【正文】 蜂鳴器 ） ...................................... 27 第 4 章 軟件設(shè)計 .................................................... 29 從機(jī)的主程序設(shè)計 ..................................................... 29 溫度采集模塊（ DS18B20） .......................................... 29 測濕模塊程序設(shè)計 ................................................ 30 CAN 控制器模塊（ SJA1000） ............................................ 31 主機(jī)的主程序設(shè) 計 ..................................................... 33 報警及顯示模塊 ................................................... 34 第 5 章 系統(tǒng)的生成以及調(diào)試 ........................................... 35 KEIL 的燒寫 .......................................................... 35 調(diào)試和總結(jié) ........................................................... 35 結(jié)論 .............................................................. 36 致謝 .............................................................. 37 參考文獻(xiàn) ........................................................... 38 計算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 III 前 言 在現(xiàn)代的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和通信系統(tǒng)中，各種復(fù)雜的環(huán)境 （包括溫度、濕度） 都會影響設(shè)備的安全 ，甚至在人員進(jìn)出時不能確定內(nèi)部的情況而 對人身安全 都 不能確保。 由于傳統(tǒng)的溫度和濕度監(jiān)測系統(tǒng)的布線繁瑣，傳輸距離有限，不能解決實際問題 。但是在控制系統(tǒng)的選用上，人們還要解決成本、體積復(fù)雜情況下的實時性和安全性等問題。在 數(shù)碼管 上顯示結(jié)果，單片機(jī)可以直接控制溫濕度并監(jiān)測。而一般 RS485 總線收到每個節(jié)點的信號后，將會傳輸個給上位機(jī)，通過上位機(jī)調(diào)控各個控制節(jié)點。 圖 12 是以太網(wǎng)通信原理圖。避免了因為環(huán)境影響而使精密儀器受到損壞。 20 世紀(jì) 80 年代初，首先由德國的 BOSCH 公司提出，用來解決汽車內(nèi)部的復(fù)雜硬信號接線，后來得到了 Motorola， Intel、 Philips、 Siemens等大公 司的支 持， 1993 年 ISO 正 式公 布了 ISO11898CAN 高速 應(yīng)用標(biāo) 準(zhǔn)和ISO11519CAN 低速應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，前者是 速率為 125kbps～ 1Mbps 的閉環(huán)總線，總線最大長度為 40m／ 1Mbps。每幀信息都有 CRC 校驗及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低。報文分為 4計算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 8 種類型 ： 數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、出錯幀、過載幀 。 圖 24 循環(huán)冗余碼 CRC 場 CRC 序列由循環(huán)冗余碼求得的幀檢查序列組成，最適用于位數(shù)低于 127 的幀。 C A N 總 線8 2 C 2 5 0S J A 1 0 0 0S T C 8 9 C 5 2 R C溫 濕 度 傳 感器空 調(diào) 機(jī)除 濕 機(jī)T J A 1 0 5 0M C P 2 5 1 5S T C 8 9 C 5 2 R C數(shù) 碼 管蜂 鳴 器 圖 31 本設(shè)計的 分布式監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)在設(shè)計時，為了利于系統(tǒng)的推廣 ，充分采用簡化的方法，以盡量減少對操作人員專用知識的要求， 便于進(jìn)行維修。 XTAL2 正常情況下與晶振的另一個引腳相連。微 處 理器STC89C52RC 負(fù)責(zé) SJA1000 的初始化，通過控制 SJA1000 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。 ④驗收濾波器：把它其中的數(shù)據(jù)和接收的識別碼相比較以決定是否接收報文。此時發(fā)送和接收的信息會被寫入發(fā)送緩沖器和接收緩沖器中。 ③斜率控制模式： RS 腳串接一個電阻（ ~140k）后再接地進(jìn)入該模式。