粮库全数字温湿度监控系统的开发与设计
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基于STM32的大型粮仓温湿度监控系统设计一、本文概述本文旨在探讨基于STM32微控制器的大型粮仓温湿度监控系统的设计。
随着粮食储存技术的不断发展,对粮仓环境监控的要求也越来越高。
温湿度是影响粮食储存质量的关键因素,因此设计一种能够实时、准确地监测和调控粮仓内部温湿度的系统具有重要意义。
本文将从系统设计的背景、目的、主要研究内容和技术路线等方面进行全面概述。
本文将介绍粮仓温湿度监控系统的研究背景,包括粮食储存的重要性、温湿度对粮食储存质量的影响以及现有监控系统的不足。
明确本文的设计目标,即设计一种基于STM32微控制器的大型粮仓温湿度监控系统,实现粮仓内部温湿度的实时监测、数据分析和远程控制。
接着,本文将详细介绍系统的主要研究内容,包括硬件设计、软件编程、数据采集与处理、通信协议的选择与实现等。
硬件设计部分将涉及STM32微控制器的选型、温湿度传感器的选择与连接、电源电路的设计等;软件编程部分将讨论如何实现数据的实时采集、处理与传输,以及系统的稳定性和可靠性保障;数据采集与处理部分将探讨如何从传感器获取准确的温湿度数据,并进行相应的数据处理和分析;通信协议的选择与实现部分将讨论如何选择合适的通信协议,实现远程监控和控制功能。
本文将总结系统的技术路线和实现方法,包括系统的整体架构设计、各个模块的协同工作以及系统的优化与改进。
通过本文的研究,旨在为大型粮仓温湿度监控系统的设计提供一种新的解决方案,为粮食储存行业的智能化和自动化发展提供有益参考。
二、系统总体设计在大型粮仓温湿度监控系统中,系统总体设计是项目的核心部分,它决定了整个系统的架构、功能和性能。
本设计基于STM32微控制器,充分利用其强大的处理能力和丰富的外设接口,构建一个稳定、可靠的温湿度监控系统。
系统总体设计需要明确监控系统的基本需求。
对于粮仓而言,温湿度是影响粮食储存质量的重要因素,因此系统需要实时监测粮仓内的温湿度数据,并根据预设的阈值进行报警。
摘要粮食储藏是国家为防备战争、荒灾以及其他突发性事件而采取的有效措施。
粮食是人类生存的必需品,温度与湿度是保存好粮食的先决条件,随着中国加入WTO和粮食市场的逐渐开放,储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。
影响粮食安全储藏主要参数是粮食的湿度和温度,这两者之间是互相关联的。
人们通常使用温度计、湿度计来测量粮库的温度和湿度,通过人工加热、加湿、通风和降温等方法来控制粮库的温度、湿度,这种方法不但控制精度低、实时性差,而且操作人员的劳动强度大。
同时温度与相对湿度的大幅度变化可能导致种子大范围腐烂或者影响种子的发芽率,从而带来极大地经济及财产损失。
因此,保证适宜的粮库温度、湿度对保证农产品种子存储质量十分重要。
本设计分为上下两层结构,下位机系统以ATMEL公司生产的AT89C51单片机作为温、湿度监控核心部件,采用DS18B20温度传感器,它是数字温度传感器,能够直接读取被测物的温度值;选取HS1101作为湿度传感器,通过将该湿敏电容置于555定时器与电阻组成的电路中,将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号,并采用RS485与上位机进行通信;一旦温度或湿度值超过设定阈值,即可实现报警。
上位机系统仍以单片机为核心,扩展数据存储器,在键盘模块里可以更改阈值,LCD显示模块显示从下位单片机传来的温度、湿度值。
从而实现一种小型粮库的温湿度智能监控。
实验表明该系统具有转换速度快、精度高、控制能力强等特点。
目前实现粮库温湿度的智能控制需要一种稳定性高、成本低的温湿度智能控制系统,其采用上、下位机控制结构,实现全方位智能化的粮库监控。
单片机在这种系统中往往作为一个终端机,安装在系统的某些节点上,对现场温湿度进行实时的测量和控制。
单片机的高可靠性和强抗干扰能力,使它可以置于恶劣环境的前端工作。
关键词单片机;小型粮库;温度;湿度AbstractThe food storage is the national guard against war, for Huang zai and other unexpected events and take effective measures. Food is the human survival necessities, temperature and humidity is to keep the good food prerequisites, with China's accession to the WTO and the opening up of the food market, store large amounts of food to stabilizing the development of national economy play a crucial role. Affect