目 录
第一章 绪 论... 2
1.1 本课题研究背景及意义... 2
1.2 国内外在该领域的研究现状... 2
1.3 主要研究工作内容... 4
第二章 系统总体方案设计... 6
2.1 系统设计要求... 6
2.2 总体设计方案... 6
2.2.1系统的构成及功能... 7
2.2.2 系统的工作原理... 8
第三章 系统硬件电路设计... 9
3.1 温度传感器的选择... 9
3.1.1 温度传感器的发展... 9
3.1.2 热敏电阻的特性... 11
3.2 测量模块的设计... 12
3.2.1测量模块的组成... 12
3.2.2 单片机控制系统设计... 14
3.2.3数据采集... 17
3.2.4 模拟基准回路设计... 18
3.2.5信号转换器的设计... 19
3.3 动态显示,时钟日历的设计... 20
3.3.1 键盘/显示器的接口的实现... 20
3.3.2时钟日历接口的实现... 23
3.4 IC接口电路的设计... 30
3.4.1 SLE4442芯片特点... 30
3.4.2 IC卡与MCS-51单片机的接口电路... 31
3.5本章小结... 32
第四章 系统软件设计... 32
4.1软件设计... 32
4.2 测量模块程序框图... 33
4.2.1数据采集子程序流程图... 34
4.2.2温度参数计算子程序流程框图... 35
4.4 本章小结... 39
第五章 误差分析... 40
5.1测量电路误差分析... 40
5.1.1 I/V转换电路的误差分析... 40
5.1.2 放大电路的误差分析... 41
5.1.3 数据采集的误差分析... 42
5.2 误差合成... 43
5.3 本章小结... 43
第六章 粮温监控系统的检验... 44
6.1 系统可靠性的检验... 44
6.2 系统测量精度的检验... 44
6.3 系统处理粮情事例... 44
6.4系统的综合评价... 45
6.5 本章小结... 45
致 谢... 46
附 录... 47
参 考 文 献... 56
第一章 绪 论
1.1 本课题研究背景及意义
粮食是关系国计民生的重要战略物资，吃饭始终是人类赖以生存和社会稳定的头等大事。粮食的储存和保管工作国家和各级政府都十分重视。在粮食储存和保管过程中温度对粮食有直接影响，稍有疏忽，温度过高，就会造成粮食发烧，给国家和人民造成巨大的经济损失。我国有13亿人口，九亿多农民，保持粮食生产和流通的稳定至关重要。
建国50多年来，粮食仓储和流通设施建设取得了很大成绩，粮食仓储规模比1949年的多750万吨，增加了二十多倍。目前，我国的粮食加工和存储单位一般采用大型的钢板仓或方仓储存原粮。这些储粮仓一般高约二十米，直径达十米以上。以往管理人员对这种大型粮仓仓内温度的检测非常困难，一种方法是把放有温度计的钢管插入粮食中，过几个小时，估计粮食温度与温度计标示的温度一致后，把钢管取出并马上读温度值，显然，这种测温手段不仅费工费时，而且误差较大，无法测量粮仓深处的温度。
近几年，适用于大型粮仓的检测设备有了很大一定发展但现有系统多采用分级式结构，由一台主机带数台分机组成。这些系统在安装时，一般把分机按在粮仓的上面，实践证明，这样做不仅给安装和维护带来不便，而且分机常因外界环境的恶劣而无法正常工作。另外，现有系统一般只是提供一个监视终端，因此不易实现粮食储运的自动化管理。
本系统就是为克服上述问题而设计的，并且提高了精确度和稳定性。因采用了集中式结构和夺路传送机制，所以施工和维护方便，成本低，而且易于进一步组网。
1.2 国内外在该领域的研究现状
粮食温度是能否保证粮食安全存储的重要指标之一，只有及时准确的测得粮食各层面的粮温数据，并根据监测的温度对粮食情况进行分析，采取措施，才能最大限度的减少粮食在存储过程中的损失。
