【正文】 址 8EH）可打開或關(guān)閉該功能。在 Flash 編程時， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時，要求外接上拉 電阻。 MCS51單片機(jī)很快在我國得到廣泛的推廣應(yīng)用 [9]，成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段， 9 并在工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域取得了大量應(yīng)用成果。為防止處在開路狀態(tài)易受靜電等干擾侵入，通常在單總線線路的末端都接上 DS9502 之類防靜電保護(hù)電路。如果采集的溫度值高于上限報(bào)警溫度，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警 ,并同時起 動制冷設(shè)備，把溫度降下來，當(dāng)溫度降到一定的程度，即低于上限復(fù)位值時，立即關(guān)閉制冷設(shè)備，使制冷設(shè)備停止工作。本系統(tǒng)中的單片機(jī)選用 AT89S51。本文介紹的溫度測控系統(tǒng)就是基于單總線技術(shù)及其器件組建的。現(xiàn)在，隨著國家經(jīng)濟(jì)的 3 快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高 ； 農(nóng)產(chǎn)品 ，也包括糧食種子的 存儲 越來越多，對于數(shù)量較多的 房庫 ，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。RS485. 引言 在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里 ， 從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。大型 糧庫 的建設(shè)對溫度檢測技術(shù)也提出了越來越高的要求。該系統(tǒng)能夠?qū)?糧庫 內(nèi)的溫度進(jìn)行采集，利用溫度傳感器將溫度的變化，變換成電流的變化，再轉(zhuǎn)換為電壓變化輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其值由單片機(jī)處理，最后由單片機(jī)去控制數(shù)字顯示器，顯示實(shí)際溫度，同時通過比較，對 糧庫 內(nèi)的溫度是否超過溫度限制進(jìn)行分析 。串口通信的作用是把單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī) 里，起到傳輸數(shù)據(jù)的作用。當(dāng)采集的溫度值低于下限報(bào)警溫度值時，系統(tǒng)又發(fā)出報(bào)警，并同時起動制熱設(shè)備，使糧庫內(nèi)的溫度上升，當(dāng)溫度上升到一定的程度，即高于下限復(fù)位值時，立即關(guān)閉制熱設(shè)備，使制熱設(shè)備停止工作，從而溫度值維持在一定的范圍內(nèi)。 在溫度檢測系統(tǒng)的原理圖中，每個與單總線直接相連的測控對象的機(jī)構(gòu)芯片內(nèi)均有一個 64 位 (bit)的 ROM，其中存有 48位 (hit)二進(jìn)制編碼的序列號，稱之為身份證，以確保芯片掛接在總線上可以被識別出來，這是在單總線上實(shí)現(xiàn)定位和尋址通信的關(guān)鍵所在。以MCS51 技術(shù)核心為主導(dǎo)的單片機(jī)已成為許多廠家、電氣公司競相選用的對象，并以此為基核，推出許多與 MCS51 有極好兼容性的 CHMOS 單片機(jī)，同時增加了一些新的功能 ,因此，在本課題設(shè)計(jì)的溫度檢測系統(tǒng)中，采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的控制。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。其應(yīng)用特點(diǎn)是 :全部 I/O 口線均可供用戶使用 ； 內(nèi)部存儲器容量有限（只有 4KB 地址空間） ； 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性 。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器 (例如 TC652/653)中還包含了刀 D轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。同時其“一線總線”獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入了全新的概念 。當(dāng)電源電壓的極性反接時，能保護(hù) DS18B20 不會因發(fā)熱而燒毀。 8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 (CRC)發(fā)生器。計(jì)數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首 先將一55℃所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在一 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。雖然串行傳輸在短距離上傳輸速度慢，但在長距離傳輸上快于并行傳輸，并且串行通信只需一根和幾根數(shù)據(jù)傳輸線 (兼作地址、控制線 )，不僅可以大大降低硬件成本，同時也有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，所以串行總線廣泛應(yīng)用于單片機(jī)測控中。 半雙工數(shù)據(jù)通路。