基于ITU-BUS的粮仓温湿度测控系统设计外文翻译资料

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基于ITU-BUS的粮仓温湿度测控系统设计

摘要：在本文中我们提出了一种新的粮食测控系统设计方案。该系统由测量控制单元和数据处理中心组成。可实现粮仓温湿度的实时采集、通讯处理。温度测量精度可以达到plusmn;0.5℃，湿度测量精度plusmn;3％RH。单总线的数字传输直接用于温湿度，可以大大减少系统的电缆数量，提高系统的稳定性和抗干扰能力。

关键词：软件和硬件设计 ITU-BUS LTM8901数据处理

1. 绪论

粮仓温湿度的测量与控制与储粮有着重要关系，可以防止粮食发霉、腐烂，保持粮食质量。 当粮仓温度和湿度超过一定限度时，粮食容易变霉，腐烂。 因此，同时监测粮仓温湿度变化具有一定的现实意义。 它使用了一套基于ITU-BUS的粮仓状况测量和控制系统。 可以对存储条件进行实时调查控制。

ITU-BUS是1线总线技术的改进，传输距离小于200m。它使用三条线，VDD，DATA和GND。 数据总线DATA是双向总线，由PC机和国际电联的通信使用。另外，所有数据的接收和调度都通过这条总线完成，这也是“单总线”的起源。

国际电联总线可以理论上连接600〜700个传感器，但由于实际传输电缆的电容量，电阻特性和电缆长度的不同，情况不同。本系统采用的是TM5901，是一种新的概念湿度传感器，可以同时进行调查.一个ITU总线可以连接许多这样的传感器。这不仅大大降低了系统的成本和传输电缆，还提高了数据传输质量和抗干扰能力。

1. 温湿度控制系统的检查和总体设计

该系统由两个部分组成，它们是测量控制单元和数据处理中心组成。系统原理结构如图1所示。

测量控制单元由检测电路，监视电路，显示电路，单片机等组成。它主要完成现场采集、显示、打印和温湿度数据的存储。同时自动地控制温湿度的参数。数据处理中心用于接收数据和保存。这样做，对于查询是有利的，实现实时监测，可用于控制单元的温湿度参数测量和管理。此系统还可以完成曲线，整理和分析数据的变化，可用于提供技术改进。

图1 系统的结构原理图表

1. 测量控制部分
2. 硬件设计

测量控制单元包括：传感器，单片机，打印机，存储器，显示器等的部件。AT89C52被选择作为MCU的控制部分，因为他可以通过操纵温湿度数据获取单元检测到的数据。

1. 数据采集

通过ITI-BUS使用LTM8662将LTM8901联结.然后使用控制模块LTM8662发送测量数据到单片机进行集中分析和处理。

采用ITU-BUS上LTM8901和LTM8662之间的对应关系操作。LTM8901通过LTM8662发送收集信息到数据处理中心和发送控制信息的ITU单元。LTM8901通过RS485串口进行数据交换。为了避免竞争造成了很多设备同时发送数据，所有的RS485的交换由单片机控制。当LTM8662不发送数据时，它是在监视模式，并能不断地检查。当单片机发送数据读出顺序，LTM8662模块将在一定的时间的响应。如果模块没有一定的时间内响应，则单片机会判断该模块处于未响应状态。

所述LTM8662智能模块命令集是由多于十个不同的命令，例如假设配置参数，则返回所有的信道传感器和前测量和控制单元的数据。它的命令格式为[命令标识符] [地址] [命令] [数据] [回车]。

该LTM8662智能模块通常处于待机状态。当它接收到数据读出的数据处理中心的命令，它将在20ms内回复并在下一次触发时进行数据采集。由于数据传输和采集需要一定的时间，在此期间8662模块不能回应数据处理中心的命令。因此，数据处理中心需要等待一定的时间，然后再次发送命令。图2表示出了由采样数据LTM8662中允许的最短周期的计算方法.