粮温的测量方法分两类：温度计（梁探子）测量法，温度传感器测量法。
温度计（粮探子）测量法是将温度计放在特制的插杆中，将插杆插在粮堆的多个测温点上，保管人员定期将插杆拔出读数，确定粮温高低决定是否倒粮。实践证明，这种方法对安全储粮有一定作用，但由于温度计本身存在误差和人为因素，不仅测量速度慢精度低，人员劳动强度非常大，而且容易造成抽样不彻底，不能及时发现局部粮温过高，致使部分粮食发霉变质，继而引起大范围的坏粮情况，造成重大的经济损失。
温度传感器测量法应用在粮温检测系统中初期是以热电阻作为温度传感器件，利用电桥测量热电阻由于温度变化而产生的电压变化，通过毫伏表读数从而测得温度值，为粮食存储提供依据。虽然这种测量方法精度有所提高，但仍需个人工一点点地测量，效率低。随着电子器件制造技术的不断发展，有采样器，测温传感器，模/数转换器，报警器电源等几大部分组成的粮温检测系统产生了，它能集中对粮库各仓的每个监测点的粮温进行巡回检测，与以往相比，其检测速度和精度都有很大提高，并且大大减轻了保管员的劳动强度，但由于电阻传感器的灵敏度较低，致使粮温检测系统测量精度，系统可靠性性能还不够理想。
1990-1994年间，粮温检测系统又有了很大改善和提高，系统在布线上采用了矩阵式布线技术，简化了数据采集部分的线路；在传感器方面采用了半导体，热电偶等器件；在数据传输上采用了串行传输方式，从而节省了传输线，采用单板机进行数据处理，提高数据传输与检测速度 ，通过软硬件技术的结合，检测精度与可靠性较前期又有了很大提高。但温度传感器的线性度差，测量精度仍不理想。
近年来，随着单片机功能的日益强大和计算机的广泛应用，市场对粮食温度监控系统的准确性稳定性要求越来越高。为了满足市场需求，国内有关厂家研制出用温度传感器测得温度信号，单片机和计算机组成的粮食温度监测仪器，因各自配置不同，其测量精度及性能价格也不尽相同。
与国内相比，以美国加拿大为代表的产粮大国的粮食温度监控技术已经发展到了成熟的地步，高科技数字式温度产感器广泛应用于粮食温度监测系统。该传感器采用了半导体集成电路誉为控制器的最新技术，在一个管芯上集成了半导体温度测量芯片，数据信号转换芯片，计算机接口芯片，存储器芯片等多个功能模块。除了完成温度检测功能外，一些数字温度传感器还可以同时完成预知温度范围报警，多路A/D 转换，温度补偿等功能。由于数字温度传感器直接输出数字量从而解决了温度信号的长距离传输问题及传输过程中因干扰和衰减导致的精度降低问题。
由Analog Device 公司生产的AD7418 数字式温度传感器，集成了A/D 转换器，参考电源，采样保持器，多路开关及温度监控报警电路。温度敏感器件采用带隙式半导体温度传感器（Bandgap Temperature Sensor）,具有较好的稳定性和精度。该器件可以在片内将温度传感器的模拟量通过A/D 转换器转换成数字量。片内具有可预置的温度报警寄存器，可以通过外部程序控制来设定报警的上限温度和下限温度，当传感器温度超出该温度范围时，OTI引脚输出报警信号通知控制系统或直接用于控制。
National Semiconducor 公司生产的LM74数字式温度传感器，集成了带隙式温度传感器，Delta-Sigma型数模转换器，并具有SPI/Microwrite兼容总线接口。在传感器通电工作后，自动按一定速率对温度进行检测，并在片内寄存器中存储转换的温度值，可以在任意时刻读出传感器的温度值。LM74具有休眠模式，在休眠时消耗的电流不超过10uA，功率消耗低。LM74的数模转换器为12位外加符号位，因此在其有效工作范围内可以达到0.0625摄氏度的分辨率。由于采用了SPI/microwrite 兼容总线接口，可以将多个传感器挂接在总线上，通过片选信号对特定器件进行读写操作。