food security is the main parameters of grain storage humidity and temperature, between the two are interrelated. People often use thermometer, island-from mosquitoes to measure the temperature and humidity of warehouse, through the artificial heating, add wet, ventilation and cooling method to control the warehouse temperature, humidity, this method not only control precision low, real-time, and operation of the personnel labor intensity. At the same time temperature and relative humidity can lead to big large variation seed range decay or influence of seed germination rate, thus brings great economic and property losses. Therefore, ensure the warehouse of the appropriate temperature and humidity on agricultural seed storage quality guarantee is very important.This design is divided into the upper and lower levels structure, lower place machine system to ATMEL company produces the AT89C51 as humidity and temperature monitoring core components, the temperature sensor DS18B20, it USES "single bus" interface, can be measured directly read things value; Select HS1101 as humidity sensor, through the wet sensitive capacitance in 555 timer and resistors circuit, will the change of capacitance values to the inverse of a voltage and frequency signal, and USES the RS485 communication and the upper machine;Once the temperature or humidity value more than setting threshold, can realize the alarm. PC system based on single-chip microcomputer is still, extended data storage in the keyboard module can change the threshold, LCD display module from a single chip that under the temperature, humidity value from. So as to achieve a small the temperature and humidity of the warehouse intelligent monitoring. Experiments show that the system has a conversion speed and precision, strong ability to control etc. Characteristics.Now realize intelligent control of the temperature and humidity warehouse need a high stability, low cost of temperature, humidity intelligent control system, and its use,under a machine control structure, achieving all-round intelligent warehouse management controlsystem.SCM in such systems often as a terminal, installed in the