0x10)。 //發(fā)發(fā)送請求命令 } 序負(fù)責(zé)節(jié)點報文的接收。 Rxdata[5] = Receivebuffer8。當(dāng)數(shù)據(jù)被校驗后，復(fù)制暫存存儲器的命令把數(shù)據(jù)傳送到非易失性 E2 PROM。本系統(tǒng)中對于各DS18B20 的配置寄存器都沒有進(jìn)行修改，即采用其出廠的配置，使得采集到的溫度值分辨率可達(dá)到 12bit。 初始化：基于單總線的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成。 主 機(jī) 寫 “ 0 ” 時 間6 0 u s T x 1 2 0 u s主 機(jī) 寫 “ 1 ” 時 間1 u s TR E C ∞D(zhuǎn) S 1 8 B 2 0 采 樣 時 間M I N T Y P M A XD S 1 8 B 2 0 采 樣 時 間M I N T Y P M A X1 5 u s 1 5 u s 3 0 u s 1 5 u s 1 5 u s 3 0 u s 1 u s圖 例 ：主 機(jī) 拉 低 總 線電 阻 上 拉D S 1 8 B 2 0 拉 低 總 線 圖 310 單總線寫時序 /*向 DS18B20 寫字節(jié)函數(shù) */ void Write_ds18b20(uchar WData) 計算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 23 { uchar i,j。 當(dāng)主機(jī)向從機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，即拉低總線 1us 后釋放總線，以便單總線器件能傳輸數(shù)據(jù)。 單總線的數(shù)據(jù)常以 的速率通信，超速模式下，用戶可設(shè)定傳輸速率為 100Kbps 左右，一般用于對速度要求不高的測控或數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中。溫度寄存器格式如下： 232221202 12 22 32 4S S S S S 262524b i t 7 b i t 6 b i t 5 b i t 4 b i t 3 b i t 2 b i t 1 b i t 0b i t 1 5 b i t 1 4 b i t 1 3 b i t 1 2 b i t 1 1 b i t 1 0 b i t 9 b i t 8L S BM S B 圖 37 溫度寄存器格式 其中 S 為符號位， S=0 時表示測得溫度值為正數(shù)， S=1 時表示溫度值為負(fù)數(shù)。 6 4 位R O M和單 線接 口存 儲 器 和 控 制 器高 速緩 存存 儲 器溫 度 靈 敏 元 件低 溫 觸 發(fā) 器 T L高 溫 觸 發(fā) 器 T H配 置 寄 存 器8 位 C R C 生 成 器電源檢測 圖 34 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 每一片 DS18B20 都包含一個唯一的 64 位長 ROM 代碼，開始的 8 位為出廠代碼(DS18B20 為 28H)是固定的；接下來的 48 位是唯一的序列號，每一片 DS18B20 都只對應(yīng)一個序列號，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因；最后的 8 位是前面 56 位的 CRC 校驗碼。 Rxdata[1] = Receivebuffer4。 Transmitbuffer8= txdata[5]。 //BASICCAN 模式， RX1 接固定電平 control = 0x1A。 總線應(yīng)采用屏蔽電纜以避免射頻干擾問題的出現(xiàn)。當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉線時，會自動進(jìn)入復(fù)位模式。 ②發(fā)送緩沖器：是單片機(jī)與位流處理器之間的接口，用于存儲一個完整的擴(kuò)展或標(biāo)準(zhǔn)的報文。但是與 P P2 不同的是，它還提供特殊的第二功能。 VCC—— 第 40腳，一般運行時都是 +5V 的電壓。 基于 CAN 總線的監(jiān)控系統(tǒng)是 多個并列的管理監(jiān)控單元，每個監(jiān)測單元之間的數(shù)據(jù)傳輸 。數(shù)據(jù)長度代碼 DLC3~DLC0 只能是 0000~1000（ 0~8），其他的數(shù)值不允許使用，如圖 23 所示。用這種方法可以消除靜電平（對于 CAN 驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說是 ）或其它任何重疊的干擾電壓。通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維。突出運用的模塊的接口設(shè)計。 分析整個社會的發(fā)展現(xiàn)狀，可以看出，一個現(xiàn)代化的國家在工業(yè)自動化控制必須要踏進(jìn)世界先進(jìn)行列，這樣才能滿足當(dāng)前與之匹配的工業(yè)化發(fā)展的需求。再次，目前的以太網(wǎng)設(shè)備在復(fù)雜的環(huán)境中，可靠性不能很好的保證。它主要的模塊單元為 DS18B20 采集溫度信號，主控制器為 C51 單片機(jī)節(jié)點。 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，溫度與濕度傳感器 開始替代那些原始的溫度計濕度計 ， 出現(xiàn)了以單片機(jī)為 監(jiān)控 核心的 小型 系統(tǒng)， 它的 監(jiān)控 還可以完成預(yù)先設(shè)定的溫度范圍，報警，溫度和濕度補(bǔ)償功能 等諸多功能 。 