基于单片机的温度数据采集系统设计_新闻_

基于单片机的蓄电池温度数据采集系统

张璋+赵昱+陈卓+王伦

[摘要]随着信息技术的深度发展，自动化技术、传感器技术在农业生产中的重要性日益凸显并大规模应用。温室作为信息农业的一个方面，为农作物生长提供了有力的条件，为农作物的生长起到了积极的作用。而在温室大棚的建设中，做好温度控制非常重要。本文主要是以单片机原理为基础，从四个方面分析了温度系统的总体设计。

[关键词]单面机温度数据采集系统设计

中图分类号：TQ51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0035-01

正文

农作物的生长状况取决于两个条件：作物本身的遗传因素和外界的生长环境温室作为设施农业的一部分，可以人为地改善作物生长环境、为作物生长创造最适宜的条件，减弱外部因季节变化和恶劣天气对作物生长的影响。而温室控制的关键技术是环境控制，该技术的最终目标是提高控制精度为了实现对温室设施的准确控制，就必须要快速而精确地采集到溫室各环境因子的实时数据。

一、温度数据采集系统的整体结构

在温室温度采集的过程中，要注意两种采集系统的设计，一个是温室内的采集器系统，另一个是监控室内的PC机。其中，温室内的采集器通过对各种信号进行处理、转换、显示和存储，然后和上位的PC机进行交互通信，监控室内的PC机通过组态软件对采集器发送的数据进行集中的管理。通过这样的整体架构，上位机能够查看到温室内的温度数据，可以对采集转换成的数据进行存储，设定相应的警戒值，如果超出范围能够自动报警。（如图1所示）

二、温度采集器的主要功能模块

在温室温度控制系统设计中，采集器是系统的核心部件，它主要是以单片机为核心，然后结合外围的电路，实现一个完整的单片机应用系统，通过这种系统的运行来实现对温度数据的采集。

第一，电路系统。基于单片机的温度数据采集系统有三个电路系统，电源电路通过联通实现向传感器和单片机系统提供电源的作用，一般在电源电路选择中，有5V、12V、24V的电源，单片机的电压为5V、显示器的电压为12V、传感器的电压为24V。复位电路就相当于计算机的重启键，能够使单片机重新执行相应指令。时钟电路主要是实现向单片机提供指令需要的时间。

第二，AD转换。AD转换是温度数据采集系统中的重要方面，主要实现模拟信号向数字信号的转移，这样就符合了单片机只能处理数字信号的特点。

第三、键盘和显示器。在温度采集系统中，键盘的主要作用是对一些参数进行修改，也可以配合显示器进行历史数据的查看。显示器主要起到显示的作用，对时间、温度数字、环境因子的数据进行显示和查看。

第四，存储电路、电子表电路和看门狗电路。存储电路是扩展的单片机片外存储电路，主要包括数据存储器和程序存储器两种，数据存储器主要是对温度的历史数据进行查看，程序存储器主要是实现单片机程序。电子表电路实际上就是一个日历时钟，主要起到断电的保护功能，在出现紧急问题的时候，能够启动备用电源。看门狗电路主要作用是防止外界因素的干扰，提高采集器的稳定性，确保程序的总体稳定。

第五，远程端口扩展和通信电路。远程端口扩展主要是对单面机I/O端口的扩展，通信电路主要是用于采集器和PC机通信，实现电平的转换。

温度采集器的各个功能模块相互独立，相互联系，共同组成了一个系统的温室数据采集系统的硬件平台。

三、外部总线的选择

外部总线指的是数据采集系统之间的总线，从本系统的角度看，主要是指采集器和上位PC机之间的通信线。在温室中，采集器通常是悬挂在温室的后墙体上，而上位PC机在监控室内，由于两者距离较远，通过RS-485通信协议。此通讯协议具有很强的抗干扰能力，能够确保数据的稳定性，对农业领域的发展起到了积极的作用，尤其是针对当前温室数据采集系统，对保证数据的正确性意义重大。

四、内部总线的选择

内部总线指的是系统内部芯片间的总线，在本设计中，指的是单片机与外围芯片的通信线。采集器中，内部总线为I2C串行扩展总线。I2C串行总线（Inter-IC）是由飞利浦公司开发的一种简单、双向的二进制同步串行总线，它只需要两根线就可以在连接于总线上的器件之间传送信息：串行时钟线SCL和串行数据线SDA。每一个连接到总线上的器件都有一个地址，该地址由芯片内部硬件电路和外部地址共同决定，从而避免了片选连接方法，并建立了简单的主从关系。主器件既可作为发送器，又可以作为接收器。总线工作时，主控制器控制SCL线的电平高低，产生数据传输的同步时钟信号，SDA线上以高低电平的形式以I2C协议在不同器件之间传输数据。在采集器中，审片机为主控器件，外围的I2C器件都是从器件，I2C总线工作在主从工作方式。总线上只有单片机对I2C从器件的读/写操作，单片机只需要模拟主发送和主接收时序，就可以完成对从器件的读/写操作。

参考文献

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