多路温度与湿度检测系统的研制文库

沈阳工业大学硕士学位论文多路温度与湿度检测系统的研制姓名：刘丽申请学位级别：硕士专业：电机与电器指导教师：马少华20070306沈阳工业大学硕士学位论文摘要本文针对我国当今大型仓库、大型粮库的监测与控制现状，进行研究开发，采用较为实用和先进的单片微型机控制系统，运用温度传感器和湿度传感器对温度、湿度的敏感性设计了一种基于多级通讯总线的粮库温、湿度自动监测系统，主要包括通讯控制总站以及下位机的设计。操作人员可以通过向通讯控制总站发送命令，提取下位机温、湿度数据，下位机实现温、湿度检测：同时可以查看历史检测数据，进行粮情分析和粮库管理等一系列操作。温湿度的测量和控制系统通常被认为是一项较为简单的控制技术，但是由于湿敏元件的稳定性差，寿命短等问题，实际应用系统中能正常运行的不多，除非建立有严格的管理制度，而且管理人员的综合素质要达到一定的要求。所以，本文重点分析了湿敏传感测量的机制，选型和技术措施。在研究了多种湿度传感器性能的基础上选用了合适的湿度传感器，这是本设计的一个重点。本设计还有一个重点，用cPLD设计了一个模拟开关和显示部分。本设计研制的上位机采用Pc机，通过RS．232接口与转换器相连，转换器通过RS．485总线连接下位机，实现监控室与现场的数据通信。每台下位机位于各粮仓内，需要监测256路的温、湿度信号，为了能实现共256路温湿度的数据采集工作，本设计中用CPLD设计了一个模拟开关，每次只采集一路数据送入到单片机中去；另外，本设计的显示部分也独特的选用了CPLD来实现。正常情况下上位机每4小时向下位机发布一次检测信号(同时在任何时刻也可监控某个粮仓的温湿度情况)，下位机利用PICl6F877单片机来实现粮仓中128路温度和128路湿度的测控。该粮仓温、湿度测控系统实用性强，成本低，数据传输效率高，可靠性好。它不仅可以应用于粮库的监控管理，而且也可推广到其他监控领域，因此具有广泛的应用前景。关键词：温度检测。湿度检测，cPLD，传惑器，PIcl6F877多路温度与湿度检测系统的研制DeVelopmentofMulti—chamlelTemperatureandH啪idi锣DetectionSystemAbstracthlViewofoIIrcomI时cuf∞mIarge·scalewa糟holl∞，Iarge-∞ale鲫arystat啷ofmonitofing粕dIcontroIling'Tllissystem湎esonrcsearchanddevelopment孤dh删edesigneda锄tomaticmoIli仃iIlgsysteInoft锄pc船tIl】呛andhumidnyofgrains咖童gebaSedonmlllti-levclcommIlIIicationmainli∞，illcllldingtlledesignofcomm疵a证oncon幽ltermiIlalaswen舔theiowerpositi彻macKne，UsingmOrep船ctical筒dtheadV柚cedsignaI·c嫩pcompmercon垃olsystcm，UsingsensitiVi哆oft11etemperatIIrc∞n∞randtllehl眦idity∞璐or．Theop科a：tormays∞danordertothecor啪llllic“onconnolte衄inal，ex仃actingtcmperatIlreandhlⅡIliditydata丘Dmlowerpositionm∽K鹏，fealiz．ngtempl嬲Inl∞andhu蛳iditye，‘曲1ir僦∞ofthelow曰posi吐onm∞mm；Simultal舱ouslymayexaminetllehistorical麟锄iIlationdata，c卸叫ngonaseri器ofoperationofgraill∞埘memaIlaIysis孤d罂aitlstoragemanag锄朗tarIdso0n．TheTemperature·H啪idityMc删鹏mcntandCon仃olSyst黜(THMCS)啷llallywcreconsidered晒simplecomroltecllIlology．But船amsultofmatcklmcteristicsofmostIlumidity船nsorsarcunsteady锄d∞tllalworkinglifcofmese璐ors、慨shon．ThemostsystemsinapplicatiDnw盯enotmnillorderIHllesstheregulatio璐werecarriedoutstrictlyandmuhi-technoIogydiathesisofsystemengillee璐m瑚tbeuptothcm瑚tard．SOinthispaper，astheem】啦龉eswedisc璐s锄d咖1yzetheh唧idi锣scnsitiVeclla豫cteristics锄dtypesforclloiceandco玳l舐vetech∞logysteps．0ntheb嬲icofstLldyingIIlany虹ndofh啪idity∞n∞碍．Icho∞appropriatehl珊idity∞璐。碍，whichisor圮oftlle∞lphasisinthispapcr．Inthisdesigll，nle∞isalso趾鲫ph船iswhichisdesigIlinga觚alogsw“ch锄ddisplaypanbymetechnologyofcPLD．1nthissyst啪，theupperpos“i∞mchiIleisPCmac地le卸disconnec锄、vimt11eswitch廿Ⅱ_ou曲RS-232intcd沁e，粕dthes州蛐iscorlnectcd、；vitllt11elowerpositionmaclli∞throu曲RS．