【正文】 算機(jī)等部分 組成。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能完備，具有數(shù)據(jù)采集無線傳輸和顯示功能，系統(tǒng)具有操作簡單、工作可靠、人機(jī)交互界面友好、自動(dòng)化程度高。 Distributed system。 在越來越多的場合下，單機(jī)本地化的測試系統(tǒng)已不能滿足用戶的要求，由此發(fā)展出了分布式遠(yuǎn)程測試系統(tǒng)，其中心思想是 分布式的采集，集中化的分析管理，共享的數(shù)據(jù)資源 。這種分散化的控制方式能改善控制的可靠性，不會(huì)由于計(jì)算機(jī)的故障而使整個(gè)系統(tǒng)失去控制。而采用無線傳輸技術(shù)當(dāng)然是 一個(gè)不錯(cuò)的選擇，有利地解決了這些問題，并且還有高網(wǎng)絡(luò)容量、高實(shí)時(shí)性、低功耗等優(yōu)點(diǎn) 。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機(jī)更是起到了不可替代的 核心作用。 上位機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，通過下載線傳輸給接收的單片機(jī)，再通過 NRF905 無線模塊傳送至現(xiàn)場，完成上位機(jī)的監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，同時(shí)上位機(jī)還可以記錄下溫度變化的歷史曲線和實(shí)時(shí)曲線。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試表明，該系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集精度高、數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確、很好地實(shí)現(xiàn)了 電烤箱溫度的 數(shù)據(jù)采集和控制 功能。 設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 主要 完成 以下工作 ： A、 設(shè)計(jì) 溫度測量和 A/D轉(zhuǎn)換電路 ； B、 設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示電路； C、 完成 NRF905 無線模塊的編程和應(yīng)用； D、 設(shè)計(jì)電器開關(guān)電路，用于控制電烤箱的開關(guān)來控制電烤箱的溫度； E、 設(shè)計(jì)高溫報(bào)警電路； F、 設(shè)計(jì)電源轉(zhuǎn)換電路，將 +5V 電源轉(zhuǎn)換為 + 電源供 NRF905 無線傳輸模塊使用； G、 設(shè)計(jì)上位機(jī)界面，并完成上位機(jī)的編程； H、 設(shè)計(jì)主程序，對單片機(jī) STC89C52 進(jìn)行編程，完成最終控制功能。 現(xiàn)場溫度傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路后 ，經(jīng)放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)化， 送入單片機(jī)，并在其控制下完成存儲(chǔ)等工作 。 單片機(jī)通過串行接口引腳外接無線數(shù)傳溫度傳感器1信號(hào)調(diào)理電路單片機(jī)STC 89 C 52無線數(shù)據(jù)傳送模塊單片機(jī)STC 89 C 52顯示模塊無線數(shù)據(jù)傳送模塊計(jì)算機(jī)電烤箱 1溫度傳感器2信號(hào)調(diào)理電路單片機(jī)STC 89 C 52無線數(shù)據(jù)傳送模塊顯示模塊電烤箱 2溫度傳感器N信號(hào)調(diào)理電路單片機(jī)STC 89 C 52無線數(shù)據(jù)傳送模塊顯示模塊電烤箱 3基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 模塊的發(fā)送和接收單元 ， 通過 MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片接計(jì)算機(jī)的 USB接口 。 本系統(tǒng)選用的是nRF905， 三頻段收發(fā)合一，工作頻率為國際通用的 ISM頻段 433/868/915MHz GMSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合采用 DSS+PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好靈敏度高，達(dá)到 100dBm低工作電壓（ ），功耗小，待機(jī)狀態(tài)僅為 1uA，可滿足低功耗設(shè)備的要求最大發(fā)射功率達(dá) +10dBm具有多個(gè)頻道 (最多 170個(gè)以上 )，特別滿足需要多信道工作的特殊場合工作速率最高可達(dá) （僅 10個(gè)），基本無需調(diào)試由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計(jì)，使用無需申請?jiān)S可證，開闊地的使用距離與具體使用環(huán)境及元件參數(shù)有關(guān) ,最遠(yuǎn)可達(dá) 1000米。 溫度采集 單片機(jī)溫度轉(zhuǎn)換 STC89C52 nRF905 發(fā)送 /接收數(shù)據(jù) 溫度控制 參數(shù)調(diào)節(jié) 高溫報(bào)警 圖 22子站總體框架圖 電烤箱 溫度顯示 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 2021） 5 圖為系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，用 溫度傳感器 DS18B20 直接 采集電烤箱溫度， 采集到的數(shù)據(jù)傳送給 單片機(jī) STC89C52，后用 nRF905 無線發(fā)射模塊發(fā)送出去，控制端同樣采用 nRF905 模塊接收數(shù)據(jù)同時(shí)傳給單片機(jī)，單片機(jī)用控制繼電器的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對電烤箱溫度的 PID 控制和高溫報(bào)警等功能，采用 VB 進(jìn)行分布式電烤箱溫度控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) ， 從而達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。 