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【摘要】介绍采用DS18B20为数字温度传感器的粮情监控系统的主要特点，温度采集器的主要组成原理，以及由DS18B20构成的粮情测控系统的总体框架，详细的介绍了DS18B20数字温度传感器的性能。今后采用DS18B20数字温度传感器的粮情测控系统将会得到越来越广泛的应用。
【关键词】粮情监控系统;DS18B20温度传感器;单片机
0.引言
目前世界范围内的计算机与微电子技术已经得到迅速发展和广泛的应用,我国的粮食仓库的管理领域的发展也与计算机与微电子技术的应用推广及研究工作紧密结合。当前我国一些大中型粮食仓库相继配备了计算机粮情检测系统。粮情监控由最原始的手工测试发展为计算机自动检测，测试内容也由基本参数(温度、湿度)扩展到了到多项参数(温度、湿度、水分、虫情等)的测试，分析利用计算机软件的综合分析，并利用先进的计算机通讯方式将单点测试连接成网络形式，形成了目前安全可靠的粮情监控系统。其中粮情温度测控技术是科学保粮的关键技术之一，在所有的粮情测控系统中，既有传统的热敏电阻、PN结构组成的粮情测控系统,又有一批采用纯数字温度探头DS18B20组成的粮情测控系统。经过几年的运行和比較，采用DS18B20的粮情测控系统由于具有精度高、可靠性好，简单明了等优点，成为粮情测控系统的主要应用的温度传感器。笔者主要介绍了目前我的粮情监控系统的整体设计情况以及DS18B20温度传感器在其中的使用情况。
1.系统主要结构介绍
粮情监控系统由硬件和软件组成，硬件系统一般分为三级，第一级由RS-485通讯模块构成的上位主机通信主机分布在微机室，一端直接与上位工控微机相连，另一端通过通讯电缆连接若干分机：第二级分机安装在粮仓，每台分机以AT89C52单片机为核心、附加RS-485通讯模块和转换模块组成，每台分机连接若干分线器(采集器)；第三级为分线器，分线器是以电子模拟开关为核心的采集器，每个分线器连接若干测温、测湿等电缆，电缆的末端是各种相应的传感器。硬件系统采用这种三级结构，用线少、维护简单、工作稳定。
目前国际上已经设计出了许多适合于粮情监控系统的软件：国外先进的控制系统及各工控软件厂商推出了许多组态软件，如西屋的WDPF, Honywell的TDC-3000, Foxboro的Spectrum, Wonderware的Intouch, Interllution的Fix、研华的Genie等；国内有华富计算机公司的ControX2000(开物)、亚控的Kingview(组态王)等。
2.粮情监控系统的主要功能
计算机粮情监控系统的最初使用是在上世纪八十年代中期，经过了近30年间的改进和升级，功能已经由最初的温度、湿度等的机械测量进步为智能化管理与控制。目前一般使用的计算机粮情监控系统主要由以下几个功能来组成。
2.1人工检测
粮库管理人员通过监控系统软件中菜单人工的选择需要进行的检测。人工检测中分为全库检测、单仓检测和单点检测。
2.2自动检测
根据实际情况与需要设定检测间隔时间，实现系统对粮仓的自动温湿度检测，并且每次检测的数据均存入数据库。
2.3设备自查
对系统所配里的分机与通讯控制总站之间硬件通讯连接上的检查，以确保通讯无故障。
2.4通风
机械通风完成对风机的控制，以调节粮仓的温湿度。
2.5粮情分析
是通过对各粮仓历史测量温度数据的表格显示、曲线进行科学的分析，并且显示该仓粮情是否处于正常状态，是否需要采取相应措施来保持粮仓的温度与湿度。这是粮情监控系统中很重要的一点功能。
2.6打印报表
通过主机与打印机的连接可实现对历史测量温度的打印输出，形成书面资料进行存档。
2.7系统布局
系统布局中包括了整体布局和单仓布局。整体布局提供整个粮库各仓的空间位置分布和检测系统中分机控制各仓的分布情况；单仓布局给出单个粮仓内测温电缆和测温点在该仓内的分布。管理人员在控制室中通过计算机就可了解粮库的粮仓分布和测温系统配置。
3.数字温度传感器DS18B20在粮情监控系统中的应用
DS18B20是美国DALLAS公司的一线制数字温度传感器，该器件采用TO-92封装,其中VDD为电源电压,GDN为地,DQ为命令,数据线,(DS18B20还有其它封装形式在此不做介绍)。
