亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：一种有线温湿度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及粮情测控领域，尤其涉及一种有线温湿度测量装置。
背景技术：
粮食在存储过程中的安危主要表现在粮食温度和水分的变化。一旦粮食受潮，其新陈代谢加快而产生呼吸热，粮仓局部温度升高，就会使粮食发生霉烂变质。所以只要监测粮食温度和湿度的变化，就可以大体掌握粮食安全情况。由此可见，对储粮实现全面、准确的温、湿度监测是保证储粮存储量值的行之有效的手段。虽然，目前有一些监测温湿度系统，但是其结构复杂，总线形式单一，控制的传感器有限，温湿度的精度不高，所以难以得到广泛的推广应用。

实用新型内容有鉴于此，有必要提供一种有线温湿度测量装置，其旨在实现对库储粮食温度、湿度的自动监测。本实用新型是这样实现的，一种有线温湿度测量装置，其包括上位机，负责发送控制指令并完成对采集数据的处理；至少一个下位机，负责前端数据采集，采用RS-485总线方式与上位机通信。所述至少一个下位机包括单片机控制电路，其包括与所述上位机电性连接的单片机；温度检测电路，其包括与所述单片机电性连接的至少一路温度传感器；湿度检测电路，其包括与所述单片机电性连接的至少一个湿度传感器；十六选一电路，负责在温度采集时按时间先后顺序选择性地提取各路温度传感器的数据，其与所述温度检测电路电性连接；片外存储单元，负责在所述单片机上电初始化时存放所述单片机各路温度传感器的序列号，其与所述单片机电性连接；接口电路，负责在所述单片机和所述上位机之间完成TTL电平信号与RS-485电平信号的相互转换，其电性连接在所述单片机和所述上位机之间。作为上述方案的进一步改进，所述上位机采用计算机，其通过所述接口电路与所述单片机电性连接。作为上述方案的进一步改进，所述至少一个湿度传感器为SHT15数字湿度传感器。作为上述方案的进一步改进，所述温度检测电路采用Ι-wire网络驱动器驱动所述温度传感器，通过所述单片机发送测温指令，直接得到温度数据值。作为上述方案的进一步改进，所述至少一路温度传感器为三线制数字传感器。作为上述方案的进一步改进，所述有线温湿度测量装置还包括位于所述上位机与所述至少一个下位机之间的中继器或集线器。作为上述方案的进一步改进，所述RS-485总线采用屏蔽电缆，其屏蔽层独立接地。作为上述方案的进一步改进，所述有线温湿度测量装置还包括通过所述单片机与所述上位机电性连接的通风控制单元以及受控于所述通风控制单元的通风装置。本实用新型的有线温湿度测量装置的有益效果在于结构简单，所容纳传感器节点多，温湿度精确性高，布线灵活，能够实现对库储粮食温度、湿度的自动监测，并根据监测结果自动控制粮库通风系统。

图I为本实用新型较佳实施方式提供的有线温湿度测量装置的�？槭疽馔肌Ｍ�2为图I中有线温湿度测量装置的单片机控制电路的电路示意图。图3为图I中有线温湿度测量装置的温度检测电路的电路示意图。图4为图I中有线温湿度测量装置的湿度检测电路的电路示意图。图5为图I中有线温湿度测量装置的十六选一电路的电路示意图。图6为图I中有线温湿度测量装置的片外存储单元的电路示意图。图7为图I中有线温湿度测量装置的接口电路的电路示意图。图8为图I中有线温湿度测量装置的接插件的电路示意图。图9为图I中有线温湿度测量装置的电源电路的电路示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。请参阅图1，有线温湿度测量装置100包括上位机10负责后端数据处理；至少一个下位机20，负责前端数据采集，采用RS-485总线与上位机10通信。上位机10为计算机。下位机20包括单片机控制电路21，其包括与上位机10电性连接的单片机210(如图2所示)；温度检测电路22，其包括与单片机210电性连接的温度传感器220 (如图3所示)；湿度检测电路23，其包括与单片机210电性连接的湿度传感器230 (如图4所示)；十六选一电路24，负责在现场采集时按时间先后顺序选择性地提取各路温度传感器220的数据，其与温度检测电路22电性连接(如图5所示)；片外存储单元25 (如图6所示)，负责在单片机210上电初始化时存放单片机210各路温度传感器220的序列号，其与所述单片机电性连接；接口电路26，负责在单片机210和上位机10之间完成TTL电平信号与RS-485电平信号的相互转换，其电性连接在单片机210和上位机10之间(如图7所示)，另外还选用接插件进行配合(如图8所示)；电源电路28，用于给下位机20供电(如图9所示)。