图2 LTM8662数据取样的最短周期

1. 数据输出和通信

数据输出是由数据存储，数据显示和数据打印组成。通过电脑的处理中，所测量的值可以按用户所需要的格式进行显示。当前温湿度的实际测量值可以同时且直观地显示在测量仪的屏幕上。此值可以被发送到存储器的数据存储。通过这种方式，它可以完成与数据处理系统的数据传输。而且它也可以通过打印机完成数据打印，以达到分析测量的目的。

存储器扩展实现数据和程序的存储。为了保证数据不在关机期间丢失，需要NVROM作为数据存储器。该LED驱动器采用MAX7219芯片。MAX7219是目前比较受欢迎的，是由多个比特的LED的高性能的显示驱动程序，其接口采用同步串行外设接口。它可以很容易地与任何种类的单片机连接，并同时驱动8个LED。MAX7219的内部RAM也具有15times;8位功能控制寄存器。可以使得每个数字被独立地控制和翻新，并不需要重写整个显示器。MAX7219的这些功能使系统简单，易于编程，同时节省了大量的I/ O接口。它采用一个微型打印机每行16个字符，这是千兆初级字符库的样式。它满足系统的要求，既经济又实用。而其性能与性价比高。

为了实现规定值的设定中，本系统中使用了3个按键，其直接与控制器I / O接口连接。他们分别代表了功能键，增加键和减少键。增加键和减少键用于设定温湿度的变化幅度。功能键按下的时候调整不同的功能。当功能键第一次被按下，调整数码管显示低温加热的下限值，按下增加键或减少使之符合要求。功能键再次被按下时，调整数码管显示低温加热的上限值，按下增加键或减少值使之符合要求。其余的可以依此类推。设置最后一个参数，然后按下一个时间功能键后，系统进入监视状态。

为了提高系统的可靠性，单片机工作的监测电路中测量控制系统是通过增加了芯片MAX813L实现的。这可以防止在运行该程序是可能导致系统失控的情况发生。如果AT89C52不发送触发信号到输入端MAX813L的WD端口，这意味着该项目是失控的，而且它正在进入死循环。MAX813L会发出的复位信号，使系统复位并重新运行。

数据通信系统主要考虑的是请求和方便实用。这里采用9个RS232C串行端口和MAX232组成通信单元，其可以完成电平转换和串行通信。通过串行通信的协议设定，它可以发送测量数据到数据处理中心。

B.软件设计

这个系统中采用的是AT89C52单片机。通过中断模式，AT89C52接收由PC机发送的信息交换信号数据，并且发送到数据处理中心。

该程序完成三个功能，被收集数据的数据转换，数据输出和数据通信。程序流程图如图3所示。

否

串口初始化

开始

接收器握手信号

握手正确？

发送FFH

发送00H

是

否

是否已发送

R1=0

数据处理

数据传输

是

否

接收校验和

发送的数据正确？

R1=R1 1

R1gt;2?

返回

是

发送下一个

是

否

图3 测量控制单元的程序流程图

通过应用LTM8901完成数据采集。这可以减少A / D转换通道的应用和开关过程中的干扰。但设备性能在数据采集的每个环节以及外部干扰和噪声的影响方面并不理想。他们中的任何一个可能会为收集的数据引入一些错误。所以在程序中收集的数据需要进行减少错误处理。步骤如下：

①在聚集之前，需要划定当前环境的确切价值。这样做可以达到在相同环境下测量的准确可靠的数据。

假设测量值包括信号和噪声.然后进行N次测量信号分量的和为

用均方根来评估噪声强度。当噪声作为伴随信号时，进行N次测量噪声强度的总和为

这里S和C分别表示进行N次测量后的信号和噪声的平均振幅。

假设S / C在获得算术相等之前是信噪比。 获取算术后的信噪比为

（3）

采用算术平均值后，使信号噪声增强倍。显然，信号的平滑水平完全依赖于N，应根据情况进行选择。

②使用指令冗余技术来保证程序的正确执行。

③采用无振荡技术实现开关信号的输入抗干扰，大大提高系统的可靠性。

1. 数据处理中心

VB是一种编程语言，具有友好的编程接口。它为编程提供了丰富的控件对象，易于开发保持。所以采用VB来实现这一部分。系统图如图4所示。

主模块

数据通信

查询分析

打印输出

系统管理

输入数据

数据格式显示

数据存储

权限

用户登录

图4 数据处理系统图

各种功能模块的说明如下：

① 数据通信模块。它从通信端口读取数据并进行处理。然后转换成用户关心和需要的数据格式。它以接触面的形式显示数据，实现与数据库的交互，并完成数据存储。同时，它为将来查询做准备。