每个器件内部都有一个64位的唯一序号,该器件在内部完成温度的转换,其精度和一致性得到了很好的保证,通过DALLAS公司独有的一线制协议格式,可以向DS18B20发送转换命令,也可以读出转换结果,温度转换结果不存在模拟量,均为数字形式DS18B20组成的温度采集系统,不需要外部的模拟信号的放大和A/D转换,从而有效的克服了传统的热电阻或PN结构组成的温度采集系统的弊端,使得采用DS18B20组成的温度采集系统将会成为粮情测控系统的主流传感器。
DS18B20主要技术参数
工作电压：3.0—3.5V
温度范围：-55℃—+125℃
温度精度：<±0.5℃(-10℃—85℃范围内)
转换精度:可选9-12位
温度转换时间:<750ms(12位精度时) DS18B20构成框图
每个DS18B20都有一个唯一的序号，使得可以将多个DS18B20连接在一条线上工作，单片机可以通过DQ端发送各种命令，只有被选中ROM序号的DS18B20才能响应和工作。电源可以由外部提供，也可由DQ端提供的寄生电源进行工作，当采用多个DS18B20连接在一条数据线上时，采用外部供电方式，转换速度快，稳定可靠，建议采用该方式。
在我国多种粮情监控系统的温度传感器中DS18B20是比较普遍的选择，之所以如此普遍是基于如下原因考虑。
3.1成本低
目前一支DS18B20传感器只需要五到六元人民币。
3.2结构简单
由于DS18B20是单总线器件，一条总线上可以挂接几十个DS18B20，因此，与模拟传感器相比，可以大大减少接线的数量，降低系统的复杂度，减少工程的施工量。
3.3故障率低、抵干扰能力强
由于引线的减少，使得系统接口大为简化，给系统的调试带来方便：同时，由于DS18B20是全数字元器件，故障率很低，抗干扰性强，因此，减少了系统的日常维护工作。
4.结束语
采用DS18B20的数字式粮情测控系统已经在我国多个省市粮库中使用，经过多年的运行跟踪调查结果表明，该系统稳定可靠，测温精确度高，整套系统在运行中无论是软件或硬件的故障出现较少，这些是模拟系统所不具备的优点，采用DS18B20的数字式粮情测控系统必将成为今后粮情测控主导系统。■
【参考文献】
［１］曾伟一.国家粮库粮情系统的设计与实现，2004，四川大学工程硕士学位论文．
［２］张剑．国内粮情现状和发展．电子产品世界，2000，5(2)：43-48．
［３］林其斌．实用多点测温系统及其在粮仓温度监测中的应用．安徽农业大学学报，2000，27(3)：285-287．
［４］罗慧滋．数字温度传感器DS18B20在粮情测控系统中的应用．2004，5：29-30．
【关键词】粮情监控系统;DS18B20温度传感器;单片机
0.引言
目前世界范围内的计算机与微电子技术已经得到迅速发展和广泛的应用,我国的粮食仓库的管理领域的发展也与计算机与微电子技术的应用推广及研究工作紧密结合。当前我国一些大中型粮食仓库相继配备了计算机粮情检测系统。粮情监控由最原始的手工测试发展为计算机自动检测，测试内容也由基本参数(温度、湿度)扩展到了到多项参数(温度、湿度、水分、虫情等)的测试，分析利用计算机软件的综合分析，并利用先进的计算机通讯方式将单点测试连接成网络形式，形成了目前安全可靠的粮情监控系统。其中粮情温度测控技术是科学保粮的关键技术之一，在所有的粮情测控系统中，既有传统的热敏电阻、PN结构组成的粮情测控系统,又有一批采用纯数字温度探头DS18B20组成的粮情测控系统。经过几年的运行和比較，采用DS18B20的粮情测控系统由于具有精度高、可靠性好，简单明了等优点，成为粮情测控系统的主要应用的温度传感器。笔者主要介绍了目前我的粮情监控系统的整体设计情况以及DS18B20温度传感器在其中的使用情况。
1.系统主要结构介绍
粮情监控系统由硬件和软件组成，硬件系统一般分为三级，第一级由RS-485通讯模块构成的上位主机通信主机分布在微机室，一端直接与上位工控微机相连，另一端通过通讯电缆连接若干分机：第二级分机安装在粮仓，每台分机以AT89C52单片机为核心、附加RS-485通讯模块和转换模块组成，每台分机连接若干分线器(采集器)；第三级为分线器，分线器是以电子模拟开关为核心的采集器，每个分线器连接若干测温、测湿等电缆，电缆的末端是各种相应的传感器。硬件系统采用这种三级结构，用线少、维护简单、工作稳定。
目前国际上已经设计出了许多适合于粮情监控系统的软件：国外先进的控制系统及各工控软件厂商推出了许多组态软件，如西屋的WDPF, Honywell的TDC-3000, Foxboro的Spectrum, Wonderware的Intouch, Interllution的Fix、研华的Genie等；国内有华富计算机公司的ControX2000(开物)、亚控的Kingview(组态王)等。