system of some nodes, the temperature and humidity of real-time measurement and control. The single chip microcomputer high reliability and strong anti-interference ability, make it can be placed in the front of the bad environment.Key words :single-chip microcomputer; Small grain depot; Temperature; humidity目录摘要........................................................................................................................................... Abstract (I)1 绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2粮库温湿度系统国内外现状以及发展趋势 (1)1.3本设计主要工作内容 (2)2 系统总体设计 (4)2.1系统总体设计 (4)2.2下位机系统 (5)2.3上位机系统 (5)3 系统硬件电路设计 (6)3.1下位机系统硬件电路设计 (6)3.1.1温度检测模块 (6)3.1.2湿度检测模块 (9)3.1.3 RS-485S串口通信模块 (9)3.1.4报警电路模块 (14)3.2上位机系统硬件电路设计 (14)3.2.1显示模块 (14)3.2.2 RS-485S串口通信模块 (16)3.2.3键盘模块 (16)3.3 AT89C51硬件电路设计 (17)3.3.1 AT89C51性能参数 (17)3.3.2内部时钟电路设计 (19)3.3.3复位电路设计 (20)3.3.4 AT89C51内部结构 (21)4 软件设计 (23)4.1下位机软件设计 (23)4.1.1温度子程序设计 (23)4.1.2湿度子程序设计 (24)4.1.3报警子程序设计 (24)4.1.4下位机中断程序设计 (25)4.1.5 串口通信程序设计 (26)4.2 上位机软件设计 (27)4.2.1键盘子程序设计 (28)4.2.2串口通信模块子程序设计 (29)5 总结与展望 (30)5.1总结 (30)5.2展望 (30)参考文献 (31)结束语 (32)致谢词 (33)附录1:下位机系统电路图 (34)附录2:上位机系统电路图 (35)附录3:下位机系统程序 (36)附录4:上位机系统程序 (39)1 绪论1.1研究背景粮食是人类生存的必需品,温度与湿度是保存好粮食的先决条件,随着中国加入WTO 和粮食市场的逐渐开放,储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。
粮库粮情智能监测系统的设计与实现一、引言粮库粮情智能监测系统是基于现代信息技术的设备和软件相结合的一种农业科技应用系统,旨在通过对粮库中的粮情进行全方位的智能监测和分析,提高粮食储存的管理效率,保障粮食的质量和安全。
本文将详细阐述粮库粮情智能监测系统的设计原理及实现方法。
二、系统设计1.系统总体架构2.数据采集模块数据采集模块使用传感器设备对粮库内的温度、湿度、气体浓度、氧气含量等粮情信息进行实时监测和采集。
传感器设备将采集到的数据通过模拟信号或数字信号传输给数据传输模块。
3.数据传输模块数据传输模块负责将采集到的数据信息传输到数据处理模块。
传输方式可以采用有线传输、无线传输或者云端传输。
4.数据处理模块数据处理模块收到数据传输模块传输过来的数据后,进行数据清洗、筛选和分析。
根据预设的阈值或者标准对数据进行判定,识别粮情是否正常。
若检测到异常情况,系统将及时报警。
5.信息展示模块信息展示模块将处理后的数据结果以图表、报表、声音等形式进行信息展示和分析。
此外,还可以通过移动端应用或者网页等方式对粮情信息进行远程查看。
三、系统实现1.数据采集模块实现数据采集模块的实现主要依靠传感器设备,根据具体的粮情信息需求选择合适的传感器,同时需要编写程序对传感器进行数据采集和传输。
例如,通过温湿度传感器测量空气中的温度和湿度,通过气体传感器监测气体浓度等。
2.数据传输模块实现数据传输模块的实现需要根据具体的传输方式进行配置。
有线传输可以通过串口通信或者以太网通信实现;无线传输可以通过Wi-Fi、蓝牙、无线传感网等方式实现;云端传输可以通过物联网技术和云平台实现。
3.数据处理模块实现数据处理模块的实现主要涉及数据清洗、筛选和分析。
可以使用数据挖掘、机器学习等技术对大量数据进行处理,寻找规律和异常。
根据粮情的特点和要求,设定适当的阈值和判定标准。
4.信息展示模块实现信息展示模块的实现可以通过编写可视化软件、网页、移动应用等方式实现。