② 数据查询和分析模块。进行历史数据查询，实时更新数据库。但是它不能修改数据，以保证收到的数据存储的准确性和完整性。可以绘制历史数据曲线，分析必要数据，编制和分析数据的变化，为总结和技术改进做准备。

③ 打印输出模块。它可以选择性地打印历史数据和曲线。

④ 系统管理模块。它与数据库交互，完成数据归档和分类，并能够意识到不同的用户具有不同的权限限制。系统管理员可以对数据进行权限的设置和修改。 用户通过注册进入系统。

使用VB6.0 Mscomm控件开发串口通讯程序。VB6.0 Mscomm控件提供了标准的事件处理功能，事件和方法。它通过控制属性设置串口参数，解决了串口通信问题。该控制在通信处理中屏蔽了底部操作。当程序员需要应用时，只需要设置和监视Mscomm属性和事件。这样，串口的初始化和数据输入输出完成，实现了串行异步通信。

本系统采用事件驱动方式进行串行通信设计。流程图如图5所示。

mscomm控件参考

数据声明的消息字节

输入属性将被分配给动态数据集

获取到Lbound和Ubound的数据集的动态范围

处理输出数据

收到

图5 串行通信流程图

1. 结论

本文介绍了粮仓温湿度测控系统，具有智能化，实时数据显示和自动控制等诸多优点。也可以实现与数据处理中心的通信，对收集的数据进行保存和分析处理。使用ITU总线技术完成数据准确可靠的传输，大大提高了系统的抗干扰能力。同时，实现了要求，粮仓温湿度测量数据应具有较高的准确度。使用VB6.0开发串口通讯程序，实现实时数据采集。它不仅满足了系统的要求，而且使系统稳定运行。所以有一些普及价值。

基于可编程SoC的湿度和温度测量数据记录仪

摘要：本文介绍了基于可编程片上系统（PSoC）的嵌入式系统的开发，即温湿度数据记录器。该设备的主要特点是功耗低，尺寸小，易于重新配置的可能性。该后续功能允许以不同的组合和不同的场景使用大量的探针。记录的值保存在EPROM中，可以通过在热敏纸上打印或通过将其复制到USB闪存驱动器上进行检索。连接到LCD上会连续显示实时时钟，当前测量值，有效报警和存储器中的记录数。

关键词：湿度测量，低功率电子，SoC，温度测量。

1. 绪论

过去几十年来，数字革命已经改变了我们的日常生活。我们现在被计算和通信所包围，小型电子设备提供的信息称为嵌入式系统，无处不在。通过将模拟和数字模块集成到混合信号装置中，可编程片上系统在嵌入式系统设计中越来越受欢迎。这样的器件是赛普拉斯半导体公司生产的PSoC（可编程片上系统）：可编程嵌入式设计平台，将分立的模拟和可编程逻辑以及存储器和微控制器集成在一起。该解决方案不仅允许将被执行的代码的配置，而且还允许与它们连接的输入/输出引脚一起使用的资源的配置。设备架构的灵活性增加以及易于使用提供创建符合广泛应用需求的定制外设配置的条件。

数据记录器是能够随时间在特定位置记录来自传感器的数据的电子设备。 本文介绍了测量温湿度水平的基于PSoC的数据记录器的实现。 记录值可以使用紧凑型热敏打印机打印，也可以使用USB主机控制器板保存在USB闪存驱动器上。 该设备的主要特点在于低功耗，小尺寸，用户使用少数按钮的多功能接口，以及具有深色树的直观菜单。PSoC平台的选择主要来自于它提供的好处：缩短上市时间，增加灵活性，降低部件数量，系统性能改进的可能性和现场升级。 将组件集成到单个芯片中允许开发使用最少的外部连接和集成电路的设备。 因此，使用PSoC微控制器可以实现智能和强大的数据记录器，所提供的解决方案的有效性将通过测试和市场成功来确定。

1. 硬件架构
2. 总体概述

数据记录器（图1）可以记录多达4000个温度，湿度和报警值的记录，取决于预定的时间间隔。 数

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