2.粮情监控系统的主要功能
计算机粮情监控系统的最初使用是在上世纪八十年代中期，经过了近30年间的改进和升级，功能已经由最初的温度、湿度等的机械测量进步为智能化管理与控制。目前一般使用的计算机粮情监控系统主要由以下几个功能来组成。
2.1人工检测
粮库管理人员通过监控系统软件中菜单人工的选择需要进行的检测。人工检测中分为全库检测、单仓检测和单点检测。
2.2自动检测
根据实际情况与需要设定检测间隔时间，实现系统对粮仓的自动温湿度检测，并且每次检测的数据均存入数据库。
2.3设备自查
对系统所配里的分机与通讯控制总站之间硬件通讯连接上的检查，以确保通讯无故障。
2.4通风
机械通风完成对风机的控制，以调节粮仓的温湿度。
2.5粮情分析
是通过对各粮仓历史测量温度数据的表格显示、曲线进行科学的分析，并且显示该仓粮情是否处于正常状态，是否需要采取相应措施来保持粮仓的温度与湿度。这是粮情监控系统中很重要的一点功能。
2.6打印报表
通过主机与打印机的连接可实现对历史测量温度的打印输出，形成书面资料进行存档。
2.7系统布局
系统布局中包括了整体布局和单仓布局。整体布局提供整个粮库各仓的空间位置分布和检测系统中分机控制各仓的分布情况；单仓布局给出单个粮仓内测温电缆和测温点在该仓内的分布。管理人员在控制室中通过计算机就可了解粮库的粮仓分布和测温系统配置。
3.数字温度传感器DS18B20在粮情监控系统中的应用
DS18B20是美国DALLAS公司的一线制数字温度传感器，该器件采用TO-92封装,其中VDD为电源电压,GDN为地,DQ为命令,数据线,(DS18B20还有其它封装形式在此不做介绍)。
每个器件内部都有一个64位的唯一序号,该器件在内部完成温度的转换,其精度和一致性得到了很好的保证,通过DALLAS公司独有的一线制协议格式,可以向DS18B20发送转换命令,也可以读出转换结果,温度转换结果不存在模拟量,均为数字形式DS18B20组成的温度采集系统,不需要外部的模拟信号的放大和A/D转换,从而有效的克服了传统的热电阻或PN结构组成的温度采集系统的弊端,使得采用DS18B20组成的温度采集系统将会成为粮情测控系统的主流传感器。
DS18B20主要技术参数
工作电压：3.0—3.5V
温度范围：-55℃—+125℃
温度精度：<±0.5℃(-10℃—85℃范围内)
转换精度:可选9-12位
温度转换时间:<750ms(12位精度时) DS18B20构成框图
每个DS18B20都有一个唯一的序号，使得可以将多个DS18B20连接在一条线上工作，单片机可以通过DQ端发送各种命令，只有被选中ROM序号的DS18B20才能响应和工作。电源可以由外部提供，也可由DQ端提供的寄生电源进行工作，当采用多个DS18B20连接在一条数据线上时，采用外部供电方式，转换速度快，稳定可靠，建议采用该方式。
在我国多种粮情监控系统的温度传感器中DS18B20是比较普遍的选择，之所以如此普遍是基于如下原因考虑。
3.1成本低
目前一支DS18B20传感器只需要五到六元人民币。
3.2结构简单
由于DS18B20是单总线器件，一条总线上可以挂接几十个DS18B20，因此，与模拟传感器相比，可以大大减少接线的数量，降低系统的复杂度，减少工程的施工量。
3.3故障率低、抵干扰能力强
由于引线的减少，使得系统接口大为简化，给系统的调试带来方便：同时，由于DS18B20是全数字元器件，故障率很低，抗干扰性强，因此，减少了系统的日常维护工作。
4.结束语
采用DS18B20的数字式粮情测控系统已经在我国多个省市粮库中使用，经过多年的运行跟踪调查结果表明，该系统稳定可靠，测温精确度高，整套系统在运行中无论是软件或硬件的故障出现较少，这些是模拟系统所不具备的优点，采用DS18B20的数字式粮情测控系统必将成为今后粮情测控主导系统。■
【参考文献】
［１］曾伟一.国家粮库粮情系统的设计与实现，2004，四川大学工程硕士学位论文．
［２］张剑．国内粮情现状和发展．电子产品世界，2000，5(2)：43-48．
［３］林其斌．实用多点测温系统及其在粮仓温度监测中的应用．安徽农业大学学报，2000，27(3)：285-287．
［４］罗慧滋．数字温度传感器DS18B20在粮情测控系统中的应用．2004，5：29-30．