁咱愿暂邵敏权袁援单片机原理实验及应用咱酝暂援长春院吉林科学技术出版咱怨暂陈汝全援实用微机与单片机控制技术咱酝暂援成都院电子科技大学出版咱员园暂何希才袁虹敏援传感器应用接口电路咱酝暂援北京院机械工业出版社袁员怨怨苑
社袁员怨怨缘
咱收稿日期院圆园员愿援远援圆猿暂
社袁员怨怨缘院源缘员怨怨园院缘缘远员愿渊远冤
天大学出版社袁员怨怨园院员远原员怨
咱源暂胡寿松援自动控制原理咱酝暂援缘版援北京院科学出版社袁圆园园苑
版社袁圆园园苑院员缘苑原员苑猿
北京院北京航空航天大学出版社袁员怨怨园院员圆猿员怨怨怨院圆远原圆怨
图圆烟雾浓度测量电路图
猿系统软件实现
系统工作原理院传感器采集模拟信号经过粤辕阅转换为单片机可接受的数字信号袁通过单片机的陨辕韵串口传入单片机中袁信息通过单片机的孕园口和孕圆口传输到蕴悦阅显示屏员远园圆中并