基本信息
- 項目名稱：
- 分布式一線溫度監(jiān)測控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 采用四路數(shù)字溫度傳感器掛在單片機的單總線上來模擬復雜現(xiàn)場的多點分布式溫度測試。研究的主要問題是單總線上每個傳感器溫度的有選擇地讀出和實時顯示（液晶）。研究的難點是四個DS18B20 ROM序列號如何讀出及報警功能。研究的方法是在仿真平臺 Proteus上進行電路原理圖設計和程序設計，并進行軟、硬件交互仿真。通過單片機開發(fā)板和液晶顯示器及傳感器等組成系統(tǒng)電路并調(diào)試出最終結果。
- 詳細介紹：
- 分布式溫度監(jiān)測控制系統(tǒng)主要應用在成本較低的果蔬等大棚種植產(chǎn)業(yè)中，具有測溫精度高、功能齊全、成本低等特點。控制系統(tǒng)采用獨特的硬件設計思路，即為溫度傳感器DS18B20 ROM序列號的讀取設計一個單獨的電路，避免了在單總線硬件中讀取ROM序列號而帶來的復雜算法的困擾，簡化了系統(tǒng)總體控制方案。系統(tǒng)軟件編程采取了設多個標志位的思路，順利地解決了溫度報警值上、下限不能取負值的難題。同時，使用字符液晶控制器1602C，實時跟蹤顯示溫度的當前值，溫度顯示帶符號，并且可精確到0.1℃，顯示及報警范圍為-55-125℃。現(xiàn)有的多點測溫控制系統(tǒng)慣用思路是把DS18B20 ROM序列號和實際測溫共用一套硬件電路，致使讀取多個DS18B20 ROM序列號的算法和程序復雜又難于實現(xiàn)，人為增加系統(tǒng)設計前的難度和工作量，使設計者望而卻步，甚至因無法讀出ROM序列號而不能進行以下的工作。本系統(tǒng)在設計上另辟蹊徑，設計了一個簡單的獨立于應用系統(tǒng)的讀取ROM序列號的專用電路。采用四路數(shù)字溫度傳感器掛在單片機的單總線上來模擬復雜現(xiàn)場的多點分布式溫度測試。研究的主要問題是單總線上每個傳感器溫度的有選擇地讀出和實時顯示（液晶）。研究的難點是四個DS18B20 ROM序列號如何讀出及報警功能。研究的方法是在EDA設計和仿真平臺 Proteus上進行電路原理圖設計和程序設計，并進行軟、硬件交互仿真。通過單片機開發(fā)板和液晶顯示器及傳感器等組成系統(tǒng)電路并調(diào)試出最終結果。 （1）DS18B20的多路選擇 液晶同一時刻只顯示一個溫度值，但單片機可發(fā)控制信號讓所有DS18B20測取溫度并保存。用戶可以通過按鍵來實現(xiàn)不同路溫度的顯示，由于每路DS18B20的內(nèi)部ROM序列號不同，通過按鍵選擇發(fā)送不同的序列號實現(xiàn)傳感器和按鍵的一一對應。雖然DS18B20傳感器同時轉換了溫度，但液晶上顯示哪一路溫度由按鍵來確定。 （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的錯誤信息，此問題解決方案是在單片機程序中加入對DS18B20實時監(jiān)測信號，如無法收到DS18B20的應答反饋信號，則表明DS18B20不存在或故障，然后在驅動液晶上顯示DS18B20的錯誤信息。 （3）DS18B20的報警處理 由于要求此系統(tǒng)有溫度報警功能，程序必須有報警程序。在程序主循環(huán)中，加入報警溫度和當前溫度實時比較指令，溫度低于下限報警值，驅動液晶在溫度值后顯示“<L”。 溫度高于上限報警值，驅動液晶在溫度值后顯示“>H”。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 創(chuàng)新點：采用一種獨立于應用系統(tǒng)的簡易電路讀取多個DS18B20 ROM序列號（硬件設計的創(chuàng)新）；溫度上、下限報警值可以在測量范圍內(nèi)設任意值（編輯思路的創(chuàng)新）。 技術關鍵：DS18B20 ROM序列號的正確讀出；負限溫度閾值的實現(xiàn)。 技術指標：實時溫度測量精度為0.1℃；測量范圍為-55-125℃。
科學性、先進性
- 現(xiàn)有的多點測溫控制系統(tǒng)慣用思路是把DS18B20 ROM序列號和實際測溫共用一套硬件電路，致使讀取多個DS18B20 ROM序列號的算法和程序復雜又難于實現(xiàn)，人為增加系統(tǒng)設計前的難度和工作量，使設計者望而生威，甚至因無法讀出ROM序列號而不能進行以下的工作。本系統(tǒng)在設計上另辟蹊徑，設計了一個簡單的獨立于應用系統(tǒng)的讀取ROM序列號的專用電路，大大減少了系統(tǒng)設計前的工作。另外，現(xiàn)有的電路無法實現(xiàn)報警值為負溫度時的報警功能，這是由于程序中無法實現(xiàn)對有符號數(shù)的減法。本系統(tǒng)巧妙利用設置標志位的辦法，把有符號數(shù)的減法轉換為無符號數(shù)據(jù)的減法，克服了這一難題。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 調(diào)試階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 該系統(tǒng)的特點有優(yōu)勢有以下幾點： （1） 測溫范圍寬，為-55-125℃ （2） 實時溫度測量精度高，為0.1℃ （3） 上、下限報警值可在測溫范圍內(nèi)任意設置 （4） 液晶顯示跟隨實時溫度，且顯示報警 （5） DS18B20 ROM序列號讀取電路與系統(tǒng)電路獨立電路及算法簡便 該作品適用于糧食、蔬菜、水果及各種養(yǎng)植大棚多點溫度監(jiān)測場合，成本低，溫控精確，液晶顯示完備。在這些場合使用此溫度監(jiān)測系統(tǒng)預計可節(jié)約成本30萬/年。
同類課題研究水平概述
- 近年來，在溫度檢測技術領域中，多種新的檢測原理與技術的開發(fā)應用己取得具有實用性的重大進展。目前國內(nèi)外的溫度控制方式越來越趨向于智能化，溫度測量首先是由溫度傳感器來實現(xiàn)的。測溫儀器由溫度傳感器和信號處理兩部分組成。溫度測量的過程就是通過溫度傳感器將被測對象的溫度值轉換成電或其它形式的信號,傳遞給信號處理電路進行信號處理轉換成溫度值顯示出來。溫度傳感器的種類眾多，在應用與高精度、高可靠性的場合時 DALLAS（達拉斯）公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器當仁不讓。超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強，精度高，附加功能強，使得 DS18B20 更受歡迎。對于我們普通的電子愛好者來說，DS18B20 的優(yōu)勢更是學習單片機技術和開發(fā)溫度相關的小產(chǎn)品的最佳選擇。 智能傳感器的研究和系統(tǒng)應用成本高、代價大，且算法復雜，不適合在成本較低的果蔬糧倉等大棚溫度測量中應用，所以本系統(tǒng)成本低、精度高、功能齊全且可靠，經(jīng)濟適用。
