伍立坤

摘 要：現(xiàn)代倉儲對防潮、防火、防腐、防爆等要求越來越高，傳統(tǒng)的倉儲監(jiān)測需要大量人工檢測進行，效率低、準確性不足、檢測不夠及時。文章提出了基于單片機的倉儲自動監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建思想，并就系統(tǒng)的設(shè)計進行了淺要的分析，可供倉儲自動監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建參考應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：單片機；倉儲監(jiān)控；系統(tǒng)設(shè)計

引言

在現(xiàn)代經(jīng)濟飛速發(fā)展的背景下，大量物資需要儲備于倉庫之中。倉儲環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測，是保障物資倉儲質(zhì)量的重要工作，直接關(guān)系著儲備物資的使用效能和安全性。在傳統(tǒng)的倉儲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中，通常采用濕度表、溫度表等測試工具進行人工檢測，以獲取庫房溫度、濕度、通風狀況等相關(guān)參數(shù)。但這種人工檢測的方法費時費力、及時性遠遠不足，且存在較大的誤差，甚至因人為原因造成質(zhì)量安全問題。單片機技術(shù)集成度高、成本低、功能強，與現(xiàn)代儀器儀表等技術(shù)結(jié)合，能有效的提升倉儲監(jiān)控水平，應(yīng)用單片機構(gòu)建倉儲自動監(jiān)控系統(tǒng)具有極高的經(jīng)濟價值和社會價值，能很好的滿足倉儲生產(chǎn)的需要。

1 方案分析

1.1 設(shè)計需求

某食品加工企業(yè)大型倉庫主要應(yīng)用于儲存小麥，目前采用人工檢測的方法，利用溫度計、濕度計進行溫度和濕度的檢測，但這種人工檢測的方法在檢測深度和準確度上存在很大的不足，經(jīng)常造成小麥腐爛、發(fā)霉、蟲害等現(xiàn)象，同時還會耗費大量人工，急需對提升檢測深度和準確度，提高檢測效率和及時性。本方案擬利用單片機和相關(guān)傳感器，構(gòu)建智能監(jiān)控系統(tǒng)，以滿足該企業(yè)倉儲監(jiān)控的需要。本方案主要針對溫度、濕度進行檢測，滿足溫度、濕度的顯示和報警功能。溫度檢測范圍為-10℃～15℃，檢測精度±0.5℃濕度檢測范圍為10%RH～65%RH，檢測精度±1%RH。

1.2 溫度傳感器的選擇

溫度傳感器有熱電阻溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器兩類。熱電阻溫度傳感器利用電阻作為測量溫元件，具有精度高溫量范圍大的特點，不過價格較高且容易被污染；數(shù)字溫度傳感器利用單片集成，具有成本低、精度高、無需線性化電路的特點。文章擬選用ANALOG DEVICES公司生產(chǎn)的AD590作為溫度傳感器，該傳感器非線形誤差為±0.3℃，測溫范圍在-55℃～+150℃之間，具有高精度、傳輸距離遠、不易損壞的優(yōu)點，能很好的滿足本方案的要求。

1.3 溫度傳感器的選擇

濕度傳感器有開關(guān)傳感器和電容傳感器可供選擇。如HOS-201濕敏傳感器即為開關(guān)傳感器，其監(jiān)測范圍為0RH～100%RH，工作溫度在0～50℃之間，不過這類傳感器無法在寬頻帶范圍內(nèi)檢測濕度。電容傳感器如HS1101，這類傳感器利用電容器件電容量大小的變化進行濕度檢測，具有響應(yīng)迅速、可靠性高等優(yōu)點，但其誤差有可能大于1%RH。雖然在檢測精度上，HOS-201更能滿足本方案需要，但HOS-201在工作溫度處于0～50℃之間才有較好的效果，充分考慮本方案的檢測精度要求和工作環(huán)境溫度范圍，小于±2%RH的檢測精度通過控制檢測范圍能滿足本方案的需要，為此本方案采用HS1101濕度傳感器。