圖 31 STC89C52單片機(jī)部分電路結(jié)構(gòu)圖 STC89C52 單片機(jī)內(nèi)部主要包括累加器 ACC(有時(shí)也簡稱為 A)、程序狀態(tài)字PSW、地址指示器 DPTR、只讀存儲(chǔ)器 ROM、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM、寄存器、并行 I/O 接口 P0~P定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串行 I/O 接口以及定時(shí)控制邏輯電路等。 對于微型計(jì)算機(jī)而言，復(fù)位 RESET 是一項(xiàng)很重要的歸零調(diào)整操作。當(dāng)系 統(tǒng)復(fù)位時(shí)， CPU內(nèi)部寄存器將回歸初始狀態(tài)。 本 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的測溫電路主要由橋式測溫電路和 A/D轉(zhuǎn)換器組成，橋式測溫電路主要由熱電阻 PT100構(gòu)成，而 A/D轉(zhuǎn)換器則由內(nèi)置運(yùn)算放大器的 AD7705為主要器件構(gòu)成。 測溫原理：電路采用 TL431和電位器 VR1調(diào)節(jié)產(chǎn)生 ；采用 RR VR Pt100構(gòu)成測量電橋（其中 R1＝ R2， VR2為 100Ω精密電阻），當(dāng) Pt100的電阻值和 VR2的電阻值不相等時(shí)，電橋輸出一個(gè) mV級的壓差信號(hào)，這個(gè)壓差信號(hào)經(jīng)過運(yùn)放 LM324放大后輸出期望大小的電壓信號(hào)，該信號(hào)可直接連 AD轉(zhuǎn)換芯片。 由于 A／ D轉(zhuǎn)換器的滿量程輸出電壓為 5V，轉(zhuǎn)換數(shù)字為 FFFFH，對應(yīng)為 65535 kg的重量。在該種連接方式下，對AD7705 的數(shù)據(jù)的讀取可按 51 系列單片機(jī)串行口的工作方式 0 完成 設(shè)計(jì) 。系統(tǒng)增益： 128。 P口全為 1,LED全亮，要編程控制。當(dāng)切換速度足夠快時(shí)，由于人眼的“視覺暫留”現(xiàn)象，視覺效果將是六個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示，選通信號(hào)的時(shí)序關(guān) 系如圖所示。簡單地說就集電極和發(fā)射極相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，基極是控制端，基極給高電平是，開關(guān)是斷開基極給低電平時(shí)，開關(guān)合上 。 nRF905為 32腳 QFN封裝，其管腳的定義與功能如表 31所示。在節(jié)能模式下，可以進(jìn)行 SPI編程。因此中間有很長的時(shí)間空閑，這很有利于節(jié)能。當(dāng)發(fā)送過程完成后， DR引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。在掉電模式下， nRF905的工作電流最小，一般為 2． 5 A。 nRF905在待機(jī)模式下的工作電流，跟外部晶體振蕩器的頻率有關(guān)。 當(dāng)晶體管基極被輸入低電平時(shí)，晶體管截止，繼電器線圈斷電，觸點(diǎn) RL1 斷開。二極管反向續(xù)流，抑制浪涌，一般選 4148 即可 。 AMS1117系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計(jì)用于提供 1A輸出電流且工作壓差可低至 1V。 AMS1117 應(yīng)用 ： 高效線性穩(wěn)壓器 、 后置穩(wěn)壓器，用于交換式電源 5V 至 線性穩(wěn)壓器 、 電池充電器 、 有源 SCSI 終端 、 筆記本電源管理 、 電池供電設(shè)備 。 因此 ， 主站收到應(yīng)答信號(hào)后發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)命令 ， 并 且接收該子站發(fā)送來的數(shù)據(jù) 。 系 統(tǒng) 初 始 化與 子 站 通 信 ？握 手 ?有 數(shù) 據(jù) ？回 答 ？發(fā) 送 握 手 協(xié) 議發(fā) 送 應(yīng) 答 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 數(shù) 據(jù)YYYNNNYN開 始 圖 41 主站程序 程序流程圖 子站 主程序的設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)搭載完畢，軟件要將硬件系統(tǒng)能按要求達(dá)到預(yù)定控制要求，即分別完成以下控制步驟： A、 通過溫度傳感器檢測溫度信號(hào)， 經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換 并傳送給單片機(jī)； 基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 B、 單片機(jī)接收溫度信號(hào)，通過 NRF905無線模塊發(fā)送出去，并在數(shù)碼管上顯示溫度值； C、 無線接收端接受溫度數(shù)據(jù)，上傳給單片機(jī)，并通過數(shù)碼管顯示； D、 機(jī)接受單片機(jī)信息，發(fā)出控制信號(hào)； E、 單片機(jī)接收上位機(jī)信號(hào)，發(fā)出信號(hào)控制繼電器，從而控制電烤箱溫度。 就 AD7705 的設(shè)置寄存器、時(shí)鐘寄存器、數(shù)據(jù)寄存器的讀／寫操作過程而言，必須首先對通信寄存器寫入相應(yīng)的代碼，指明操作對象和操作類型，然后才能對其進(jìn)行操作．系統(tǒng)上電后， CPU 可先通過寫入 32BIT 的 “1” 對 AD7705 進(jìn)行軟件復(fù)位，然后再對 AD7705 兩個(gè)通道初始化．本模塊初始化包括：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，寫時(shí)鐘寄基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 存器時(shí)指明 AD7705 的主頻 為 ，設(shè)置輸出更新率為 50Hz；設(shè)置增益 為 128，單 極性工作方式， 自校準(zhǔn)及非濾波同步 ，啟動(dòng)某通道自 校正后進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 。 