由于性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)簡單、組網(wǎng)容易， RS485 總線標(biāo)準(zhǔn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 如沒有 PTC 電阻和 TVS 二極管可用普通電阻和穩(wěn)壓管代替。 22 在上圖中， VD1 一 VD4 為信號限幅二極管，其穩(wěn)壓值應(yīng)保證符合 RS 一 485標(biāo)準(zhǔn)， VDI 和 VD3 取 1ZV， VDZ 和 VD4 取 7V，以保證將信號幅度限定在一 7一十12V 之間，進(jìn)一步提高抗過壓的能力。本設(shè)計(jì)中需要用 4個 LED 組成顯示單元，并采用動態(tài)顯示方式。 按控溫性能劃分：低溫倉：可將糧食溫度控制在 15℃以下的糧倉；準(zhǔn)低溫倉：可將糧食溫度控制在 20℃以下的糧倉；常溫倉：除低溫倉、準(zhǔn)低溫倉以外的其他糧倉。各檢測單元 (從機(jī) )能獨(dú)立完成各自功能，同時能夠根據(jù)主控。為了更有效的體現(xiàn)溫度檢測系統(tǒng)的特點(diǎn)，將現(xiàn)實(shí)中的筒式糧庫細(xì)分為很多的筒式形狀，在每個筒式形狀內(nèi)分布 7 個溫度傳感器，該分布點(diǎn)可以有效的檢測出該空間區(qū)域內(nèi)大體的溫度變化情況，并將其溫度值傳送到 PC 機(jī)中，進(jìn)行分析。所以，采用了 4個 LED連體的、內(nèi)部已將其相應(yīng)段接好的共陽極 LED，它具有 12 個引腳，含 7 個段和 4 個公共端，提高數(shù)碼管的亮度，可在位選線上加入一個三極管驅(qū)動電路。在應(yīng)用系統(tǒng)工程的現(xiàn)場施工中，由于通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為 1200 左右，所以線路設(shè)計(jì)時，在 RS485 網(wǎng)絡(luò)傳輸線的始端和末端應(yīng)各接 1 個 120 歐的匹配電阻 (圖中的 R3)，以減少線路上傳輸信號的反射。 采用單片機(jī)和 RS485接口的原理圖如圖所示。接口信號電平比 RS一 232 降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。數(shù)據(jù)可以從設(shè)備 A 傳送到設(shè)備 B，反之亦然。 串行通信的分類 按照串行數(shù)據(jù)的時鐘控制方式，串行通信可分為同步通信和異步通信兩種方式，其具體論述如下 : 在異步通信中，數(shù)據(jù)通常是以字符為單位組成字符幀傳送的，字符幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送，每一幀數(shù)據(jù)均是低位在前，高位在后，通過傳輸線被接收端一幀一幀地接收。圖 2一 7中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正第 2章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)減 法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是 DS18B2O 的測溫原理。非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入用戶報(bào)警上下限。 (9)DS18B2O 的轉(zhuǎn)換速率比較高，進(jìn)行 9位的溫度轉(zhuǎn)換僅需 。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，用符號擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器 )[14]是在 20世紀(jì) 90 年代中期問世的。時鐘電路用于產(chǎn)生 MCS51 單片機(jī)工作所必須的時鐘控制信號，內(nèi)部 電路在時鐘信號的控制下，嚴(yán)格地按時序指令工作。即使不訪問外部存儲器， ALE仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：第當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗(yàn)期間， P1 接收低 8位地址。 AT89S51 芯片的主要性能 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。由圖可見，芯片內(nèi)還含有收、發(fā)控制和電源電路，其耗電量都很小，從總線上獲得一點(diǎn)電量存儲在大電容中就 可以正常工作了，故一般不需要另附電源。 7 圖 24 溫度超限自動控制示意圖 溫度控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用開關(guān)量控制，本系統(tǒng)選用了可尋址的單總線控制開關(guān) DS2405，由它送出 1 位。因此， RS232 方式的通訊，一般應(yīng)用于速度低于 2Okb/s，距離 20m 以內(nèi)的條件下，不適合于高速、遠(yuǎn)距離通訊。這種設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了溫度實(shí)時測量、顯示和控制。時下，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、遙控化、模糊控制化己成為世 界潮流，而這些高性能無一不是靠單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等行業(yè)，可以說幾乎 80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。單總線技術(shù) 。如果過低，就進(jìn)行升溫處理。采用單總線協(xié)議后，可在檢測點(diǎn)將模擬信號數(shù)字化。由于該溫度計(jì)采用數(shù)字輸出形式，故不需要 A/D 轉(zhuǎn)換器。