新型温室温度自动记录仪系统设计

1、第22卷第3期机电产品开发与纠新V01.22,No.3呈塑皇墨曼旦里!:!竺!苎!竺!:!竺兰竺竺!兰!苎兰!:!塑!型!型竺竺竺璺!:!兰塑呈文章编号:1002-6673(200903169-03新型温室温度自动记录仪系统设计张玮1.王东锋2(1.盂津县气象局,河南孟津471100;2.空军第一航空学院,河南信阳464000摘要:为实时监控某温室的温度,设计了测量温室小气候的温度记录仪。测温元件采用高精度数字传感器DSl8820.温度数据记录元件采用非易失性I接口器件AT24C04。显示元件采用微型舢“一PIREl28x64液晶显示器,信号处理器件采用AT89C51单片机。系统软件设计主要包

2、括温度采集、I通信和液晶显示三个模块;对设计的硬件电路和软件进行了Proteus仿真。结果表明。该记录仪设计正确、运行可靠。关键词:温度记录仪;温度传感器;12C器件;液晶显示;单片机0引言在温室小气候环境中。温度是影响作物生长发育的最重要的环境因子之一Ill。适宜的温度是蔬菜、花卉、药材等作物生长的首要条件。无论是加热的温室。还是不加热的温室。都需要对温室的温度状况进行实时监控,以根据作物生长规律来调控温室温度,以使在保持作物生长的条件下,使系统的能耗、水耗达到最少【习。气象上广泛应用的测温系统成本较高,不适合小户型农业生产使用;传统水银温度计虽成本低,但需要人工不断定时记录温度,消耗了人力

3、资源。为服务农业生产,降低农资投入。本文基于低成本、高精度的数字温度传感器DSl8820和12C器件AT24C02设计了温室温度记录仪。该记录仪具有体积小、存储空间大、可掉电保护、免维护等优点。同时其监控距离可达15m.全天记录的数据可用计算机在几分钟内全部读出并汇出温度变化曲线图,为分析全天温度变化提供了极大方便,有利于人员不便到达的现场温度监控和记录。为相关农业生产人员提供技术指导创造了可靠依据。1系统介绍温室温度记录仪的主要组成包括数字温度传感器、单片机、液晶显示器及12C器件等构成.其组成框图如图l所示。记录仪的工作原理是,数字温度传感器将采集到的数字信号直接传给单片机,单片机对该信号

4、进行收稿日期:20090303作者简介:张玮(1973一,女,河南孟津人.工程师。从事农业气象研究工作。主要分析、处理后,将温度值送显示器显示,如果温度超出设定的范围,则启动报警器报警,提醒工作人员注意。鱼l数字温度传感器卜片机田l记录仪的组成框田Fig.1Frame drawing of preserving miter2硬件选择2.1FC总线的传输协议与数据传送12C总线器件是储存温度数据的关键数据。其读写必须遵循特定的协议,具体规定如下。(1起始和停止条件。在数据传送过程中。必须确认数据传送的开始一一r_j和结束圈。在12C总sDA-、i;厂一线技术规范中,开!H一j始和结束信号(也sc

5、L-厂_一警启苎?、篡生蔓毒云信毒一结信每1号的定义女口图2开始警2起始和停止霎所不。Fig.2Starting and stopping condition 开始信号:SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平跳变,开始传送数据。结束信号:SCL为高电平时,SDA由低电平向高电平跳变,结束传送数据。开始和结束信号都是由主器件产生。在开始信号以后,总线即被认为处于忙状态,其他器件不能再产生开始信号。主器件在结束信号以后退出主器件角色.经过一段时间。总线才被认为是空闲的。169测试与控制(2数据格式。12C总线的数据传送格式是41:在12C 总线开始信号后。送出的第一个字节数据是用来选择从器件地址

6、的。其中前7位为地址码。第8位为方向位(PJ W。方向位为“0”表示发送,即主器件把信息写到所选择的从器件;方向位为“1”表示主器件将从从器件读信息。开始信号后。系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比较,如果与主器件发送到总线上的地址一致,则该器件即为被主器件寻址的器件.其接收信息还是发送信息则由第8位(P,/W确定。2.2数字温度传感器的选择DSl8820是单总线数字温度传感器(和单片机的通信只需一根线,且与单片机通信距离可达15m,具有微型化、低功耗、高性能、抗于扰能力强等优点,能直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理【5.61,因而可省去传统的信号放大、加转换等外围

