【正文】 感謝答辯委員會的所有 老師在百忙之中對論文的審閱、指正 。 可通過選用功耗低的控制芯片等方法來處理。 表 8 兩種溫度計的溫度值 恒溫箱溫度 （℃） 普通水銀溫度計 （℃） DS18B20 溫度傳感器（℃） 91 表中同時給出了普通水銀溫度計所測的溫度值，從中不難看出采用 DS18B20 時所測的溫度值相對來說是很精確的。使用 Windows 自帶的 “超級終端”軟件進行串口的調試 也是可以的， 在 Windows 下，選擇“開始”菜單中的“附件”，從“附件”菜單中選擇“通訊”項，在“通信”中選擇“超級終端”，啟動“超級終端”后在如圖 20 界面中配置相關的波特率、數(shù)據(jù)格式等設置。軟件調試可以先編寫顯示程序并進行原件的正確性檢查， 再 分別進行主函數(shù)、 DS18B20 復位函數(shù)、DS18B20 讀、寫字節(jié)函數(shù)、溫度轉換及顯示函數(shù)等。 圖 18 利用 做出的通信界面 該界面由兩個 frame（框 架 ）構成，在 中，它們的 Caption（標題）屬性分別設置成“串口配置”和“溫度測量”，在“串口配置”框圖中可以分別對串口、波特率、奇偶檢驗位、數(shù)據(jù)位和 停止位分別進行設置。 OnComm常數(shù) 。語法 [ = value]。 Settings： 設置初始化參數(shù)。這是一個標準的十位串口通信，包括 8 位標準數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的起始位和停止位。 TR=1。 開 始 串 口 通 信R E N = 1 ， 允 許 接 收發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 到 上 位 機數(shù) 據(jù) 是 否 發(fā) 完 ？串 口 初 始 化否發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ?是是返 回否 圖 15 單片機串口通信流程圖 相應的串口設置程序如下： TMOD=0x20。 表 7 PCON 按制字格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SMOD — — — GF1 GF0 PD IDL SMOD為波特率倍增位。在模式0 中， 串行發(fā)送 完 8 位數(shù)據(jù)后，或其他 模式發(fā)送到停止位的開始時由硬件置位。 TB8：在模式 2 和模式 3 中， TB8 是發(fā)送數(shù)據(jù)的第 9 位 ，根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的需要由軟件置位或 復位。 表 5 串行口控制寄存器 SCON 的格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0、 SM1：串行口工作模式選擇位，可選擇 4 種工作模式，見表 6 所示： 表 6 串行口工作模式 SM0 SM1 工作模式 功能說明 波特率 0 0 模式 0 同步移位寄存器方式 fosc/12 0 1 模式 1 10 位異步接收發(fā)送 可變（由定時器控制） 1 0 模式 2 11 位異步接收發(fā)送 fosc/32 或 fosc/64 1 1 模式 3 11 位異步接收發(fā)送 可變（由定時器控制） SM2：多機通信控制位。雙方事先約定字符的 形式， 奇偶校驗形式及起始位和停止位的規(guī)定。 異步通信協(xié)議 [11] 異步傳輸格式亦稱為起止式異步協(xié)議，其特點是通信雙方以一個字符（包括特定的附加位）作為數(shù)據(jù)傳輸格式，且發(fā)送方傳送字符的間隔時間是不定的。 并 行通信是指數(shù)據(jù)的各位同時進行傳送。 讀供電狀態(tài) Read Power Supply [B4h] 對于在此命令送至 DS1820 之后所發(fā)出的第一讀出數(shù)據(jù)的操作，從器件都會給出其電源方式的信號： 0 =寄生電源供電、 1 =外部電源供電。主控 MCU可以在任何時候發(fā)出總線復位信號以中止讀操作。 Match ROM（匹配 ROM） [55h] 匹配 ROM 命令，即以 64 位的 ROM 數(shù)據(jù)序列與總線上的多個DS18B20 器件進行匹配（當然只可能有一個器件與主控 MCU發(fā)出的匹配 ROM 數(shù)據(jù)相匹配），相當于總線主控 MCU 對多點總線上特定的DS18B20 尋址，只有與 64 位 ROM 序列嚴格相符的 DS18B20 才能對后繼的存儲器操作命令做出響應，所有與 64 位 ROM 序列不符的從片將等待復位脈沖。 