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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 分布式一線溫度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 采用四路數(shù)字溫度傳感器掛在單片機(jī)的單總線上來(lái)模擬復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)的多點(diǎn)分布式溫度測(cè)試。研究的主要問(wèn)題是單總線上每個(gè)傳感器溫度的有選擇地讀出和實(shí)時(shí)顯示（液晶）。研究的難點(diǎn)是四個(gè)DS18B20 ROM序列號(hào)如何讀出及報(bào)警功能。研究的方法是在仿真平臺(tái) Proteus上進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，并進(jìn)行軟、硬件交互仿真。通過(guò)單片機(jī)開(kāi)發(fā)板和液晶顯示器及傳感器等組成系統(tǒng)電路并調(diào)試出最終結(jié)果。
- 詳細(xì)介紹：
- 分布式溫度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)主要應(yīng)用在成本較低的果蔬等大棚種植產(chǎn)業(yè)中，具有測(cè)溫精度高、功能齊全、成本低等特點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)采用獨(dú)特的硬件設(shè)計(jì)思路，即為溫度傳感器DS18B20 ROM序列號(hào)的讀取設(shè)計(jì)一個(gè)單獨(dú)的電路，避免了在單總線硬件中讀取ROM序列號(hào)而帶來(lái)的復(fù)雜算法的困擾，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)總體控制方案。系統(tǒng)軟件編程采取了設(shè)多個(gè)標(biāo)志位的思路，順利地解決了溫度報(bào)警值上、下限不能取負(fù)值的難題。同時(shí)，使用字符液晶控制器1602C，實(shí)時(shí)跟蹤顯示溫度的當(dāng)前值，溫度顯示帶符號(hào)，并且可精確到0.1℃，顯示及報(bào)警范圍為-55-125℃。現(xiàn)有的多點(diǎn)測(cè)溫控制系統(tǒng)慣用思路是把DS18B20 ROM序列號(hào)和實(shí)際測(cè)溫共用一套硬件電路，致使讀取多個(gè)DS18B20 ROM序列號(hào)的算法和程序復(fù)雜又難于實(shí)現(xiàn)，人為增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)前的難度和工作量，使設(shè)計(jì)者望而卻步，甚至因無(wú)法讀出ROM序列號(hào)而不能進(jìn)行以下的工作。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上另辟蹊徑，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的獨(dú)立于應(yīng)用系統(tǒng)的讀取ROM序列號(hào)的專(zhuān)用電路。采用四路數(shù)字溫度傳感器掛在單片機(jī)的單總線上來(lái)模擬復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)的多點(diǎn)分布式溫度測(cè)試。研究的主要問(wèn)題是單總線上每個(gè)傳感器溫度的有選擇地讀出和實(shí)時(shí)顯示（液晶）。研究的難點(diǎn)是四個(gè)DS18B20 ROM序列號(hào)如何讀出及報(bào)警功能。研究的方法是在EDA設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái) Proteus上進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，并進(jìn)行軟、硬件交互仿真。通過(guò)單片機(jī)開(kāi)發(fā)板和液晶顯示器及傳感器等組成系統(tǒng)電路并調(diào)試出最終結(jié)果。 （1）DS18B20的多路選擇 液晶同一時(shí)刻只顯示一個(gè)溫度值，但單片機(jī)可發(fā)控制信號(hào)讓所有DS18B20測(cè)取溫度并保存。用戶(hù)可以通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)不同路溫度的顯示，由于每路DS18B20的內(nèi)部ROM序列號(hào)不同，通過(guò)按鍵選擇發(fā)送不同的序列號(hào)實(shí)現(xiàn)傳感器和按鍵的一一對(duì)應(yīng)。雖然DS18B20傳感器同時(shí)轉(zhuǎn)換了溫度，但液晶上顯示哪一路溫度由按鍵來(lái)確定。 （2）DS18B20的狀態(tài)監(jiān)視 此系統(tǒng)要求液晶能夠在DS18B20不存在或故障的情況下顯示DS18B20的錯(cuò)誤信息，此問(wèn)題解決方案是在單片機(jī)程序中加入對(duì)DS18B20實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)，如無(wú)法收到DS18B20的應(yīng)答反饋信號(hào)，則表明DS18B20不存在或故障，然后在驅(qū)動(dòng)液晶上顯示DS18B20的錯(cuò)誤信息。 （3）DS18B20的報(bào)警處理 由于要求此系統(tǒng)有溫度報(bào)警功能，程序必須有報(bào)警程序。在程序主循環(huán)中，加入報(bào)警溫度和當(dāng)前溫度實(shí)時(shí)比較指令，溫度低于下限報(bào)警值，驅(qū)動(dòng)液晶在溫度值后顯示“<L”。 溫度高于上限報(bào)警值，驅(qū)動(dòng)液晶在溫度值后顯示“>H”。