485maillli∞，剃izingda诅co删cationbet、张entlleconnDlf0HDm锄dttIesccne．EachIow盯positionisarfangedill雠vario璐萨啪ries，r∞llito血g256．cha衄elII沈阳工业大学硕士学位论文觚peranJrc锄dhl|111idit)rsignal．hlord盯t0陀aIi髓256．cham圮l纰acqms街on，misSystemhaVedesi驴edasiⅡl山ati∞s、)I，itch璐iIlgCPLD，Eachtime∞lyach柚nel蛐isg础砌锄dsentiII山esi掣Ial-ctlipoomputeI；Mo∞ovcBthedemo邶的60npartofthisdesigⅡisals0lllliquely犯alizedbyaPLD．1n∞mIaIc∞dhion，theu1)pcrposmonmachinesendoutane)【aIIlimmonsignaltolow盯positionmachineeveryfbl】rhou硌(Atthes黜锄eh啪itIl∞sitIlati∞canal∞bem砌tored砒∞me掣铷诅叮in锄ytime)，啊蟛lowcrpositionrnacllille蒯izes128-ch阻∞lobs鲫，alioIls锄dcon昀lsoft黜pe：ratu陀andhulnidityiIlthegranarybyllsingmePIcl6F877Si雩皿al枷p啪putcr．Con缸Dlsystemoftempe魁nJ∞姐dhmnidityisprac矗cal趾dreli矗ble．Andith孙吧lowercostar通llighdala咖锄issi∞emci∞cy．nis∞ton重yappli。dilIthem硎toring觚dmanagementof掣孤lary，butalso嘲∞dedt0oth盯a地鹤ofmollito血g．111唧forcith鹤abmadapplicationprospect．Keywords：tempe憎tllMmonitor'humiditymonitor’CPLD，sensor，PICl6F877III～独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。关于论文使用授权的说明；卯Z子．≯z本人完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵循此规定)签名：童l塾导师签名：墨奎笙日期：M．孑．22沈阳工业大学硕士学位论文l绪论1．1设计的目的和意义科学储粮是粮食生产的一个重要环节，若管理不当，粮食发霉或生虫会造成极大浪费。粮库管理中最重要的问题是监测粮堆中的温、湿度变化。粮库一般由几十个甚至上百个由水泥或钢板构成的圆型仓组成，仓高20～30m。现在，我国在粮仓建设上己实现规范化，但是监测手段一直未能实现同步现代化Il】。我国许多储备粮库每年都因测控设备的不完善而导致部分粮食霉变，许多大型储备粮库的测控设备仍需高价进口，因此国家准备在未来的几年内对全国所有的粮库进行翻颜和改造工作，要求规范粮库管理，实现粮库管理现代化12J。影响储粮安全的最主要因素是粮堆内的大气条件(相对湿度和温度的日变化和季节变化)，这就要求能有一种有效的、低成本的仪表来实现监测控制功能，使得管理人员能够方便有效地进行监控操作。如果建立计算机监测系统，用单片机作为前沿机对现场进行数据采集，然后通过单片机串行口与上位机(一般为Pc机)联网通讯构成集散数据采集系统，实现遥测功能，就会产生较好的效果吼通过计算机检测并控制粮食储备库中粮食的基本温度和湿度情况。利用微机技术对粮仓进行检控，用户可以方便地够造自己所需要的数据采集系统，在任何时候把粮仓现场的信息实时地传到控制室，管理人员不进入现场就可以按照所需的温度和湿度要求对粮仓内的温湿度情况进行控制，提高了生产效率，增强了粮仓内存储安全，获得了粮仓的实时管理，实现自动化，智能化。微机测量是微机设计的第一步，是微机测量技术的现场部分，即测量粮仓中的温度和湿度，并使用单片机对测量的数据进行处理并对粮仓内的温湿度进行控制14，”。1．2国内外相关技术发展概况温湿度测控系统主要应用于控制环境空间的温度和相对湿度，从系统控制的角度来看，属于纯滞后控制。技术已经非常成熟。从提高可靠性、灵活性和降低成本的要多路温度与湿度检测系统的研制求来看，国内外的温湿度测控系统仍然不断地在改进，系统结构已经普遍采用网络连接的现场总线技术(FCS)有些需要的场合，则连接到INTERNET上，实现远程控制、远程诊断f6】。另一方面，构成系统整体的测控技术和管理，无论是硬件和软件，国内外已普遍采用相应的标准模块集成，并且早已实现组态。传统的机械式温度检测仪表已经有上百年的历史了，一般均具有指示温度的功能，由于测温原理不同，不同的仪表在报警、记录、控制信息远传等方面有较大的差别。今年来由于微电子的进步以及计算机应用的日益广泛，智能化测量仪表已经取得巨大的进步，以单片机为主体的温度控制器取代了传统的仪器仪表。常规电子线路，可以容易地将计算机技术与测量技术结合起来。智能仪表在测量过程自动化，测量结果的数据处理以及功能的多样化方面都取得了巨大的进展。目前，在研制高精度，高性能，多功能的测量仪表时，几乎没有不考虑使用单片机使之成为智能仪表的【7J。对于湿度测量，初期限于满足气象工作的需要，出现了诸如毛发温度计，干湿球温度计等测量仪表，随着高空探测技术的发展以及生产和科研对温度测量要求的提高，特别是微型电子计算机在各种自