圖中只畫出了一個監(jiān)控現(xiàn)場的配置，其布線接頭與通常電話線路使用的一樣，插入和拔出都很方便。SOT 一 223 四腳平面封裝和 C 一 Lead 六腳表面安裝封裝。單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開發(fā)工具和語言也大大簡化。 AT89S51 芯片的引腳說明 圖 26 AT89S51 芯片引腳圖 P0 口： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端口。 表 28 P3口的第二功能列表 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時 /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) RST：復(fù)位輸入。 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一 (僅測量溫度 )、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn) 、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 (6)用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。 64 位激光 (loser)ROM 與單線接口 。例如主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù) DS18B20的通訊協(xié)議，必須經(jīng)歷三個步驟 :每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。單片機(jī)與外圍設(shè)備的通信方式可分為并行通信和串行通信 [19]，相應(yīng)的通信總線被稱為并行總線和串行總線。 它僅能進(jìn)行一個方向的數(shù)據(jù)傳送。采用標(biāo)準(zhǔn)接口后，能夠方便地把單 片機(jī)和外設(shè)、測量儀器有機(jī)地連接起來，從而構(gòu)成一個測控系統(tǒng) [20]。 RS485 的硬件設(shè)計(jì) RS485 芯片供電電壓為 一 ，可與 MCU 共用 SV 電源?；驹頌?:當(dāng)單片機(jī) =O 時，光電禍合器的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，輸出高電壓 (十 SV)，選中 RS485 接口芯片的 DE 端，允許發(fā)送。單個 LED 是由 7段發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示單元。 地上糧倉：包括房式倉和筒式倉兩種。并詳細(xì)分析了各組成單元電路的性能及其工作原理。②啟動所有在線 DS1SB2O 做溫度 A/D 變換；③逐個讀出在線 DS18B2O 變換后的溫度數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對傳感器的讀寫和對溫度的顯示。若實(shí)現(xiàn)糧庫內(nèi)多點(diǎn)溫度的檢測，可通過單總線在單片 機(jī) AT89S51 上掛接多個傳感器DS18B20,由于其工作原理與圖相同，因此這里從略。與普通的 RS 一 485 芯片相比，它不但能抗 雷電的沖擊而且能承受高達(dá) 8kV的靜電放電沖擊，片內(nèi)集成 4 個瞬時過壓保護(hù)管，可承受高達(dá) 400V 的瞬態(tài)脈沖電壓。 (3)RS485 接口的最大傳輸速率 和最大傳輸距離也大大提高。 全雙工數(shù)據(jù)通路。每個字符幀由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成。 (2)在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B2O 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個 DS18B2O，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。數(shù)據(jù)先寫入 RAM，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給可擦除RAM。出廠前產(chǎn)品序號存入其 ROM 中。可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、刀D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器 (或寄存器 )和接口電路。電路中的微調(diào)電容通常選擇為 30pF 左右，該電容的大小會影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。對端口寫“ 1” ,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 I?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM定時計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。它把中央處理器、存儲器、輸入 /輸出接口電路以及定時器 /計(jì)數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強(qiáng)且可靠性高等特點(diǎn)，因此，適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能 儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。 DS2405 是 DALLAS 公司提供了一種可尋址的開關(guān)器件，其主要特性為 : 由于從糧庫到計(jì)算 機(jī)的距離較長，因此，在本課題設(shè)計(jì)中