在本实施方式中，湿度传感器230为SHT15数字湿度传感器，温度传感器220为三线制数字传感器，温度检测电路22采用Ι-wire网络驱动器驱动温度传感器220，通过单片机210发送测温指令，直接得到温度数据值。有线温湿度测量装置100采用RS-485总线式传输，同时在现场配合使用中继器和集线器，具有良好的抗噪声干扰性、长距离传输能力和多站传输能力，中继器或集线器位于所述上位机与所述至少一个下位机之间。所述RS-485总线采用屏蔽电缆，其屏蔽层独立接地。[0028]有线温湿度测量装置100还包括通过单片机210与上位机10电性连接的通风控制单元30以及受控于通风控制单元30的通风装置40。上位机10对下位机20检测到的温湿度信息进行分析处理，并根据处理结果通过对通风控制单元30的控制实时控制通风装置40的开启、停止、通风时长、通风强度等。上位机10、下位机20、通风装置40形成一个闭环控制系统，从而使下位机20检测的温湿度信息控制在理想范围内。电路结构原理图如图2至图7所示。单片机控制电路21由单片机(MCU)及其外围电路组成，单片机采用美国ATMEL公司的8位系列单片机中最高配置的一款单片机ATmegal28，上位机通过串口控制。电源电路28 (POWER)外接由变压器从220V变压到9V的交流电，通过整流桥整流后输出9V的直流电，最后通过7805芯片稳压为5V的直流电，为整个下位机提供工作电源。485接口电路(485CLRCUIT)，该接口电路是上、下位机之间通信的桥梁，485�？橥ü�连接单片机的串口发送主机的测量及控制指令，同时也接收单片机采集到温湿度信息。在这里，加了光电耦合器，有利于确保485及检测电路免受高压雷击，同时也保证了整个系统不会因为某一模块的损坏而影响到整个系统的运行。十六选一电路24(CONTROL部分)由74HC4067数字芯片组成，通过单片机引脚控制其接通下位机16路温度 传感器中的某一路。片外存储单元(EXTERNAL ST0RAGE)25采用24LC256芯片，在单片机上电后的初始化过程中采集各路温度传感器的序列号和层数，存放在片外存储器中，以便开启监测温湿度模式时能够快速搜集温湿度数据。温度检测电路(TEMPERATURE部分)22为温度传感器电路，共16路，采用Iiire驱动电路，三线制设计，每一路可带的温度传感器数量大，现场布线方便。湿度检测电路(HUMIDITY) 23，总共4路湿度，采用瑞士 Sensirion公司的温湿度传感器芯片，用以采集粮仓的实时湿度。本实用新型的有益效果在于1)采用以单片机为核心的数据采集中心和以计算机为核心的数据处理中心相结合，控制室中的计算机通过串口发送控制命令给单片机以实现测温、测湿操作，单片机采集到的温度、测湿数据通过接口电路传送到计算机，计算机对各采集点的温度和湿度实时监控，当湿度、温度过大时，计算机会自动发送控制信号给通风控制�？椋�给粮仓降温除湿，并可以随时修改和调整设定值和报警值，不仅操作简单而且可以进行大批量的数据处理，系统的自动化、智能化程度高；2)本实用新型采用RS-485总线式传输，同时在现场配合使用中继器和集线器，具有良好的抗噪声干扰性、长距离传输能力和多站传输能力；3)温度检测采用了 Iiire三线制电路，设备接口和现场布线操作简单，测量精度高，开关组采用74HC4067芯片，集成度高；温度传感器采用了美国DALLAS公司生产的DS18B20，测量精度高，可达O. 5度；4)湿度传感器采用瑞士 Sensirion公司的温湿度传感芯片，体积小、响应速度快、低能耗、抗干扰能力强、温湿一体化，测量精度高达2%RH，性价比高；5)片外存储系统，能存储单片机上电后各路传感器的序列号以及层数，以便于实现高速率的实时温湿度测量；6)采用了多种供电方式，根据现场仓库的具体情况，可以选择现场供电和远程机房供电方式，方便用户操作；7)本实用新型具有多种监测功能，如“单次监测”、“定时监测”等，用户可以通过“单次监测”采集即时温湿度信息。