基于单片机的粮库数字监测系统硬件设计

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1、基于单片机的粮库数字监测系统硬件设计　　摘要：本文介绍了以单片机为核心的粮库数字监测系统的设计。该系统由检测模块，参数处理模块，显示模块，报警模块四部分组成。检测模块包括温度检测电路和湿度检测电路，它将采集到的温湿度值传送至单片机进行处理并显示，从而实现对粮库粮情的实时监测。关键词：单片机传感器温湿度报警　　abstract：thispaperintroducesamicrocomputerasthecoreofdigitalmonitoringsystemofgraindepotdesign.thesystemconsistsofadetectionmodule

2、,dataprocessingmodule,displaymodule,alarmmoduleconsistsoffourparts.thedetectionmodulecomprisesatemperaturedetectingcircuitandahumiditydetectingcircuit,itwillbecollectedtemperatureandhumidityvaluesaretransmittedtothesinglechipprocessoranddisplay,soastorealizetherealtimemonitoringoftheg

3、rainstoragegrain.　　keyword：singlechipmicrocomputer；sensor；temperatureandhumidity；alarm　　1引言　　粮食是人类赖以生存的重要战略物质，防潮、防霉是粮库日常管理的重要内容，它直接影响到粮食储存的质量和安全性。　　本文介绍了以单片机为核心的粮库数字监测系统硬件设计，该系统的主要任务是完成粮库温湿度的实时监测，包括参数检测，参数处理显示以及报警等功能。　　2系统总体结构介绍　　本设计的硬件由检测模块，参数处理模块，显示模块，报警模块四部分组成。检测部分包括温度检测和湿度检测电路。系统通

4、过检测模块对粮库内的温度和湿度进行检测，然后通过多路开关分时传送至单片机，单片机接收到检测参数后对它们进行存储并进行实时显示和判断。本系统主要具有数据采集与传送、数据分析与处理、数据存储与显示、报警等功能。其总体设计框图如图所示：　　图总体设计框图　　3系统各模块硬件设计介绍　　温度检测模块　　温度检测电路采用多点式分布的ds18b20单线型智能温度传感器，完成温度的多点式分布检测及传输，它采用单总线专用技术，通过串行口线与单片机连接，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值。　　湿度检测模块　　湿度检测电路采取多点式分布，完成湿度的多点式分布检测及传输。该模块采

5、用hs1100/hs1101湿度传感器，hs1100/hs1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触和侧面接触两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。　　相对湿度在1%～100%rh范围内；电容量由16pf变到200pf，其误差不大于±2%rh；响应时间小于5s；温度系数为pf/℃。可见精度是较高的。　　下面介绍hs1100/hs1101湿度传感器及其应用。　　湿度采

6、集电路核心器件为hs1100/hs1101电容传感器，它在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号，常有两种方法：一是将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再a/d转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之成反比的电压频率信号，可直接被计算机所采集　　频率输出的555测量振荡电路如图所示。集成定时器555芯片外接电阻r4、r2与湿敏电容c，构成了对c的充电回路。引脚7通过芯片内部的晶体管对地短路又构成

7、了对c的放电回路，并将引脚2、6端相连引入到片内比较器，便成为一个典型的多谐振荡器，即方波发生器。另外，r3是防止输出短路的保护电阻，r1用于平衡温度系数。　　该振荡电路两个暂稳态的交替过程如下：首先电源vs通过r4、r2向c充电，经(充电时间)时间后，uc达到芯片内比较器的高触发电平，约，此时输出引脚3端由高电平突降为低电平，然后通过r2放电，经(放电时间)时间后，uc下降到比较器的低触发电平，约为，此时输出引脚3端又由低电平突降为高电平，如此反复，形成方波输出。空气湿度通过555测量电路就转变为与之呈反比的频率信号，如表给出了其中的一组典型测试值。　　表空气湿

8、度与电压频