粮库温度智能节点设计摘要随着时代的进步和发展,基于单片机温度测控系统在生活工作中的各领域得到广泛应用,粮库温度智能节点的设计就是一个典型的例子,随着人们对它的要求越来越高,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。
系统将介绍一种基于单片机控制的温度智能节点设计,主要从软件两方面介绍了单片机温度控制系统的设计, 并对硬件设计原理作了简洁的描述。
系统设计控制器使用单片机AT89C51,测温传感器使用DS18B20,用LCD1602液晶显示屏实现温度显示,能准确达到具有读数方便,测温范围广,测温准确的要求。
同时应用MAX485进行串口通信,将测得的温度值上传给上位机,设计最后给出了系统的附加功能即粮库的湿度测量,进一步改善了粮库的监测系统。
关键词:单片机,DS18B20,液晶显示,串口通信AbstractAs the era of progress and development, based on single-chip microcomputer temperature measurement and control system in the various fields of life work extensively, grain depot temperature intelligent node design is one example, as people on its demand is higher and higher, everything toward digital control system, intelligent control direction.System will introduce a based on single chip microcomputer control temperature intelligent node design, mainly from the two aspects of MCU software is introduced the design of temperature control system, and the hardware design principle concise description. System design controller using single-chip microcomputer AT89C51, temperature sensor DS18B20, LCD1602 used in LCD realize temperature display, can accurately thus have readings convenient, temperature measuring range, temperature measurement precise requirements. Meanwhile, MAX485 for serial communication application temperature measured on the will to PC, the design of the system is given the additional features namely grain depot humidity sensor, further improve the monitoring system for grainKeyword: Microcontroller, DS18B20, LCD display, serial communication目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1绪论 (1)1.1粮库控制技术的发展历程 (1)1.2粮库控制系统的构成 (1)1.2.1粮库控制技术的发展历程 (2)1.2.2测量数据的传输 (2)1.2.3温度的显示与处理 (3)1.3课题需求提出的目的及研发的切实意义 (3)1.4粮库控制系统的研究内容 (4)2温度智能节点的硬件介绍 (5)2.1 系统硬件的总体设计 (5)2.1.1系统硬件组成原理及框图 (5)2.1.2系统原理图,如附录1所示 (5)2.2单片机AT89C51功能介绍和原理 (6)2.2.1单片机AT89C51简介 (6)2.2.2系统功能原理 (6)2.3温度传感器DS18B20功能介绍 (7)2.3.1DS18B20的内部结构 (7)2.3.2DS18B20主要特性 (7)2.3.3DS18B20的测温原理 (8)2.4液晶显示器LCD1602的功能介绍 (9)2.5MAX232的功能简介 (9)2.6统的子模块的硬件设计 (10)2.6.1温度采集电路设计 (10)2.6.2显示电路的设计 (11)2.6.3通信电路的设计 (12)3温度智能节点的软件介绍 (13)3.1程序设计的一般步骤 (13)3.2系统主程序流程图 (13)3.3DS18B20的单线协议和命令 (14)3.3.1DS18B20的初始化程序 (14)3.3.2DS18B20的ROM操作指令 (15)3.3.3DS18B20的内存操作指令 (15)3.3.4DS18B20温度控制的总流程图 (15)3.4DS18B20程序命令时序 (16)3.4.1读数据子程序流程图 (17)3.4.2写数据子程序流程图 (18)3.5DS18B20温度转换子程序 (18)3.6LCD1602温度显示的软件设计 (19)3.6.1LCD1602的指令说明 (19)3.6.2LCD1602的工作过程 (20)3.6.3LCD1602的显示过程 (21)3.6.4LCD1602的基本时序操作 (22)3.7设计效果显示与讨论 (23)3.8串行通信的软件设计 (24)3.9程序总体设计见附录2 (24)4粮库温湿度测量简要介绍 (25)4.1数字温湿度传感器SHT11芯片工作原理 (25)4.1.1SHT11芯片主要特点和引脚功能 (25)4.1.2SHT11的内部结构和工作原理 (25)4.2湿度采集系统硬件设计 (27)4.3湿度采集系统软件设计见附录3 (27)4.4RS485功能介绍 (27)结论.............. . (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录1 (32)附录2 (33)附录3 (46)1绪论粮食是一个国家的生存的根本,为了防备战争,灾难及其他突发性事件,粮食的安全储藏具有重要意义。
课程设计粮仓温、湿度控制系统设计设计人:肖志洋辅导教师:陈建国指标要求:1、温度控制在20℃以下;2、湿度控制在30%RH以下;3、有温、湿度显示。
设计要求:1、择合适的传感器,要说明选择理由。
2、叙述传感器的工作原理。
3、选择信号处理电路,并说明其工作原理。
4、选择控制元件,并说明怎样达到控制目的。
课程设计背景及目的在技术飞速发展的今天,人们对各个方面的自动化的要求越来越高。
自动化的控制与友好的人机交换界面已慢慢进入寻常百姓家,并以其高性价比和简单的操作深受人们的欢迎。
本课程设计,通过微控制器采集粮仓的温湿度数据,通过闭环控制的原理尽量避免人为干预实现对粮仓温湿度的自动化控制与调节,且把温湿度数据实时显示在数码管上。
其应用范围远大于粮仓的温湿度控制,可以用于存放精密仪器的实验室,生产制造等需要严格的温湿度要求的条件下。
摘要本系统通过微控制芯片A T89C2051接收温度,湿度传感器采集的信号。
对信号进行处理判断,按要求控制制冷器,抽湿机启动来保持粮仓温度在20℃以下,湿度在30%RH以下。
一,方案比较与选择为了达到设计要求,提出了以下三种设计方案。
方案一,温度传感器选择NTC热敏电阻(KC104G410G:R25=10K);湿度传感器用KSC-6V 集成相对湿度传感器,其相对湿度0~100%RH对应的输出为0~100mV。
把温度传感器接在电桥的一个桥臂上,调节电桥使电桥处于平衡,随温度的变化电桥上输出电压信号,通过放大,经A/D转换,送单片机处理,显示且判断来控制相应的继电器动作使粮仓内温度维持在20℃以下;湿度传感器输出的电压信号同样经放大器放大到0~5V,经A/D转换,送单片机处理,显示且判断来控制相应的继电器动作使抽湿机启,停止,从而保持粮仓内湿度在30%RH以下,同时单片机把当前的温湿度数据送数码管显示。
其方框图如图1。
图1方案二,测量温度选择DALLAS公司生产的数字温度传感器DS18B20,其为单总线器件,具有线路简单,体积小等特点,测量温度十分方便。
粮食储存温湿度系统方案一、粮食监测温湿度因素 (2)二、系统介绍 (3)三、系统功能介绍 (3)四、粮库监测系统结构图示 (4)五、系统监控软件简介 (4)六、温湿度传感器参数 (5)七、针对客户系统实施建议: (6)一、粮食监测温湿度因素据科学依据表明,影响粮食储存因素有很多方面,粮食储存环境的温湿度是至关重要的因素之一!对于粮食中的虫害来讲,我国储存中的粮食每年因虫害造成的损失是非常之大的,对于大多数害虫来讲,低于17℃或者高于40℃都不适合害虫的生长和繁殖,低于-4℃或高于45℃,害虫基本不能生存;另外害虫的繁殖和生长需要一定的水分,粮食中的湿度低于12%,害虫难以繁殖!可见,良好的温湿度储存环在某种程度上会抑制虫害的生长和繁殖;较高的温湿度环境能加速微生物的繁殖,并在繁殖过程中产生分泌物,将粮食的营养分解,同事放出水和热量,是粮食发霉,产生霉变,失去粮食的食用价值,造成了极大的损失;由于微生物品种不同,其生长环境条件对温湿度的要求也是不一样的,但如果将温度控制在10℃以下,湿度控制在65%RH以下,就能抑制微生物的生长,从而避免对粮食的危害!粮食是有生命的物质,其本质决定了它不断的进行呼吸作用,呼吸作用越强不但影响粮食的营养,而且产生大量的水分和热量,从而导致粮食的质量下降。
如果储存环境温湿度过高,除促使粮食强烈呼吸外,还会造成粮食的腐烂,增加粮食的损失率了,此可见粮食的呼吸作用与储存环境的温度和湿度有一定的关系;综上述,只要控制好储存环境中的温湿度就能抑制粮食的呼吸、害虫和微生物的生长和繁殖,从而保证了粮食的质量和损失率!二、系统介绍温度部分:粮食内测温采用高精度进口PT100温度传感器进行测量,通过线性电路设计转化成稳定性强远程传输的RS485信号,传感器具有耐腐蚀性强,密封性好,精度高等优点。