在“定时监测”方式下，可以采用定时间点和定时间间隔两种方式设置定时监测参数，实现无人值守情况下的自动粮情监控；8)仓库设置方便，可以根据仓库大小需要，一个仓库配置一台分机、一个仓库配置多台分机、多个仓库配置一台分机；9)抗雷击设计系统所有的电缆全部采用屏蔽电缆，屏蔽层独立接地，防止直击雷、感应雷对系统的破坏，RTU和传感器的通信回路全部采用光电隔离，电源回路采用大功率压敏电阻和瞬变ニ极管保护，系统采用冗余设计，某一局部电路的损坏不会影响系统其他部分的工作；10)独特的加密功能，在有线系统内部，对于温湿度数据的采集，有ー套自己的加密、解密程序，保密性強。图2中采用ATMEGA128-16AU芯片，包括64个引脚分别为引脚I PEN;引脚2 PEO/PDI/RXDO;引脚 3 PE1/PD0/TXD0;引脚 4 PE2/XCK0/AIN0;引脚 5 PE3/0C3A/AIN1;引脚 6PE4/ 0C3B/INT4;引脚 7 PE5/0C3C/INT5 ;引脚 8 PE6/T3/INT6 ;引脚 9 PE7/IC3/INT7 ;引脚 10 PB0/SS ;引脚 11 PB I/SCK ;引脚 12 PB2/M0SI ;引脚 13 PB3/MIS0 ;引脚 14 PB4/0C0 ；引脚 15 PB5/0C1A ;引脚 16 PB6/0C1B ;引脚 17 PB7/0C1C/0C2 ;引脚 18 PG3/T0SC2 ;引脚 19PG4/T0SC1 ;引脚 20 RESE RT ;引脚 21 VCC;引脚 22 GND;引脚 23 XTAL2;引脚 24 XTALl ;弓丨脚 25 PD0/SCL/INT0 ;引脚 26 PD1/SDA/INT1 ;引脚 27 PD2/RXD1/INT2 ;引脚 28 PD3/TXD1/INT3 ;引脚 29 PD4/IC1 ;引脚 30 PD5/XCK1 ;引脚 31 PD6/T1 ;引脚 32 PD7/T2 ;引脚 33 WR/PG0;引脚 34 RD/PG1;引脚 35 A8/PC0 ;引脚 36 A9/PC1 ;引脚 37 A10/PC2 ;引脚 38 All/PC3;引脚 39 A12/PC4;引脚 40 A13/PC5;引脚 41 A14/PC6 ;引脚 42 A15/PC7;引脚 43 ALE/PG2 ;引脚 44 AD7/PA7 ;引脚 45 AD6/PA6 ;引脚 46 AD5/PA5 ;引脚 47 AD4/PA4 ;引脚 48 AD3/PA3 ;引脚 49 AD2/PA2 ;引脚 50 ADI/PA I ;引脚 51 AD0/PA0 ;引脚 52 VCC ;引脚 53 GND ;引脚 54 TDI/ADC7/PF7 ;引脚 55 TD0/ADC6/P3 ;引脚 59 ADC2/PF2 ;引脚 60 ADC1/PF1 ;引脚61 ADC0/PR);引脚 F6 ;引脚 56 TMS/ADC5/PF5 ;引脚 57 TCK/ADC4/PF4 ;引脚 58 ADC3/PF62AREF ;引脚 63 GND;引脚 64 AVCC ;发光二极管 LED2 ;电阻 Rl、R8、R34 ;电容 Cl、C2、C3 ;晶振Xl ;电源乂0。图3 中，采用功率管管 Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Qll、Q12、Q13、Q14、Q15、Q116，均由 CMOS 管与ニ极管并接而成；电阻 R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49、R50、R51 ;电容 C8、C9、C10、CU、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23 ;接线排 J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9、J10、JlU J12、J13、J14、J15、J16、J17、J18。图4 中，采用接线排 SI、S2 ;电阻 R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37 定义为PBO、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7。