3 遠程數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)的軟件設 計 單 片機的數(shù)據(jù)采集模塊的程序設計 此系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊包含兩個方面的內(nèi)容，一方面是利用單片機控制 DS18B20 工作，進行溫度數(shù)據(jù)的采集；另一方面是利用單片機將 DS18B20 溫度傳感器采集到的 數(shù)據(jù) 傳輸?shù)斤@示模組進行顯示。在圖 11 中可以看到， /RE 和 DE 兩個引腳連在一起， 單片機通過 ，即單片機的第 9 個引腳對 它們 進行控制，當 輸出邏輯 0 時， MAX485 處于接收狀態(tài)，當 輸出邏輯 1 時，MAX485 處于發(fā)送狀態(tài)。 對于 PC 機 現(xiàn)有的 RS232 接口 ， 系統(tǒng)中 利 用 一片 MAX485 芯片和 MAX232 芯片組成的轉換電路 來實現(xiàn) RS485 電平與 RS232 之間的轉換 。在與單片機連接時接線非常簡單。在本系統(tǒng)中，除了一個 PC 機作為主機外，只有一個單片機作為從機。RS485 常采用平衡發(fā)送和差分接收方式來實現(xiàn)通信。無論 是 四線還是二線連接方式總線上 最 多 只能接 32 個設備。其中段選線占用一個 8 位 I/O 口， 可用 單片機的 P1 口 作為段選線控制的I/O；位選線占用 4 位 I/O 口 ，可用 單片機的 ~，由于采用的是共陽 極 LED 為使亮度足夠，每位都采用了一個 PNP 管進行驅動 。 當采用 DQ 線寄生電源供電方式時，在對 DS18B20 的一些命令操作上會有一些較特殊的要求。 1wire 協(xié)議定義了復位脈沖、應答脈沖、寫 0、讀 0、和讀 1 時序等幾種信號類型。表 3 是部分溫度對應的二進制溫度數(shù)據(jù)。 DS18B20 測量溫度時使用特有的溫度測量技術。DS18B20 的內(nèi)部結構 如圖 4 所示： 6 4 位R O M和單 線接 口存儲器與控制邏輯高速緩存溫 度 傳 感 器高 溫 觸 發(fā) 器 T H低 溫 觸 發(fā) 器 T L配 置 寄 存 器8 位 C R C 發(fā) 生 器G N DD QV C C 圖 4 DS18B20 的內(nèi) 部結構 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的內(nèi)部框圖如圖 5 所示，主要包括寄生電源、溫度傳感器、 64 位激光 ROM 單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器、用于存儲用戶設定的溫度上下限值、觸發(fā)器存儲與控制邏輯、 8 位循環(huán)冗余校驗發(fā)生器等 7 部分。 2 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)的硬件設計 系統(tǒng) 主要 由 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器模塊 、 單片機控制模塊、數(shù)碼管顯示模塊 、 RS485 傳輸總線模塊、 RS485/RS232 轉換接口模塊 、 上位 PC 機顯示和控制模塊 五個部分組成，其 框圖如圖 1 所示 ，本系統(tǒng)的整體硬件電路圖見附錄 1。 在一些測量與控制系統(tǒng)的應用場合中， 數(shù)據(jù)采集點與控制點通常有一定的距離，因此 需要將采集的數(shù)據(jù)從采集 現(xiàn)場進行遠程傳輸，而傳統(tǒng)的串口通信傳輸?shù)淖畲蟮木嚯x只有 15m，因此相要完成遠距離的傳輸，就應對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸 問題采取新的方法。 29 單片機中測溫顯示模塊的調試 ................................................................ 29 串口 通信調試 ........................................................................................ 29 結果分析 ............................................................................................... 31 5 結束語 1 關鍵詞 目 錄 內(nèi)容摘要 1 1 概述 35 內(nèi)容摘要 ： 本 論文 提出一種利用 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器作為溫度采集的工具，利用單片機 AT89C52 對它進行控制，并且通過 RS485總線做遠程傳送將采集到的數(shù)據(jù)通過 RS232 接口送入 PC 機測溫系統(tǒng)的設計方法 。 