測(cè)溫度研制報(bào)告word版-wenkub
2023-04-07 03:25:53 本頁(yè)面
【正文】 用的51系列的8位單片機(jī)，面向大量數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，以及市場(chǎng)上增強(qiáng)型的16位單片機(jī)。 第二章 無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)硬件原理與設(shè)計(jì)根據(jù)到發(fā)酵廠房實(shí)地考察，廠房的結(jié)構(gòu)是400長(zhǎng)，100米寬的彩鋼結(jié)構(gòu)的空曠廠房，舉架高10米。課題研究的具體內(nèi)容可分為如下兩個(gè)部分：1．測(cè)試系統(tǒng)的硬件電路選擇單片機(jī)控制，設(shè)計(jì)單片機(jī)為核心的采集接收電路部分。此系統(tǒng)具有廣泛的推廣價(jià)值。這種網(wǎng)絡(luò)是中距離、低速率無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，射頻傳輸成本低，各結(jié)點(diǎn)只需要很少的能量，低功耗，適于電池長(zhǎng)期供電，可實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)到多點(diǎn)、兩點(diǎn)間對(duì)等通信，快速組網(wǎng)，高級(jí)電源管理。在夏天中午時(shí)候廠房?jī)?nèi)的溫度達(dá)到50多℃，測(cè)溫工作幾乎無(wú)法進(jìn)行。 黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所目錄第一章 緒論 2 2 2 3 3第二章 無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)硬件原理與設(shè)計(jì) 4 4 CPU的選擇 4 7 7 9第三章 溫度采集單元的設(shè)計(jì) 103．1 CC1100的程序設(shè)計(jì) 10 DS18B20的溫度的讀取 10 DS18B20的自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 11 DS18B20使用中的注意事項(xiàng) 12 12第四章 數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 15 16 16 17第五章 系統(tǒng)誤差 18 18 18結(jié) 論 19 第一章 緒論 無(wú)線通訊方式的溫度測(cè)量系統(tǒng)是根據(jù)國(guó)內(nèi)外近幾年在測(cè)溫方面現(xiàn)有應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)所提出的一種新產(chǎn)品。 美商國(guó)際集團(tuán)是由外商獨(dú)資興建，專(zhuān)業(yè)致力于對(duì)城市生活廢棄物進(jìn)行分類(lèi)、資源回收和再利用，并采用生物高科技堆肥發(fā)酵工藝，生產(chǎn)有機(jī)肥的綜合性大型環(huán)保企業(yè)。我們研制的測(cè)溫系統(tǒng)減小了工人的工作量，工作時(shí)間減少到以前的百分之一。這種網(wǎng)路主要用于中短距離無(wú)線系統(tǒng)的連接，提供傳感器或二次儀表無(wú)線雙功網(wǎng)絡(luò)接入，能夠滿足對(duì)各種傳感器的數(shù)據(jù)輸出和輸入控制命令和信息的需求，使現(xiàn)有的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、無(wú)線化。本課題是與美商國(guó)際集團(tuán)的合作項(xiàng)目，研制基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏囟葴y(cè)量系統(tǒng)是本課題的主要研究?jī)?nèi)容。2．單片機(jī)固件程序的編寫(xiě)編寫(xiě)單片機(jī)控制程序，包括系統(tǒng)的初始化，數(shù)據(jù)采集處理，理與上位機(jī)的通信的程序等。發(fā)酵堆共64個(gè)，每個(gè)堆高2米，每個(gè)堆需要測(cè)9個(gè)溫度點(diǎn)，根據(jù)測(cè)溫點(diǎn)的分布情況與現(xiàn)場(chǎng)腐蝕氣體的嚴(yán)重性，測(cè)溫單元采用不銹鋼鋼桿形式，帶有助力把手，非常容易插入發(fā)酵堆，電路部分位于測(cè)溫桿的最上方。51 系 列的 8位單片機(jī)作為從八十年代就開(kāi)始流行的處理器，其開(kāi)發(fā)技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，不足之處在于功能過(guò)于簡(jiǎn)單，功耗高，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看是一個(gè)必然趨勢(shì)。TI公司MSP430系列，是具有RISC指令集的超低功耗芯片，功能豐富，主要用于低功耗應(yīng)用。4. 采用低功耗硬件電路設(shè)計(jì)及微控制器芯片，系統(tǒng)運(yùn)行的低功耗是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的普遍取向，由于系統(tǒng)采用電池供電，所以低功耗是本系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的基本原則，同時(shí)也可以根據(jù)以后系統(tǒng)應(yīng)用的需要，方便系統(tǒng)功能擴(kuò)展。1. 超 低 功 耗在正常的工作狀態(tài)下，其典型消耗電流僅為250uA /MIPS (MIPS為每秒百萬(wàn)條指令數(shù))，而待機(jī)模式下工作電流更降至1uA以下，1/O輸入端口的漏電流最大僅為50nA.2. 強(qiáng)大的處理能力MSP430系列單片機(jī)是16位單片機(jī)，采用了目前流行精簡(jiǎn)指令集(RISC)結(jié)構(gòu)，一個(gè)時(shí)鐘周期可以執(zhí)行一條指令，具有豐富的尋址能力(源操作數(shù)7 種，目的操作數(shù)4種，但只有簡(jiǎn)潔的27 條指令)。4. ，在8MHz的晶振工作時(shí)，執(zhí)行速度可達(dá)6MIPS。6. 工業(yè)級(jí)運(yùn)行環(huán)境MSP430 系列單片機(jī)的運(yùn)行環(huán)境溫度為一40~+58 ℃，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品適合運(yùn)行于工業(yè)環(huán)境下。在8MHz時(shí)可得到125ns的指令周期，具有16個(gè)快速響應(yīng)中斷。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，使用普通堿性電池，系統(tǒng)已連續(xù)工作了3年，系統(tǒng)仍在繼續(xù)工作，可見(jiàn)此芯片功耗之低。RF收發(fā)器集成了一個(gè)高度可配置的調(diào)制解調(diào)器。CC1100的主要操作參數(shù)和64字節(jié)傳輸/接收FIFO可通過(guò)SPI接口控制。Dallas 半導(dǎo)體公司的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，支持3V~， DS18B20可以程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為177。DS18B20高速暫存器共9個(gè)存存單元，如表所示：序號(hào)寄存器名稱(chēng)作用0溫度低字節(jié)以16位補(bǔ)碼形式存放5保留字節(jié)21溫度高字節(jié)6計(jì)數(shù)器余值2TH/用戶(hù)字節(jié)1存放溫度上限7計(jì)數(shù)器/℃3HL/用戶(hù)字節(jié)2存放溫度下限8CRC 表 21光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。 本章主要對(duì)無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行概述，介紹了該系統(tǒng)的工作原理及主要功能。這個(gè)接口同時(shí)用作寫(xiě)和讀緩存數(shù)據(jù)。SO腳上被在SCLK的第一個(gè)正邊緣之前，這個(gè)信號(hào)必須為低。當(dāng)CSn變低，在開(kāi)始轉(zhuǎn)換頭字節(jié)之前，MCU必須等待，直到SO腳變低。CC1100配置寄存器位于SPI地址從0x00到0x2F之間。每增加一個(gè)新的字節(jié)，計(jì)數(shù)器值增加1。通過(guò)命令濾波寄存器的選址，內(nèi)部序列被啟動(dòng)。 DS18B20的溫度的讀取DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待16～60us左右，后發(fā)出60～240us的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功?？刂破骺梢杂?4位ROM中的前56位計(jì)算出一個(gè)CRC值，再用存
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