【正文】 ................................................ 34 參考文獻 ............................................................................................................................ 35 致 謝 ............................................................................................................................ 36 附 錄 ..................................................................................................................... 37 附錄 1：基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng) 程序 清單 .................................. 38 附錄 2：基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)原理圖 ...................................... 46 附錄 3：基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng) PCB圖 ...................................... 47 附錄 4： 基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫 控系統(tǒng) 元器件清單 .............................. 48 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 2021） 1 基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計 1. 課題研究的意義和內(nèi)容 本課題的意義 目前采用 PC 機與多臺以單片機系統(tǒng)為核心的智能儀表組成分布式測控系統(tǒng)在當(dāng)今的許多生產(chǎn)自動化領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用， 分布式控制系統(tǒng)是在計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)和計算機多級控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是生產(chǎn)過程的一種比較完善的控制與管理系統(tǒng)。該系統(tǒng) 可實現(xiàn)溫度 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)無線傳輸、 遠程溫度監(jiān)控等功能。 系統(tǒng)設(shè)計過程中，采用模塊化設(shè)計思想 ， 使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、可靠性高、易于調(diào)試。 傳統(tǒng)的測試 系 統(tǒng)是在工控機或 PC 機上安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，就地進行數(shù)據(jù)采集及測試分析 ，是一種單機小型本地化的測試系統(tǒng)。與計算機多級控制系統(tǒng)相比，分布式控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上更加靈活、布局更為合理和成本更低。 基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計 2 課題的基本內(nèi)容 課題 設(shè)計了一種基于 STC89C52 單片機的 分布式 無線智能精密溫控系統(tǒng)，可對 多個 電烤箱溫度進行測量、誤差修正、判定，傳感器故障與高溫報警，并具有鍵盤控制和無線通訊顯示功能。用 NRF905 無線通信模塊將溫度數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)搅硪豢刂平K端，完成單片機和 PC 機的通信可實現(xiàn)對上位機的信號采集、實時監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)等操作，具有抗干擾性強等優(yōu)點。 系統(tǒng)原理如圖 21所示。 子站 的組成及工作原理 本文所設(shè)計的無線智能精密溫控系統(tǒng)的設(shè)計主要由 STC89C52，溫度傳感器DS18B20， LED顯示器 ，無線 nRF905模塊， 高溫報警 和 ISP串口通訊電路組成。其管腳圖如圖 31 所示。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進行非線性校正。 放大器的放大倍數(shù)應(yīng)與傳感器及 A／ D轉(zhuǎn)換器相匹配。分壓電阻為 24kΩ 和 15kΩ ，產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓為 。故 采 用共陽極 。 圖 35 數(shù)碼管顯示電路 基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計 10 收發(fā)電路的設(shè)計 收發(fā)電路采用 nRF905芯片，直接和單片機的 I/O口連接。 表 32 nRF905的工作模式表 PWR UP TRX_ CE O 掉電和 SPI編程 1 0 待機和 SPI編程 1 1 O ShockBurst接收模式 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 2021） 11 a、 ShockBurst模式 與射頻數(shù)據(jù)包有關(guān)的高速信號處理都在 nRF905片內(nèi)進行，數(shù)據(jù)速率由微控制器配置的 SPI接口決定。 nRF905一次的數(shù)據(jù)傳輸量最多為 32字節(jié)。 繼電器采用天波公司的 HJR3FFSZ，具體線 線圈參數(shù)（ 20℃） 見表 33. 表 33 繼電器 線圈參數(shù) 額定電壓 (VDC) 3 5 6 9 12 18 24 48 線圈阻值 (Ω177。 基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計 12 圖 37 電器開關(guān)電路 電源電路 單片機所用為 +5V電壓，而 NRF905無線模塊所用電壓為 +，所以在此設(shè)計了電源轉(zhuǎn) 換模塊，可以將 +5V電壓轉(zhuǎn)換為 +。 為了避免同頻干擾的問題 ， 系統(tǒng)采用分時技術(shù) ， 把系統(tǒng)主站與任意一個子站之間的通信采用時分的方式分開 。 