1.4 信號通道結(jié)構(gòu)選擇

本方案需要對點溫度、濕度信號進行采集傳輸，在信號通道結(jié)構(gòu)方面，有多路并行模擬輸入和多路分時模擬輸入兩大類。多路并行模擬輸入可以根據(jù)不同的測量要求構(gòu)建信號模擬量輸入通道，并根據(jù)各通道的特點獨立編程，每一路信號采用單獨的采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器，通過專用接口與單片機連接。多路分時模擬輸入利用多路切換器進行不同采集單元信號輸入之間的切換，各路信號共用一個采集保持器、一個A/D轉(zhuǎn)換器，通過同一接口與單片機連接。多路并行模擬輸入硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件成本較高，但處理速度較快，軟件實現(xiàn)容易；多路分時模擬輸入硬件結(jié)構(gòu)簡單，硬件成本較低，不過處理速度稍慢且軟件實現(xiàn)復(fù)雜。考慮本方案實際需要，采用多路分時信號模擬傳輸系統(tǒng)能滿足處理速度的要求，其硬件結(jié)構(gòu)更為簡單成本較低，因此選用多路分時信號模擬輸入結(jié)構(gòu)。

2 系統(tǒng)設(shè)計

本方案基本設(shè)計思想是利用溫度、濕度傳感器對倉庫多點溫度、濕度進行采集，利用單片機的高敏感性和可控性進行溫度、濕度數(shù)據(jù)的分析，做出相應(yīng)的反應(yīng)和動作。其基本硬件結(jié)構(gòu)如下：

2.1 信號采集系統(tǒng)

信號采集系統(tǒng)包括溫度采集系統(tǒng)和濕度采集系統(tǒng)。溫度采集系統(tǒng)采用AD590做為溫度傳感器，該傳感器使用5V直流電源供電，本系統(tǒng)共設(shè)24路溫度信號采集，利用CD4051多路開關(guān)進行多路分時模擬切換。濕度傳感器采用HS1101，本系統(tǒng)共設(shè)24路濕度信號采集，利用CD4051多路開關(guān)進行多路分時模擬切換。

2.2 多路開關(guān)

本系統(tǒng)采用CD4051作為多路開關(guān)，起到將多個模擬量輸入信道通過一個公共模擬輸入端分時切換輸入單片機的作用。由于本系統(tǒng)分為溫度和濕度采集兩類信號的采集，因此需要分別采用CD4051，對溫度和濕度兩個信號模擬量進行提取?？紤]CD4051只有8個通道，因此需要分別為溫度采集和濕度采集各設(shè)置3個CD4051進行擴展，分別擴展為24路通道，以滿足本系統(tǒng)的需要。

2.3 A/D轉(zhuǎn)換

A/D轉(zhuǎn)換主要將溫度、溫度檢測電路所檢測到的溫度、濕度模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳輸至單片機處理的作用。本系統(tǒng)采用MC14433作為A/D轉(zhuǎn)換器，采用5V電源供電，采用動態(tài)分時輸出的方法，通過單片機P1口直接與單片機相連。

2.4 單片機及其它電路

單片機是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和控制核心，本系統(tǒng)采用AT89C51單片機，該單片機具有32個I/O接口，2個16位定時計數(shù)器，并內(nèi)置4k字節(jié)FLASH閃存器和時鐘電路，能滿足本系統(tǒng)的需要。其它電路包括鍵盤電路、LED顯示電路和報警電路，其中鍵盤電路負責溫度、濕度設(shè)定值的輸入和修改，LED顯示電路負責溫度、濕度設(shè)定值和檢測值的顯示，報警電路負責溫度、濕度超限時的報警，采用蜂鳴器和閃光報警兩種方式協(xié)同進行。

2.5 軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件包括鍵盤掃描、鍵碼識別、溫濕度顯示、溫濕度采樣、超限報警幾個部分?？紤]溫度和濕度的變化具有連續(xù)性和平穩(wěn)性，軟件系統(tǒng)采用分段定值濾波算法來所檢測到的溫度值和濕度值，以避免突發(fā)性干擾造成檢測值波動過大導(dǎo)致誤報警現(xiàn)象，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。整個軟件系統(tǒng)工作流程按溫濕度檢測——溫濕度數(shù)據(jù)處理——鍵盤查詢——數(shù)據(jù)顯示進行。系統(tǒng)工作時，首先讀取傳感器檢測的溫濕度數(shù)據(jù)，與溫濕度預(yù)設(shè)置進行對比，當超出設(shè)定范圍時利用聲光報警器發(fā)出報警動作。

3 結(jié)束語

利用單片機構(gòu)建倉儲自動監(jiān)控系統(tǒng)，能有效提高監(jiān)控效率和準確度，降低人工投入。由于篇幅原因，本系統(tǒng)僅針對溫度、濕度信號的采集和超限報警進行了構(gòu)建。在實際應(yīng)用中，還可以進一步加入通風系統(tǒng)、排濕系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)等，利用單片機進行溫度、濕度的控制，當溫度、濕度超限時自動啟動相應(yīng)系統(tǒng)進行處理，能進一步提高倉儲質(zhì)量。

參考文獻

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