图5中，采用芯片74HC154D。图6至图8中，采用芯片似^2、价、见1，其中芯片似包括8个引脚分别为引脚I R0;引脚2 /RE;引脚3 DE;引脚4 DI ;引脚5 GND;引脚6 A;引脚7 B;引脚8 VCC ;芯片M2包括6个引脚，其中引脚I Vin;引脚2 GND ;引脚4 0V;引脚6 +Vo;芯片U7包括8个引脚分别为引脚I A0;引脚2 Al;引脚3 A2;引脚4 VSS;引脚5 SDA;引脚6 SCL;引脚7WP;引脚8 VCC;芯片JPl包括10个引脚，其中引脚I TCK;引脚2接地；引脚3 TD0;引脚4 VCC;引脚5 TMS;引脚6 RESERT;引脚7 VCC;引脚9 TDI;引脚10接地；电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R28 ;电解电容 C4、C5、C6 ;电源 VCC0图9中采用7805芯片，包括3个引脚分别为引脚I Vin;引脚2 Vout;引脚3 GND;电容 C7、C24、C25、C26 ; ニ极管 D7、D8、D9、D10。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护 范围之内。
权利要求1.一种有线温湿度測量装置，其特征在干，其包括上位机和至少ー个下位机，上位机负责发送控制指令并完成对采集数据的处理，上位机和下位机之间的数据传输采用RS-485总线方式完成，下位机负责前端数据采集，其包括单片机控制电路，其包括与所述上位机电性连接的单片机；温度检测电路，其包括与所述单片机电性连接的至少一路温度传感器；湿度检测电路，其包括与所述单片机电性连接的至少ー个湿度传感器；十六选ー电路，负责在温度采集时按时间先后顺序选择性地提取各路温度传感器的数据，其与所述温度检测电路电性连接；片外存储单元，负责在所述单片机上电初始化时存放所述单片机各路温度传感器的序列号，其与所述单片机电性连接；接ロ电路，负责在所述单片机和所述上位机之间完成TTL电平信号与RS-485电平信号的相互转换，其电性连接在所述单片机和所述上位机之间。
2.如权利要求I所述的有线温湿度測量装置，其特征在于，所述上位机为计算机，其通过所述接ロ电路与所述单片机电性连接。
3.如权利要求I所述的有线温湿度測量装置，其特征在于，所述至少ー个湿度传感器为SHT15数字湿度传感器。
4.如权利要求I所述的有线温湿度測量装置，其特征在于，所述温度检测电路采用1-wire网络驱动器驱动所述温度传感器，通过所述单片机发送测温指令，直接得到温度数据值。
5.如权利要求4所述的有线温湿度測量装置，其特征在于，所述至少一路温度传感器为三线制数字传感器。
6.如权利要求I所述的有线温湿度測量装置，其特征在于，所述有线温湿度測量装置还包括位于所述上位机与所述至少ー个下位机之间的中继器或集线器。
7.如权利要求I所述的有线温湿度測量装置，其特征在于，所述RS-485总线采用屏蔽电缆，其屏蔽层独立接地。
8.如权利要求I所述的有线温湿度測量装置，其特征在于，所述有线温湿度測量装置还包括通过所述单片机与所述上位机电性连接的通风控制单元以及受控于所述通风控制単元的通风装置。
专利摘要本实用新型涉及一种有线温湿度测量装置，其包括上位机与至少一个下位机。所述下位机包括单片机控制电路，其包括与所述上位机电性连接的单片机；温度检测电路，其包括与所述单片机电性连接的温度传感器；湿度检测电路，其包括与所述单片机电性连接的湿度传感器；十六选一电路，其与所述温度检测电路电性连接；片外存储单元，负责在所述单片机上电初始化时存放所述单片机所接各路温度传感器的序列号，其与所述单片机电性连接；接口电路，其电性连接在所述单片机和所述上位机之间。所述有线温湿度测量装置，结构简单，所容纳传感器节点多，能够实现对库储粮食温度、湿度等参数的自动监测。
文档编号G01D21/02GK202372209SQ20112054010
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者周健 申请人:合肥弘恩机电科技有限公司