7、电路。工作电压范围为3V5.5V,使系统设计更灵活、方便。测量温度范围为一55一+125,精度为0.5,适合于恶劣环境的现场温度测量3温度记录仪的接口电路原理图本记录仪的接口电路原理图(及其仿真效果如图入AT24C04储存(仍以二进制形式储存。为了便于实时监测温室工作温度和AT24C04的工作状态,可将储存的温度再从AT240MA中读出送液晶显示器AMPIREl28x64显示(数据传送通过单片机的P2El进行。 田3记录仪的硬件原理图(及仿真效果ngo Hardware schematic of preserving metersimulation effect4记录仪的控制软件设计170能将

8、系统控制软件分为三大模块:数字温度传感器DSl8820的驱动程序模块,控制温度信号的采集;12c总线器件AT24C04的驱动程序模块,控制温度数据的储存与读取;(爹液晶显示器AMPIREl28x64的驱动程序模块。控制汉字与监测结果的混合显示。其中对AT24C04的驱动程序编写思路如下:因为对AT24C04的操作只有两种情况,一是从中读取数据。另一是将数据写入其中。所以,要对A他4C04操作,首先就要将“读”命令或“写?命令写入该器件,以使其做好相应的准备。如果要读取数据。还必须指定要读取数据的地址。同样,要写入数据.也必须指定要写入数据的地址。根据上述规定和12C总线传输协议,可分别画出如图

9、4(a、(b所示的“读”、“写”操作软件流程图。本系统的驱动程序采用C语言设开始写入“读”命令lI写入欲读的地址读数据结柬开始上写入“写”命令上写入欲“写”的地址写数据上应答上结束(a“读”操作(b“写”操作图4对AT24C咐进行读写操作的软件流程图Fi昏4Software flow figure of reading and writingonAT24C04计,程序(略。5记录仪的Proteus软件仿真为确保温度记录仪的软硬件设计正确.本文对设计进行了Proteus软件仿真。其基本过程是先绘制好图2所示的仿真电路。再将由Keil软件编译并生成的系统驱动程序(“*.hex文件”载入单片机;接着

10、在Proteus软件环境中,通过编辑DSl8820的属性,将其温度值设为32。最后,启动仿真,即可得图2所示的仿真效果。该结果表明。系统的软硬件设计正确。6结束语(1温室数字化温度记录仪采用高度集成化的数字本记录仪的控制软件设计采用模块化思想,根据功I方便。(下转第176页电存大围保极外电了的掉来机可带片的取单性读了。失和化本易存简成非储大和了的大积用据,体采数集的存为采板储,度路的舛温电据牝行了数胁进低度器降温件感著,器传显度,!温路的bd汹数控机床世界-表1主控系统中5个线程的优先级Tab.1Thread priority of the main control systemf线程数据采集

11、与环境气氛送丝系统数据通信实时显示控制线程监控线程监控线程线程线程|优先级3l16232423进行线程同步。在VC+开发环境下利用采用多线程技术进行数据采集即工作线程的关键代码(略。通过在主控系统中利用事件(event得信号变化和WaitForSingleObjeet0等函数协调和同步各线程之间的工作。操作界面如图4所示,通过调试.系统各方面的性能较之前均有所提高。实时性好。3结论本文从设备开发的角度全面分析了工艺参数对成型过程及成型制件精度的影响。并利用多线程技术很好的解决了开发过程中遇到的逻辑和物理并发问题。进一步实验数据分析可得出各工艺参数的良好水平组合方案。另外,影响制件精度的因素除了

12、工艺参数的影响之外.还有原理性误差、材料与激光成型时的相互影响等等,需进一步深入研究。图4启动主控系统加工界面Fig.4Activated interface of control system参考文献:【4】王兴松,等.实时控制系统的快速成型及其在运动控制中的应用【J】.自动化仪表,2001,12.Research on Processing Parameter of Laser Rapid&Flexible Manufacturing of Metallic Components(LRFMSystemCHEN Cheng-Peil。ZHONG Shotz-Yart2.ZHA NG Tiel

13、.SINGA RE SeKo舻(1.South China University of Technology,Guangzhou Guangdong510641,China;2.Dongguan University of Technology,Dongguan Guangdong523808,ChinaAbstract:The development system of RPM equipment has been introduced briefly,from thepoint of processing parameter。the results which the processing