粮食内部测湿采用高性能进口元件湿度传感器进行采集测量,传感器具有精度高、常年运行稳定性强、整体线性良好等优点。
基于现场总线的粮库温湿度监测控制器设计整体方案设计一、引言粮库温湿度监测控制器在粮库管理中起着至关重要的作用。
通过实时监测粮库的温湿度情况,能够保持粮库内湿度和温度的合适范围,有效防止粮食吸水、发霉或者变质等问题。
本文将基于现场总线技术设计一个粮库温湿度监测控制器的整体方案。
二、系统架构设计1.网络拓扑结构设计本系统采用主站与分站结构,主站与多个分站通过现场总线网络进行通信。
主站负责整体控制和监测,分站则负责采集和传输温湿度信息。
2.主站设计主站采用工控机作为处理器,并搭载现场总线通信模块。
主站具有以下功能:(1)与分站进行通信,接收温湿度数据,并根据设定的阈值进行控制;(2)显示和记录温湿度数据;(3)有报警功能,当温湿度超出设定的阈值时,触发报警;(4)提供人机界面,方便用户进行设置和监测。
3.分站设计每个分站负责一个或多个测温湿度点的采集和传输。
每个分站具有以下功能:(1)采集温湿度数据,并通过现场总线通信模块发送给主站;(2)根据主站的控制命令,执行控制操作,如控制降温降湿装置开关等。
三、硬件设计1.主站硬件设计(1)工控机:主站采用工控机作为处理器,该工控机应具备较高的计算和通信性能,以满足实时监测和控制的需求。
(2)现场总线通信模块:主站与分站之间通过现场总线进行通信,因此需要搭载现场总线通信模块,如Profibus、CAN总线等。
(3)温湿度传感器接口:主站需要接入多个温湿度传感器,因此需要设计相应的接口来连接传感器并采集数据。
(4)报警模块:主站需要具备报警功能,当温湿度超出设定的阈值时,触发报警。
因此需要设计相应的报警模块。
2.分站硬件设计(1)温湿度传感器:每个分站需要搭载温湿度传感器来采集粮库内的温湿度数据。
根据粮库规模和布局,确定需要安装的温湿度传感器数量和位置。
(2)现场总线通信模块:每个分站需要搭载现场总线通信模块,与主站进行通信。
(3)执行器接口:根据需要执行的控制操作,设计相应的执行器接口,如控制降温降湿装置开关等。
库房档案温湿度监控系统设计方案与实现一、设计方案1.传感器采集模块传感器采集模块负责对库房档案的温湿度进行实时监测和采集。
可以选择合适的温湿度传感器,将其安装在库房内部,采集环境的温度和湿度数据。
传感器采集到的数据通过模拟电信号输出,然后通过模组将信号转换为数字信号,最后传输给数据传输模块。
2.数据传输模块数据传输模块负责将传感器采集到的数据传输给监控中心,实现远程监控和管理。
可以选择使用无线通信技术,如Wi-Fi或蓝牙,将数据传输到监控中心的服务器上。
数据传输模块需要具备一定的通信协议,以确保数据的安全传输和准确接收。
3.数据存储模块数据存储模块用于存储传感器采集到的温湿度数据。
可以选择在监控中心搭建数据库服务器,将数据存储到数据库中。
数据存储模块需要具备一定的存储容量和性能,以便长期保存库房档案的温湿度数据。
4.监控中心监控中心是整个系统的核心部分,负责接收和处理传感器采集到的温湿度数据,实现对库房档案温湿度的实时监控和管理。
监控中心可以提供一个图形界面的监控软件,方便用户查看库房档案的温湿度变化趋势和报警信息。
监控中心还可以设置相应的温湿度阈值,当温湿度超过预设的范围时,自动触发报警。
二、实现步骤1.确定传感器采集模块的选择和部署位置。
根据库房的大小、档案的分布以及需要监控的区域,确定需要安装的温湿度传感器数量和位置。
2.选取合适的数据传输模块。
根据监控中心和传感器采集模块的距离和通信需求,选择合适的无线通信技术,并选取相应的数据传输模块。
3.设计和搭建数据存储模块。
根据需求确定数据库的类型和规模,设计数据库结构,搭建数据库服务器,并配置相应的存储容量和性能。
4.开发监控中心软件。
根据需求设计监控中心的图形界面,实现对传感器采集到的温湿度数据的接收和处理,包括数据存储、趋势分析和报警等功能。
5.部署和调试系统。
将传感器采集模块、数据传输模块和监控中心连接起来,进行系统的部署和调试。
确保数据传输的稳定性和准确性,并对系统的性能进行测试和优化。
仓库温湿度的监测系统毕业设计摘要本文介绍了一个基于温湿度传感器的仓库温湿度监测系统的毕业设计方案。
该系统通过采集仓库内部的温度和湿度数据,并实时监测数据变化,以确保仓库内环境适宜,并及时发出报警。
引言随着物流行业的快速发展,仓库成为了物流链的重要环节。
然而,仓库内部的温湿度条件对于存储商品的质量和安全至关重要。
因此,设计一个能够实时监测仓库温湿度的系统对于保证仓库运营和提升物流效率具有重要意义。
设计需求基于以上问题,我们设计了一个仓库温湿度监测系统,该系统需要满足以下需求:1.实时监测仓库内部的温度和湿度数据;2.数据采集精度高,能够准确反映仓库内部的温湿度状态;3.能够及时发出报警,提醒管理员进行处理;4.数据存储和分析功能,方便管理员对仓库温湿度进行历史数据查询和趋势分析。