SJA1000 controller。 目前，分布式系統(tǒng)的主要發(fā)展方向是計算機(jī)控制系統(tǒng) 。 而小型單片機(jī)系統(tǒng)能有效的解決了這些問題。 以這種 監(jiān)控系統(tǒng) ，大大提高了工作效率，而且大大擴(kuò)大 了在溫度和濕度監(jiān)測中范圍上的 應(yīng)用。但是控制節(jié)點之間相互通信只能有一個主控制器，所以不能支持一點對多點的有效的相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。它主要的模塊單元為 DS18B20 采集溫度信號，主控制器為 C52 單片機(jī)。使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)得到保障。 后者速 率為 10～ 125kbps 的 開環(huán)總線，最大長度為 1km／40kbps。節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線 的功能，以使總線上的其他節(jié)點操作不受影響。 本 軟件設(shè)計中只用到了數(shù)據(jù)幀，它采用了 11 位標(biāo)識符 。為進(jìn)行 CRC 計算，被除的多項式系數(shù)由無填充的位流給定。另外，本系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)都應(yīng)該有可靠性的思想，要選用可靠性高的元器件。特殊情況下，如果使用外部源， XTAL2 就與信號源相連，作為外部信號的輸入端使用。 SJA1000 的 AD0~AD7 連接到 STC89C52RC 的 P0 口， CS 連接到 STC89C52RC的 ， 為 0 的 CPU 片外存貯器地址可選中 SJA1000， CPU 通過這些地址可對SJA1000 執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作。在純粹的接收測試中，所有的報文都保存在 RXFIFO 中。單片機(jī)通過讀狀態(tài)、中斷、接收緩沖器來獲取相關(guān)信息，通過寫發(fā)送緩沖 器和命令、控制寄存器來控制 CAN 總線通信和報文的收 /發(fā)。當(dāng)總線 使用非屏蔽電纜時，收發(fā)器必須滿足電磁兼容等條件 ， 為了減少因電平快速上升而引起的電磁干擾，引入了斜率控制方式 ， RS 用于控制電壓上升和下降斜率，從而減小射頻干擾。 //=1 正在接收，等待 while (!(statusamp。 SJA1000 自動接收發(fā)往該節(jié)點的數(shù)據(jù)并將收到的數(shù)據(jù)放到它的接收緩沖器中。 Rxdata[6] = Receivebuffer9。這一過程確保了更改存儲器時數(shù) 據(jù)的完整性。 DS18B20 的測溫原理如下： 內(nèi)部計數(shù)器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計數(shù)， 低溫時振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時振蕩器的脈沖無法通過門電路。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道總線上有從機(jī)設(shè)備且準(zhǔn)備就緒。 for(i=0。 首先看寫時序，初態(tài)由主機(jī)拉低總線，主機(jī)在拉低總線超過 1us 后，若釋放總線，由上拉電阻將總線拉至高電平，則邏輯“ 1”被寫入從機(jī)器件；若保持低電平，則邏輯“ 0”被寫入從機(jī)器件，每一個讀寫時序（ Tx）至少需要 60us，連續(xù)的兩個獨立的時序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時間（ Trec）。單總線上通常處在高電位，掛在它上面的器件必須是漏極開路或者是三態(tài)門輸出的，當(dāng)其不工作時不會給總線增加負(fù)擔(dān)。可通過發(fā)讀數(shù)據(jù)的功能命令取到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在 前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃計算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 20 /LSB 形式表示。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 34 所示，主要由 4 部分組成： 64 位 ROM 序列碼、溫度傳感器、溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。0x10)) /*如果是數(shù)據(jù)幀，則接收數(shù)據(jù) */ {Rxdata[0] = Receivebuffer3。 Transmitbuffer7= txdata[4]。//命令寄存器 =1，釋放接收緩沖器，退出睡眠模式 clockdivider = 0x40。 但在該方式下，最大速率的限制和電纜的長度有關(guān)?？刂贫卧趶?fù)位模式時用來配置通訊參數(shù)的，一旦進(jìn)入 工作模式，控制段中的存放通訊參數(shù)的驗收代碼、驗收屏蔽、總線定時寄存器 0 和 1 以及輸出控制就不能改變了，只有重新進(jìn)入復(fù)位模式才可以訪問這些寄存器。 SJA1000 可分為以下幾個模塊： ①接口管理邏輯（ IML）：解釋來自單片機(jī)的命令，控制 CAN 寄存器的尋址，向單片機(jī)提供中