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 創(chuàng)新點(diǎn)：采用一種獨(dú)立于應(yīng)用系統(tǒng)的簡(jiǎn)易電路讀取多個(gè)DS18B20 ROM序列號(hào)（硬件設(shè)計(jì)的創(chuàng)新）；溫度上、下限報(bào)警值可以在測(cè)量范圍內(nèi)設(shè)任意值（編輯思路的創(chuàng)新）。 技術(shù)關(guān)鍵：DS18B20 ROM序列號(hào)的正確讀出；負(fù)限溫度閾值的實(shí)現(xiàn)。 技術(shù)指標(biāo)：實(shí)時(shí)溫度測(cè)量精度為0.1℃；測(cè)量范圍為-55-125℃。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)有的多點(diǎn)測(cè)溫控制系統(tǒng)慣用思路是把DS18B20 ROM序列號(hào)和實(shí)際測(cè)溫共用一套硬件電路，致使讀取多個(gè)DS18B20 ROM序列號(hào)的算法和程序復(fù)雜又難于實(shí)現(xiàn)，人為增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)前的難度和工作量，使設(shè)計(jì)者望而生威，甚至因無(wú)法讀出ROM序列號(hào)而不能進(jìn)行以下的工作。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上另辟蹊徑，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的獨(dú)立于應(yīng)用系統(tǒng)的讀取ROM序列號(hào)的專(zhuān)用電路，大大減少了系統(tǒng)設(shè)計(jì)前的工作。另外，現(xiàn)有的電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)報(bào)警值為負(fù)溫度時(shí)的報(bào)警功能，這是由于程序中無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)有符號(hào)數(shù)的減法。本系統(tǒng)巧妙利用設(shè)置標(biāo)志位的辦法，把有符號(hào)數(shù)的減法轉(zhuǎn)換為無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)的減法，克服了這一難題。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 調(diào)試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該系統(tǒng)的特點(diǎn)有優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)： （1） 測(cè)溫范圍寬，為-55-125℃ （2） 實(shí)時(shí)溫度測(cè)量精度高，為0.1℃ （3） 上、下限報(bào)警值可在測(cè)溫范圍內(nèi)任意設(shè)置 （4） 液晶顯示跟隨實(shí)時(shí)溫度，且顯示報(bào)警 （5） DS18B20 ROM序列號(hào)讀取電路與系統(tǒng)電路獨(dú)立電路及算法簡(jiǎn)便 該作品適用于糧食、蔬菜、水果及各種養(yǎng)植大棚多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)場(chǎng)合，成本低，溫控精確，液晶顯示完備。在這些場(chǎng)合使用此溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)計(jì)可節(jié)約成本30萬(wàn)/年。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 近年來(lái)，在溫度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中，多種新的檢測(cè)原理與技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用己取得具有實(shí)用性的重大進(jìn)展。目前國(guó)內(nèi)外的溫度控制方式越來(lái)越趨向于智能化，溫度測(cè)量首先是由溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。測(cè)溫儀器由溫度傳感器和信號(hào)處理兩部分組成。溫度測(cè)量的過(guò)程就是通過(guò)溫度傳感器將被測(cè)對(duì)象的溫度值轉(zhuǎn)換成電或其它形式的信號(hào),傳遞給信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來(lái)。溫度傳感器的種類(lèi)眾多，在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí) DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器當(dāng)仁不讓。超小的體積，超低的硬件開(kāi)消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)，使得 DS18B20 更受歡迎。對(duì)于我們普通的電子愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，DS18B20 的優(yōu)勢(shì)更是學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開(kāi)發(fā)溫度相關(guān)的小產(chǎn)品的最佳選擇。 智能傳感器的研究和系統(tǒng)應(yīng)用成本高、代價(jià)大，且算法復(fù)雜，不適合在成本較低的果蔬糧倉(cāng)等大棚溫度測(cè)量中應(yīng)用，所以本系統(tǒng)成本低、精度高、功能齊全且可靠，經(jīng)濟(jì)適用。