溫 度 采 集讀 數(shù) 據(jù)上 位 機 接 收 數(shù) 據(jù) 并 顯 示向 上 位 機 傳 輸 數(shù) 據(jù)讀 數(shù) 據(jù)無 線 接 收無 線 發(fā) 送初 始 化 圖 42 溫度采集程序流程圖 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 2021） 15 上 位 機 發(fā) 出 控 制 溫 度 值讀 取 控 制 信 號溫 度 比 較 ， 是 否 和 當(dāng) 前 溫 度 一 致無 線 模 塊 發(fā) 出 控 制 命 令無 線 模 塊 接 收 控 制 命 令下 位 機 讀 取 命 令繼 電 器 動 作結(jié) 束NN溫 度 比 較 ， 是 否 和 當(dāng) 前 溫 度 一 致YY 圖 43 溫度控制程序流程圖 子站各模塊子程序 的設(shè)計 測溫模塊子程序的設(shè)計 A、 AD7705 的初始化 對 AD7705 初始化其實質(zhì)是按照初始化的要求將有關(guān)參數(shù)寫入 AD7705 的相應(yīng)寄存器，包括通信寄存器、設(shè)置寄存器和時鐘寄存器。i8。 /*產(chǎn)生時鐘上升沿 */ } } /讀 AD7705 函數(shù) void readfromad7705(bit ff) { uchar I,tmp,tt。i++) /*讀高字節(jié) 8 位 */ { tmp=1。 _nop_()。 for(i=0。 _nop_()。 tmp=tmp|tt。 C． nRF905自動完成數(shù)據(jù)打包 (加入前導(dǎo)碼和 CRC)，包經(jīng)過 GFSK調(diào)制以 100 Kbit／ s發(fā)送，當(dāng)傳輸完畢 I)R置位。 code TxAddress[4]={0xcc,0xcc,0xcc,0xcc}。 CSN=0。 // Spi clock line init low DR=0。i3。 led1=1。 led3=1。這些串口在 CPU 和外設(shè)之間充當(dāng)解釋器的角色。在 VB 程序中設(shè)置為串口 1，輸入模式為二進制，且接收和發(fā)送一個字符就會觸發(fā)MSComm1 的 OnComm 接收觸發(fā)事件。采集的溫度數(shù)據(jù)還通過 Data 控件存入數(shù)據(jù)庫中。 = 0 39。 年 amp。 日 amp。 , amp。 * Print 1, zfc$ Close 1 End If End If If timslot 100 And signtim Then signtim = False End Sub 通信控件的介紹 通過 PC機的 ISP串行接口與外部設(shè)備進行通信 ，是許多控制系統(tǒng)中常用的一種通信解決方案。簡單安排好窗體布局。以下是 CommEvent部分屬性的常數(shù)值及其含義： a. EvSend：其值為 1，發(fā)送緩沖區(qū)中的字符數(shù)少于 STHreshold制定的值； b. EvReceive：其值為 2，在接受緩沖區(qū)中收到 RTHreshold個字符，這個時間將持續(xù)產(chǎn)生直到利用 INPUT屬性從接收緩沖 區(qū)中移除數(shù)據(jù)； c. EvCTS：其值為 3， Clear To Send 線的狀態(tài)發(fā)生變化； d. EvEOF：其值為 7，收到文件結(jié)束（ ASCII字符為 26）字符； e. EventBreak：其值為 1001，接收到一個中斷信號； f. EventFrame：其值為 1004，硬件檢測到幀錯誤； g. EventRxOver：其值為 1008，接收緩沖區(qū)溢出，即接收緩沖區(qū)中已沒有剩余空間接收新的數(shù)據(jù)； h. EventRxParity：其值為 1009，奇偶校驗錯誤； i. EventTxFull：其值為 1010，發(fā)送緩沖區(qū)已滿。 ℃ amp。 Mid$(Date$, 9, 2) amp。 月 amp。) Get 11, , recoda$ 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。 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)化為十進制測量數(shù)據(jù)。 在上位機 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。 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)生的各種錯誤和事件，從而可以用它創(chuàng)建全雙工 、事件驅(qū)動的、高效實用的通信程序 。 led3=0。 led1=0。 // set radio in Rx mode 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計 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)計說明書 （ 2021） 21 數(shù)碼管顯示程序如下所示： void disdignit() { char i。 // Disable Spi } //初始化 nRF905 狀態(tài) void nRF905Init(void) { CSN=1。 基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計 20 Delay(1)。 d、 數(shù)據(jù)接收完畢后， nRF905 DR 和 AM 引腳復(fù)位并準(zhǔn)備進入下一個工作模式。 nRF905發(fā)送模式工作過程如下： A． 當(dāng) P89V51RB2發(fā)送數(shù)據(jù)時，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。 cc=DIN7705。 _nop_()。 /*數(shù)據(jù)組裝成字節(jié) */ } ADH_1=tmp。 _nop_()。 /*轉(zhuǎn)換完成否 ， =0 則表示完成 */ for(i=0。 /*左移一位以便取最高位為當(dāng)前數(shù)據(jù)位 */ CLK7705=1 _nop_()。 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 2021） 17 部分程序如下： /寫 AD7705 函數(shù) void writetoreg7705(uchar dat) { uchar i。 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 硬件系統(tǒng)搭載完畢，軟件要將硬件系統(tǒng)能按要求達到預(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， 經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換 并傳送給單片機； 基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計 14 B、 單片機接收溫度信號，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，并通過數(shù)碼管顯示； D、 機接受單片機信息，發(fā)出控制信號； E、 單片機接收上位機信號，發(fā)出信號控制繼電器，從而控制電烤箱溫度。 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 。二極管反向續(xù)流，抑制浪涌，一般選 4148 即可 。 nRF905在待機模式下的工作電流，跟外部晶體振蕩器的頻率有關(guān)。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。在節(jié)能模式下，可以進行 SPI編程。簡單地說就集電極和發(fā)射極相當(dāng)于一個開關(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，開關(guān)合上 。 P口全為 1,LED全亮，要編程控制。在該種連接方式下，對AD7705 的數(shù)據(jù)的讀取可按 51 系列單片機串行口的工作方式 0 完成 設(shè)計