系统设计硬件设计1.温湿度传感器:选择一款精度高、响应速度快的温湿度传感器,如DHT22传感器;2.单片机:选用适合的单片机进行数据采集和控制,如Arduino UNO;3.无线模块:选择一个合适的无线通信模块,如蓝牙模块或Wi-Fi模块,用于将采集到的数据发送到服务器;4.服务器:搭建一个用于接收和存储数据的服务器。
软件设计1.单片机程序:使用Arduino IDE编写单片机的程序,读取温湿度传感器的数据,并通过无线模块发送到服务器;2.服务器程序:使用Python或其他适合的编程语言编写服务器程序,接收来自单片机的数据并存储到数据库中;3.Web界面:设计一个用户友好的Web界面,用于实时显示仓库温湿度数据,并提供历史数据查询和趋势分析功能;4.报警系统:实现仓库温湿度超过设定阈值时,发送报警通知给管理员。
实施计划1.硬件搭建:购买所需硬件,完成传感器和单片机的连接;2.单片机编程:使用Arduino IDE编写单片机程序,实现读取传感器数据和通过无线模块发送数据的功能;3.服务器搭建:搭建一个用于接收和存储数据的服务器,并编写服务器程序;4.Web界面开发:使用HTML、CSS和JavaScript等技术开发仓库温湿度监测系统的Web界面;5.报警系统实现:编写报警系统的程序,实现温湿度超过阈值时发送报警通知的功能;6.系统测试和调试:对整个系统进行测试和调试,确保各功能正常工作;7.撰写毕业设计报告。
粮库全数字温湿度监控系统的开发与设计
The Development and Design of Full Digital Temperature and Hum idity Control of Grain Depot
赵文敏 章亚康 陈良光(杭州商学院计算机与信息工程系,杭州
310035)
粮食仓储过程中,温湿度的监测与控制是确保粮食品质的主要措施。
目前我国许多粮食仓储单位仍采用测温仪器与人工抄录、管理相结合的传统方法,这不仅效率低,而且往往由于判断失误和管理不力造成局部或大范围粮食霉变的现象时有发生。
我们为杭州城东粮库开发的粮库全数字温湿度监控系统,彻底摆脱了传统的人工抄录方法,能实时检测粮仓中的温湿度,并根据所测的数据控制空调器、除湿机等外部设备的运行,确保粮仓内合适的温湿度环境。
1 硬件结构
该系统由1台Pentium 微机作上位机,采用主从方式管理7个中继器和91个下位机,其具体结构如图1
所示。
图1 硬件结构图
图1中RS-232/422信号转换器接在PC 的C OM 2口,主要完成微机与单片机之间数字信号的电平转换工作,以增强微机串行口的带载能力。
中断器为每栋仓库各设一个,由电平转换电路和单片机电路两部分组成,并且每个中断器都设有一个不同的地址码。
中断器的主要作用,一是对信号进行整型、驱动,保证信号传输的正确性;二是作为其下设的13个下位机与PC 通信线路上的控制节点,只有当PC 与某个中继器通信正常后,该中继器下的下位机才能与PC 上位机通信,否则此路不通,以避免通信线路上因各下位机响应信号发生竞争而导致通信失败。
每个中断器下设13个也是由单片机组成的下位机,其中13#下位机用于采集实时湿度数据及控制空调器、除湿机等外部设备:1#至12#下位机用于采集实时温度数据,根据仓库中各货位(袋装粮堆放成的一个立方体称为一个货位,即粮垛)的不同大小,每个货位分别设1至2个下位机。
由于使用了数字式智能温度传感器,利用单片机的一位I/O 线,经射极跟随器电流放大后,就能实现下位机与15个温度传感器之间的主号线连接,并且直接将被测温度值转换成数字信号输出,参数一致性好。
此外,每个数字式智能温度传感器在出厂时都固化有一个不同的60位序列号,下位机通过搜索其序列号就能自动识别每个温度传感器,确保每个检测点与温度数据的一一对应关系。
每个货位中的温度传感器分三个层次安置,根据货位的大小,有每层4点、5点、8点三种情况。
2 上位机监控软件设计
2.1 功能设计
本系统的上位机监控软件用Visual Basic 6.0开发完成,主要实现以下功能:
界面设计:在启动程序运行时,采用Flash 动态
画面,并配以声响效果。
串行通信:完成上位机的通信配置,实现上位机与中继器、下位机之间通信帧的传送。
!数据计算:将从下位机接收到的数据转换为湿度值和带正负符号的温度值,并完成每个货位、粮仓的平均温湿度数据的计算。
∀数据显示:提供三维立体图、曲线走势图和表格三种方式显示。
#数据存储:对实时数据(包括最大值、最小值、平均值)按用户要求存储到数据库的一张历史数据表中;也可导出数据到文件,以文本方式保存到一个文本
∃自动化仪表%第22卷第6期 2001年6月
文件中。
&数据查询:允许用户根据粮仓号、货位号或状态情况对实时数据、历史数据进行查询或进行走势曲线分析。
∋数据打印:根据用户要求,以表格方式打印实时数据和历史数据,亦可打印走势曲线图。
(异常报警:当实时温湿度数据超越设定的上下限温湿度数值时,报警铃响。
