仓储湿度监测的研究

作者： 浏览次数： 日期：2013-12-31 16:01:33

1系统的总体结构设计

本系统采用先进的温、湿度传感器（传感器常用术语）采集烟草垛心温、湿度及环境温、湿度信号，采集的数据通过ELARS-485传输标准实现远距离传输。PC机为系统主机，对采集的数据进行分析、监测并提供友好的人机界面，PC机通过RS-232电缆向上位机发送监测点代码，上位机将接收到的代码转换为符合8031单片机主从通讯要求的信号，再发送给下位机，相应的下位机响应中断，进入数据采集中断服务程序采集数据，然后再将采集的数据传回到上位机和PC机。仓储中的现场测点经过温度传感器、湿度传感器检测后得到的信号经运算放大器放大后，通过A/D转换电路转换成数字量。

2硬件结构设计

上位机和下位机不须存储大量数据，而且也没有复杂的运算，完全可以采用无扩展的单片机，AT89CX系列单片机是美国ATMET公司推出的一种高性能价格比单片机。器件采用80C31内核，指令系统和引脚与MCS-51完全兼容。片内集成有闪烁存储器，采用电擦除，可重复编程。AT89C2051单片机是AT89CX系列中结构最紧凑、体积最小的单片机，片内有2K字节闪烁存储器，除不能扩展外，它具有80C31单片机所有功能结构，非常适合本文上位机和下位机的控制要求。

A/D转换是本测试系统中重要的环节，A/D转换芯片的选择在本应用中主要有：合适的输入通道数、转换精度、接口方式以及价格因素等。我们选用美国TI公司生产的TLC542.TLC542是8位开关电容型逐次逼近模数转换器。它具有三个控制输入端，其简单的3线SPI串行接口可以非常容易地与微处理器进行联接，是一种较好的低成本解决方案，其主要特性有：11个模拟输入通道，最大转换时间10s，自带片内系统时钟。在选择输入通道运算放大器时，应注意选用低温漂，低失真的运算放大器（如ICL7650）。

3通讯接口设计

在本文研究的烟草仓储垛心温、湿度测试系统中，温、湿度的变化相对比较缓慢，所以PC管理机与上位机之间的通讯速度要求不高，采用简单、容易控制的串行异步通讯方式。

微机的串行通讯接口采用的是RS-232C标准，采用负逻辑，单片机的串行通讯接口用的是TTL电平，因此采用MAX3232进行电平转换。由于各检测点之间距离较远，普通的TTL电平和RS-485通讯标准使用双绞线平衡传输，使可靠传输距离达到1km以上，单片机TTL电平到RS-485电平转换采用SN75176芯片，该芯片采用半双工通讯方式，能带32个节点，因此最多可挂接31个下位机，而每个下位机能检测11路数据，这样最多能监测341路监测数据，完全能满足烟草仓储垛参数的检测。

本测试系统利用单片机的串行口外配合适的通讯接口构成半双工异步串行通讯网络。上位单片机与下位单片机之间的通讯连接通过各自的接口进行，所有下位机的信号接收线与上位单片机的信号接收线通过接口电路相接。上位机和下位机的多机通讯功能主要是控制串行口控制寄存器SCON中的SM2位实现的。多机通讯时，选择串口方式2或方式3，利用SCON中的SM2各RB8配合。PC机的发送和接收信号线经过接口电路分别接在上位单片机的接收和发送线上。

上位单片机与PC机，上位单片机与下位单片机通过缓冲器74LS125构成通讯接口，上位单片机必须控制74LS125的选通，确保同一时刻在通讯线路上PC机或下位单片机只有一路接通，才不会造成通讯线路冲突。

4软件设计

上位机工作于中断方式，主程序完成初始化后就转入休眠状态等待PC机的命令，上位机的主要工作都放在中断服务程序中，因而上位机工作的时间非常短，大部分时间都处于休眠状态，这样可以大大提高上位机的抗干扰能力，中断服务程序执行通信通道转换、数据的转发程序框图。

设计的测试系统管理软件，要能方便地进行仓储垛心各测点的管理，选择进行连续或定时测试，形成的数据文件可以进行数据分析，得出垛心温、湿度与外界环境的关系曲线，随时打印出要求的测试数据，对历史数据进行存盘保存。对超过危险温度、湿度时可以进行报警。帮助系统可以使操作者很容易掌握本测试系统。

5结束语

本测试系统通过在工厂的实际运用起到了卓有成效的作用，通过数据分析后得出的垛心温、湿度的变化特性曲线能有效地指导工人合理化地翻垛、抽湿，提高了烟草仓储的管理水平，经济效益显著。