14、 parameter impact on the KPM process has been analyzed and the corresponding software solution has been proposed. Key words:processing parameter;laser cladding;multithread;condition monitoring(上接第170页(3本记录仪的应用将为有效改善温室小气候提供重要参考信息,促进农业资源的科学开发和合理利用,提高土地产出率、劳动生产率和社会经济效益。参考文献:【1】周长吉。等.现代温室工程【M】.北京:化学工业出版

15、社,2004.【21谭静芳,姜春玲.温室环境智能测控系统的设计【M】.农业装备技术。2008.【3】刘瑞新,等.单片机原理及应用教程呻北京:机械工业出版社,2005.【4】徐玮,等.C51单片机高效人fltM.北京:机械工业出版社,2007.【5】郑明惠.温室环境数字化监测仪表的设计与研制J】.计算机测量与控制,2005,12.Design of New Type Automation Preserving Meter of Temperature in Green HouseZHA NG Weil,WA NG Dong-Fe,谚(1.Men譬-jin County Weather Burea

16、u,Mengjin Henan471100,China;2.The First Aeronautic Institute of Air Force,Xinyang Henan464000,ChinaAbstracl:In order to watch and control the greenhouse temperature,the temperature automation preserving meter Was designed,which was used to measuring the climate in greenhouse.The component measuring

17、temperature is highprecision击gi“temperature transducer.The component preserving data is uneasilymissing12C device AT24C04.The displaying component is mini AMPItLE128x64liquid crystal dis-pl吖.The component processing signal is single chip AT89C51.The design of soR included three module that were resp

18、ectively temperature gathering,12C communication and liquid crystal disphyt.The Proteus simulation results of the systemS hardware and software show that the design is right and the system works reliably.Kqwords:temperature preserving meter;temperature transducer;12C component;liquid disphy;single c

19、hip 176 新型温室温度自动记录仪系统设计作者:张玮, 王东锋, ZHANG Wei, WANG Dong-Feng作者单位:张玮,ZHANG Wei(孟津县气象局,河南,孟津,471100, 王东锋,WANG Dong-Feng(空军第一航空学院,河南,信阳,464000刊名:机电产品开发与创新英文刊名:DEVELOPMENT & INNOVATION OF MACHINERY & ELECTRICAL PRODUCTS年,卷(期:2009,22(3被引用次数:0次参考文献(6条1.周长吉现代温室工程 20043.刘瑞新单片机原理及应用教程 20054.徐玮C51单片机高效入门 2007

20、5.郑明惠温室环境数字化监测仪表的设计与研制期刊论文-计算机测量与控制 2005(12相似文献(10条自动连续温度记录仪是测量和记录一段时间内温度变化的仪器;利用AT89S52作为主控CPU,铁电存储器、温度传感器、时钟模块、液晶显示器等作为外围器件,通过合理的系统软件构成能自动、连续测量和记录温度的仪器;详细介绍该仪器的总体框架、主要模块的电路和软件系统的设计.2008(3介绍了一种利用1-Wire温度传感器DS18B20采集温度,无需过多的连线就可采集大量温度数据的温度记录仪.为了记录某些特殊温度数据及其出现时间,系统采用定时器件DS1302设置时间点,I2C总线器件AT24C16存储温度

21、数据,便于查阅.为了进一步实现与计算机的远距离通信,完成温度数据的传输与处理,系统通过RS-485总线连接下位机测试设备和上位机.本文介绍一种低成本、超低功耗微型温度测量记录仪的设计.以ATtiny24单片机为核心,通过12C总线连接PCF8563时钟芯片和AT24C1024B串行E2PROM,温度传感器采用203AT热敏电阻.可利用计算机设置当前时间、采样间隔、上传模式、报警阈值.发送上传指令,对上传数据进行存储、分析和打印.在保证功能和可靠性前提下,设计中充分考虑了记录仪在体积、功耗,成本等方面的特殊要求.为给航空发动机滑油系统运转状态的分析提供参考信息,设计了滑油温度记录仪.系统的硬件设计包括温度采集、数据储存和数据显示3个模块,其功能分别由数字温度传感器DS18B20、I2C总线器件AT24C04A和液晶显示器AMPIRE12864完成.为确保设计的正确性并提高开发效率,对系统软硬件的设计进行了Proteus仿真,结果表明,系统设计正确,运行可靠.为缎带航空发动机滑油系统运转状态的分析提供参考信息,设计了滑油温度记录仪.系统的硬件设计包括温度采集、数据储存和数据显示三个模块,其功能分别由数字温度传感器DS18B20、I2C总线器件AT24C04A和液晶显示器AMPIRE12864完成.对系统软硬件的P