)系统设置:为保证用户在任何情况下,都能良好地运行,允许用户对系统的测量时间间隔、温湿度上下限、存盘时间间隔、登录用户名、口令以及粮仓堆放模板(即将粮仓中每种可能堆放的方式作为一种模板设置,这样当粮仓中货位的堆放方式改变时,用户可以根据新的堆放方式选择合适的模板)等参数进行设置。
2.2 关键技术
2.2.1 串行通信
Visual Basic6.0中MSCOMM32通信控件,提供了标准的事件处理函数和过程,并通过属性的方法,设置串行通信口参数。
有关这方面的内容在文献[3]中已有详细的论述,这里仅提供本系统根据通信协议所采用的算法:
For z=To71 ,中断器地址为41H至47H
发送一个中继器地址
延时;接收反馈地址;比较发送与接收地址,并处理
For i=1T013,下拉机地址为01H至0DH
发送一个下位机地址
延时;接收反馈地址;比较发送与接收地址,并处理
发送上传数据的命令
接收温湿度数据
If i=13Then
将接收到的湿度数据存入一维数组
Goto nett l
End If
For j=1To15,下位机采集温度数据的探头数为15个 将接收到的数据转换为温度值,并进行有关计算
暂时存入数组、数据库
Next j
nteel:
Next i
Next z
2.2.2 数据库管理
数据库管理是整个软件设计中的重要一环,由于本系统测温点数较多,测量时间间隔较短,所以存储量非常大。
本系统采用Access数据库,微机将各下位机上传的温湿度数据经过符号处理、转换及计算后,先放入Access数据库的一张表中暂存,数据库则以共享的方式为所有对象共用,可进行各项实时数据和历史数据的管理(见图2)。
通过SQL语言与Visual Basic语言结合编程,实现对数据库中数据的计算、存储、删除等功能,
以下为其
图2 数据管理功能模块典型语句:
Set dbsl=OpenDatabase(∗e:\chen\db)data.mdb+ ,定义数据库变量dbsl
Set rstl=dbsl.OpenRecordset(∗SELECT*FROM my tmp;+),定义记录集变量rstl
dbsl.Execute∗DELE TE*FROM my table;+,删除my table表中的所有记录
(下转第51页)
粮库全数字温湿度监控系统的开发与设计 赵文敏,等
图3 主板软件流程图
3.2 面板C PU 的软件流程面板CPU 的流程如图4所示。
3.3 显示方式的改变
当显示数据的方式需要改变时,主板上的程序不变,而只需改变面板上CP U 的程序即可,这样可灵活
地适合于各种应用场合。
图4 面板CPU 软件流程图
4 结论
综上所述,可以比较简单的硬件电路、较少的连线
和独立的程序实现双C PU 系统,达到所需要的要求,提高了系统的可靠性及工作效率。
参考文献
1 曹巧缓.单片机原理及应用.第1版.北京:电子工业出版社,1997 收稿日期:2000-08-30。
作者杨丽君,女,1962年生,1984年毕业于锦州工学院,讲师。
(上接第41页)
d bsl.Execut
e ∗INSERT INTO my toptmp values(5,∗SE +,...)+ ,在my toptmp 表中插入一记录 d bsl.Close
,关闭数据库
此外,在查询、显示功能的实现过程中,使用VB6.0中的新一代数据库引擎,,,ADO 及其对应的数据绑定
控件Datagrid 非常方便。
尤其是ADO 的过滤器(filter)技术,得到了充分体现。
例如查询功能中的核心代码:
ntj=∗((∗+c10+c11+∗++t1+∗+++)++c16++(∗+c12+c13+∗++2+∗++++))+
Adodcl.Recordset.Filter=ntj ,ntj 为字符串变量
这是双重组合查询的代码,其中c10、c12为用户在ComboBox 控件中选择的要查找的对象,c11、c13为比较运算符(<、<=、>、>=、=);t1、t2为输入的数据;c16为逻辑运算符(and 、or)。
Adodcl 为ADO 控件。
2.2.3 系统设置
在程序实现过程中,通过全局变量的形式将设置参数传递给系统,再结合实时刷新和函数调用使新的系统设置立即有效,并在系统结束运行时,调用函数cl file()将系统设置的参数保存到系统设置文件sys tem.zxm 中,而系统启动运行时,通过调用函数op file ()读取系统设置文件system.zxm 中参数作为初始化数据,以保持系统设置的延续性。
以下为op file()的部
分代码:
Open ∗system.zxm +For Rand om As#1 ,打开随机文件,1#Get#1,1,Msystem
,读取随机文件的数据记录至内存My Savetime=MSystem.Msave ,存盘时间间隔Sno=MSystem.Mtemsx ,温度上限值Lcmb(1)=MSystem.Mbno l ,粮仓1的模板设置
3 结束语
由于该系统的上位机、中断器、下位机及温度传感器之间的连接均为单线相连,并且线路上传输的信息为全数字信号,所以线路简单,而且抗干扰能力强,精度高,经过用户的使用证明,系统稳定可靠。
双CPU 在控制系统中的应用 杨丽君。