智能化日光温室温度控制系统的研究

　　1 前言

　　美国 DALLAS公司生产的单总线、数字式温度传感器系列( 如 DSl620、DS18B20) 应用于计算机与自动化测控领域。它改变了传统温度测试方法,直接将温度物理量变换为数字信号并以总线方式传送到计算机进行数据处理, 使用方便灵活, 测试精度高, 优于传统的温度数字化、自动化测控设备。

　　2 硬件设计

　　2.1 系统功能简述

　　智能化日光温室温度控制的系统是由温度采集电路、单片机、键盘电路、报警电路、显示电路、执行电路、通讯电路、数据存储电路组成, 如图 1 所示。

　　温度采集电路: 通过 DS18B20 数字温度传感器采集温度。

　　键盘电路: 通过键盘可以设定规定的温度、上限温度、下限温度。

　　报警电路:当采集到的温度高于或者低于设定的温度值时, 启动声光报警。

　　显示电路:通过 LCD 液晶屏来显示设定温度、上限温度、下限温度、定时时间。

　　执行电路:当采集到的温度高于设定的温度上限时, 启动散热装置来实现温度的下降; 当温度低于设定的温度下限时, 启动加热棒来实现温度的上升。

　　通讯电路: 主机和从机、从机和从机之间采用RS-485 通讯,PC机和主机通讯采用 RS-232 通讯。

　　数据存储电路:电路中采用的是 AT24C256 存储芯片, 用来存储温度数据。

　　2.2 电路设计

　　温 度 采 集 电 路 中 采 用 的 是 DS18B20。DS18B20 是美国 DALLAS 半导体公司继 DS1820之后最新推出的一种改进型的单线数字温度传感器芯片, 可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制测量仪器、测控系统和大型设备中。DS18B20 在电路的接线简单、方便, 而且结构简单、体积小、功耗小、抗干扰能力强。DS18B20 内部结构框图如图 2 所示[1], 主要由 4 部分组成: 配置寄存器、64 位 ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器 TH 和 TL, 可通过软件写入用户报警上下限值。DS18B20 的管脚 DQ与单片机的 P1.0 连接.

　　2.2.2按键电路设计

　　电路由按键连接单片机 I/O口组成, 按键名字分别命名为 SET、+1、MOVE 键, 键盘直接与单片机的 P1 口连接,分别连接 P1.1、P1.2、P1.3。其中:

　　SET 键:设定当前所需要的温度。当 SET 键按下则产生一个中断请求信号,CPU 去执行中断服务程序;+1 键: 该键每按下一次, 就对温度调整进行加 1 操作;MOVE 键:移动光标的位置。

　　2.2.3、通讯电路设计

　　上位机通讯电路设计

　　本系统通讯采用 MAX232 与上位机进行通讯, 保证数据的准确传输, 利用 RS-232 接口电路提供电平转换。单片机系统的接口电平为 5V的 TTL电平, 必须通过一个电平转换电路才能和 PC机的串行通信 COM口连接, 与 PC机通讯电路如图 3。