基于51单片机的多点温度检测系统设计_程院莲

2.3 温度测试与控制电路
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器， 具有 3引脚TO－92 小体积封装形式。 测温分辨率可达0.0625 ℃， 被测温 度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。 其工作电源既可在远端 引入， 也可采用寄生电源方式产生。 DS18B20支持 “一线总线” 接口， 测量温度范围为 -55°C～+125°C， 在-10～+85°C范围内,精度为 ±0.5°C。 现场温度直接以 “一线总线” 的数字方式传输， 大大提高 了系统的抗干扰性。 适合于恶劣环境的现场温度测量， 如： 环境控 制、 设备或过程控制、 测温类消费电子产品等。 DS18B20最大的特点是单总线数据传输方式， DS18B20的数据 I/O均由同一条线来完成。 本系统为多点温度测试。 DS18B20采用外 部供电方式， 理论上可以在一根数据总线上挂256个DS18B20， 但时 间应用中发现， 如果挂接25个以上的DS18B20仍旧有可能产生功耗
运用主从分布式思想， 下位机 （单片机） 实现各点温度数据的实 时采集和处理， 上位机 （PC机） 则显示各点温度值， 采用 RS-232 串 行通讯标准， 组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统, 实现 远程控制。 该系统具有巡检速度快， 扩展性好， 成本低的特点， 可以 应用在工业及民用常温多点监测场合。 如粮食仓储系统、 医疗与健 诊的温度测试、 空调系统的温度检测等。
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２ 、下位机硬件设计
下位机的功能主要包括： 多点温度测试及其相关处理， 与上位
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图 1 系统设计方案框图
图 2 为温度测试与控制电路
图 3 上位机监控界面图
作者简介： 程院莲 （1 9 7 8 - ） ， 女， 汉族， 安徽安庆人， 硕士， 讲师， 研究方向： 检测技术与自动化装置， 广州市番禺职业技术学院教师。
机器人沿着规划路径前进时， 如传感器感应到前方有障碍物， 如图3所示行为决策机构就激活避障模式， 抑制漫游模式和追踪模 式。 避障行为采用双曲线补偿算法[5]， 第一段是机器人在曲线前进 避障， 第二段曲线是对机器人避障过程中的方向偏离进行修正。
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４ 、仿真实验
我们分别在有障碍物和无障碍物时两种情况下各进行50次测 试， 实验结果如表1 所示。
3.2 上位机程序设计
VB是Microsoft公司推出的Windows应用程序开发工具， 因其 具有界面友好， 编程简便等优点而受到广泛的使用， 而且 Visual Basic 6.0 版本带有专门实现串行通讯的MSCOMM 控件。 上位机 监控界面如图3 所示。
４ 、结语
本文讨论了基于51单片机的多点温度检测， 使用DS18B20数字 温度传感器， 采取单总线连接的方式， 对多点温度进行检测； 并于设 定值进行比较， 利用继电器带动制冷或加热器控制温度， 上位机PC 机显示各点温度值。 但由于单总线的传输最大距离为3M， 各点之间 距离不能超过3M ， 若超过3M ， 系统需要进一步改进。 参考文献 [1]潘丹青,潘矜矜.基于单总线器件的多点温度检测系统设计研究. 桂林航天工业高等专科学校学报,2011.3(总第 63 期)295～296. [2]王峰,孟立凡.基于单片机的温度调温系统的设计与实现.电子世 界,2011.10. [3]王秀霞.基于 DS18B20 的多路无线温度检测系统.湖南大学学报 自然科学版,2011.12(第 29 卷第 4 期)362～367.
2.432 电平， 而单片机89C52 是TTL电平， 这样上位机 （PC机） 与下位机 （单片机） 通讯需要进行电平转换， 系 统选用简单可靠的专用芯片MAX232 进行转换。
３ 、系统软件设计 3.1 下位机程序设计
采用模块化设计， 主程序调用了4个子程序， 分别是按键处理程 序、 温度测试子程序、 单片机与PC 机串口通讯程序。 按键处理程序： 实现输入按键的识别及相关处理。 温度测试子程序： 对单总线上各点DS18B20的数据进行处理和 判断。 串口通讯程序： 实现PC 机与单片机通讯， 将温度数据传送给 PC 机。
５ 、结语
本文根据移动机器人红外线和超声波传感器以及摄像头视频 图像识别的工作原理， 提出了移动机器人在复杂环境中动态获取外 界信息并做出高效自主行为的避障策略， 对机器人到达指定目标点 进行了有效的导航控制。 实验结果表明算法简单有效， 计算量较小， 能够适用于动态的 环境中， 但在实际应用中还须考虑其它诸多真实的外界因素， 根据 不同情况为其添加其它约束条件， 使得机器人更加智能化。 参考文献 [1]陈立彬,尤波.基于改进人工势场法的机器人动态追踪与避障[J]. 自动化技术与应用,2007(04):8-10. [2]韩永,刘国栋.动态环境下基于人工势场的移动机器人运动规划 [J].机器人.2006(01):45-49. [3]陈细军,叶涛,李磊,侯增广,谭民.移动机器人非视觉传感器及其信 号处理方法[J]. 机器人,2003(04):313-317. [4]徐璐,陈阳舟,居鹤华.基于动态行为控制的移动机器人自主避障 [J]. 计算机工程,2007(14):180-182. [5]郭戈.移动机器人路径规划与环境绘图[J].机器人,2003(04):304307.