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 2021） 17 部分程序如下： /寫 AD7705 函數(shù) void writetoreg7705(uchar dat) { uchar i。 /*為產(chǎn)生時(shí)鐘上升沿做準(zhǔn)備 */ DOUT7705=(bit)(datamp。 /*左移一位以便取最高位為當(dāng)前數(shù)據(jù)位 */ CLK7705=1 _nop_()。 tmp=0。 /*轉(zhuǎn)換完成否 ， =0 則表示完成 */ for(i=0。 _nop_()。 _nop_()。 基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 _nop_()。 /*數(shù)據(jù)組裝成字節(jié) */ } ADH_1=tmp。i++) /*讀低字節(jié) 8 位 */ { tmp=1。 _nop_()。 _nop_()。 cc=DIN7705。 /*低字節(jié)送存相應(yīng)通道相應(yīng)單元 */ } 無線模塊 nRF905 的程序沒計(jì) 無線模塊 nRF905的程序沒計(jì)是本 系統(tǒng)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，首先是對 nRF905模塊進(jìn)行初始配置，配置完成后按需要編寫用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收程序。 nRF905發(fā)送模式工作過程如下： A． 當(dāng) P89V51RB2發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將接收設(shè)備地址和所要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過 SPI接口寫入 nRF905， SPI傳輸速率由初始化設(shè)置。 E． 當(dāng) TRX_CE引腳被設(shè)置為低時(shí)， nRF905結(jié)束發(fā)送模式，并進(jìn)入 standby模式。 d、 數(shù)據(jù)接收完畢后， nRF905 DR 和 AM 引腳復(fù)位并準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)工作模式。 TXEN=1。 基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 Delay(1)。 // Write config mand 寫放配置命令 for (i=0。 // Disable Spi } //初始化 nRF905 狀態(tài) void nRF905Init(void) { CSN=1。 // Init AM for input CD=0。 // set radio in Rx mode 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì) 數(shù)碼管顯示流程圖如 圖 46所示： 圖 46 數(shù)碼管顯示程序流程圖 初始化數(shù)碼管 按位顯示數(shù)值 返回 溫度值分離 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 2021） 21 數(shù)碼管顯示程序如下所示： void disdignit() { char i。 led0=0。 led1=0。 led2=0。 led3=0。 上位機(jī)程序的設(shè)計(jì) 上位機(jī)是應(yīng)用 VB 進(jìn)行編寫的，它把下位機(jī)傳送上 來是兩字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼顯示出來。 的 MSComm 通信控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通信命令的接口，它允許建立串口連接，可以連接到其他通信設(shè)備（如 Modem）．還可以發(fā)送命令、進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應(yīng)在通信過程中可能發(fā)生的各種錯(cuò)誤和事件，從而可以用它創(chuàng)建全雙工 、事件驅(qū)動(dòng)的、高效實(shí)用的通信程序 。查看原來的數(shù)據(jù)的原理也是這樣的 ,不同的地方就是 ,數(shù)據(jù)是從文件中來 ,同樣的也是將多個(gè)數(shù)據(jù)分成一個(gè)一個(gè)的 ,然后這一個(gè)數(shù)據(jù)的大小就是畫圖的某一個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo) ,橫坐標(biāo)同樣為數(shù)據(jù)的序號(hào) ,再將這些點(diǎn)用線連起來就是曲線圖。 在上位機(jī) VB 程序的編寫中，最重要的是串口的初始化程序和接收觸發(fā)程序的設(shè)計(jì)。程序中還編寫了錯(cuò)誤處理程序，當(dāng)串口被占用時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)去執(zhí)行 err 程序，出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)。 為了在 VB 界面能夠顯示當(dāng)前的溫度值，需要將采集的兩字節(jié)溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制測量數(shù)據(jù)。 部分程序設(shè)計(jì)如下： If Msmb = 4800 Then = 4800,N,8,1 39。打開串口 Option1(3).Caption = 關(guān)閉串口 = True Else Option1(3).Caption = 打開串口 = False = False End If End If End Sub Private Sub MSComm1_OnComm() 39。0x22 對應(yīng) ASII 碼溫度正值 If b = 17 Then signtemper2 = 零下 39。) Get 11, , recoda$ 39。 月 39。 月 amp。 Mid$(Date$, 3, 2) amp。 Mid$(Date$, 9, 2) amp。 : amp。 ℃ amp。 VB提供的串行通信控件為 MSCommon控件，此控件用于支持 VB對串行口的訪基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 問。以下是 CommEvent部分屬性的常數(shù)值及