為了簡化電路，降低 成本，提高性價比 ，增強抗干攏能力和擴大傳輸距離和使用的靈活性， 研究一種新的溫度數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)也就很有必要。 單 片 機A T 8 9 C 5 2 R S 4 8 5總 線上 位 P C機 顯 示和 控 制R S 4 8 5/ R S 2 3 2 轉換 接 口數(shù) 碼 管 顯 示 D S 1 8 B 2 0 溫度 傳 感 器 圖 1 遠程溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器模塊 的硬件電路設計 [1][2] 為了降低溫度采集的硬件復雜性 與 提高整個設計電路的抗干攏能力，降低成本，數(shù)據(jù)采集模塊中，采用美國 達拉斯 （ DALLAS） 公司推出的一種改進型智能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測元件。 預 置溫 度 寄 存 器比 較 器累 加 器高 溫 振 蕩 器計 數(shù) 器 1低 溫 振 蕩 器計 數(shù) 器 2 = 0計 數(shù) 器 1 = 0計 數(shù) 器 2增 加停 止 圖 5 DS18B20 的內(nèi)部框圖 低溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率隨溫度變化很小的振蕩器，為計數(shù)器 1 提供一個頻率穩(wěn)定的計數(shù)脈沖。 DS18B20 內(nèi)部的低溫度系數(shù) 振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號；高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉換成頻率信號。 表 3 DS18B20 溫度與測得值對應表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0001 0191H + 0000 0000 1010 0010 00A2H + 0000 0000 0000 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 中的單 總 線技術 DALLAS 公司 推出的 1wire Bus 技術采用單根信號線，既可傳輸時鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。在這些信號中除應答信號外，其它的都是由主機發(fā)出同步信號，且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是低字節(jié)在前面。本系統(tǒng)是以 DS18B20 采用直接VDD 供電的方式，即采用圖 6 所示的供電方式，電源電壓和單片機電源相同，采用 5V供電即可。R15R22 是限流電阻，以防止 LED 被燒壞。RS485 的共模輸出電壓在 7~+12V之間 ， RS485 接收器最小輸入阻抗為 12kΩ 。兩條傳輸線采用通常使用雙絞線 ， 故 具有較強的抗共模干擾能力。 MAX485 簡介 [6] 為了構建滿足本系統(tǒng)遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)?RS485 總線， 本設計采用 了一款專門的電平轉換芯片，即 MAX485 接口 芯片 。只需要一個信號控制 MAX485 的接收 和發(fā)送即可。此轉換 電路 一邊與 RS232 標準 9 針接口相連 ， 另一邊與RS485 總線相連 。 單片機的第 11腳是串口接收引腳 RXD，和 MAX485的接收器輸出端RO相連接，從上位機發(fā)過來的控制信號將從這個端輸入到單片機內(nèi)，使單片機進行相應的控制操作；單片機的第 12腳為串口發(fā)送引腳 TXD，和 MAX485的驅動器 輸入端 DI相連，單片機的溫度數(shù)據(jù)將通過這個引腳傳輸?shù)?MAX485總線 ，經(jīng)過長距離傳輸后最終送到遠程上位 PC機上進行顯示和處理。下面將討論這兩方面的內(nèi)容。此命令在總線上有單個或多個器件的情況下均可使用。 復制緩沖存儲器 Copy Scratchpad [48h] 此命令把緩沖存儲器中的 Byte Byte3 和 Byte4 中的數(shù)據(jù)復制入DS18B20 的 EEPROM 存儲器，即把溫度觸發(fā)器字節(jié)（高溫告警溫度值 TH 和低溫告警溫度值 TL）載入 EEPROM，另外也會將緩沖存儲器中的 Configuration Register 的映射字節(jié)（ Byte4）載入 EEPROM 當中；這樣，設置才會真正的生效。 主函數(shù)的功能是初始化并負責溫度的讀出、處理計算、顯示及傳輸。其優(yōu)點