遍历并对每一个像素点进行颜色空间变换， 把大于特征阈值的 像素点转换成白色， 小于阈值的像素点转换成黑色， 从而将图像分 割为高对比度的黑白两个部分。 根据二值化后的图像及相关统计信 息可计算出相应颜色特征的像素重心点坐标。 我们的实验中仅采取红色停， 绿色行， 黄色为目标点的简单颜 色方案。 U 很大时直接识别为蓝色， U 很小时直接识别为黄色； V值 很大时直接识别为红色； V 值很小时直接识别为绿色。 识别出特定颜色后机器人可进行导航与运动控制。
机通讯传输温度数据。 硬件设计主要包括电源、 键盘、 温度测试与控 制电路以及串口通讯电路。
2.1 电源电路
因为单片机工作电源为+5V， 采用7805三端稳压片即可满足要 求。
2.2 键盘电路
系统采用拨码开关来控制， 软件延时10ms去抖动。 当拨码开关 值为0000 时， 则显示通道CH0 的温度值， 依此类推， 拨码开关值为 0001 时， 显示通道CH1 的温度值； 拨码开关值为0111 时， 显示通道 CH7的温度值； 而当拨码开关为1000时， 则为自动循环显示所有通 道的温度。
３ 、导航控制
如图2所示机器人的导航行为有漫游模式， 追踪模式和避障模 式3种， 模式之间存在行为抑制[4]， 高层行为可抑制低层行为。 视觉系 统未发现目标时， 机器人处于漫游模式； 漫游过程中， 视觉系统发现 目标后， 决策机构激活追踪模式， 并抑制漫游模式； 在追踪或漫游过 程中， 如果遇到障碍物， 则激活避障模式， 抑制其它模式。
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数控技术
频采集卡将三维的场景转换为平面图像并保存为二维的像素阵列， 然后根据图像处理算法识别目标 [3 ] 。 为提高抗干扰度， 本文采用 YUV 参数进行二值化处理。 RGB 值到YUV 值的转换公式为：
数字技术 与应用
tY = 0 tU = −0.2 R − 0.3G + 0.5B tV = 0.5R − 0.45G − 0.05B
3.3 避障模式
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问题。 另外单总线长度也不宜超过80米， 否则也会影响到数据的传 输。 在这种情况下我们可以采用分组的方式， 用单片机的多个I/O 来驱动多路DS18B20。 在实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/ O口线直接和电源相连， 起到上拉的作用。 控制电路主要作用是， 当温度超出这个设定值时， 同时控制继 电器带动加热器和制冷器， 对温度进行有效调节。 三极管作为驱动 继电器使用、 二极管起续流作用， 保护继电器。 图2为温度测试与控 制电路。
１ 、系统设计方案
在多点测温系统中， 传统的测温方法是将模拟信号远距离采样 进行AD转换， 而为了获得较高的测温精度， 就必须采用措施解决由 长线传输， 多点测量切换及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问 题。 采用数字温度芯片DS18B20测量温度， 输出信号全数字化。 便于 单片机处理及控制， 省去传统的测温方法的很多外围电路。 且该芯 片的物理化学性很稳定， 它能用做工业测温元件， 此元件线形较好。 在0—100摄氏度时， 最大线形偏差小于1摄氏度。 DS18B20的最大特 点之一采用了单总线的数据传输， 由数字温度计DS1820和微控制 器AT89C51 构成的温度测量装置, 它直接输出温度的数字信号,可 直接与计算机连接。 这样, 测温系统的结构就比较简单, 体积也不 大, 且由于AT89C51 可以带多个DSB1820, 因此可以非常容易实现 多点测量.轻松的组建传感器网络。 系统设计方案框图如图1 所示。
3.1 漫游模式
机器人未发现目标和障碍物时处于三个行为模式中等级最低 的漫游模式。 漫游过程中， 机器人一旦在周围环境中发现目标或障 碍物， 其即被相应的追踪或避障模式所抑制。
3.2 追踪模式
机器人确定目标物的位置， 并且探测到前进方向没有障碍物 时， 行为决策机构抑制漫游模式激活追踪模式。 此时， 行为决策机构 以机器人当前位置为起点向目标点导航。
数控技术
数字技术 与应用
基于 51 单片机的多点温度检测系统设计
程院莲
(广州番禺职业技术学院机械与电子系 广东广州 511483)
摘要： 多点温度检测系统由下位机和上位机两大部分组成。 下位机选用AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器为核心器件， 实现温度 的检测并提供标准RS232通信接口。 上位机实现数据处理与显示， 选用通用PC。 该系统可应用于在工业及民用常温多点监测场合， 如仓库测温、 空调系统的温度检测等领域。 关键词： 单片机 DS18B20 温度检测 单总线 中图分类号:TP274 文献标识码： A 文章编号： 1007-9416(2012)11-0008-02