【正文】 。 圖 系統(tǒng)接受單元框圖 目標(biāo)板 天線 CC1100 CPU 通訊接口 RS485 總線 存儲(chǔ)器 黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所 接收 的數(shù)據(jù)通過 FEC糾正后，存入主站中的 FLASH中，在存入每個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)，存入相應(yīng)的系統(tǒng)時(shí)間。每隔 20分鐘 PC機(jī)讀取主站中的數(shù)據(jù)一次。讀完主站數(shù)據(jù)后，主站清空 FLASH內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。下面就 通訊協(xié)議 和系統(tǒng)抗干擾作一簡(jiǎn)單介紹。 Pc機(jī)的串行通信 要想保證通信的成功，通信雙方必須有一系列的約定。作為發(fā)送方，必須清楚在 何時(shí)發(fā)送信息、發(fā)送什么內(nèi)容、何時(shí)發(fā)送結(jié)束以及對(duì)方是否收到、收到的內(nèi)容是否正確、對(duì)方接收不正確時(shí)要不要重發(fā)等。作為接收方，必須清楚對(duì)方是否發(fā)送了信息、發(fā)送什么內(nèi)容以及收到的信息是否 正確、接收不正確時(shí)如何通知對(duì)方重新發(fā)送、怎樣判斷結(jié)束等。這種約定就叫通信協(xié)議，必須在編程之前確定下來。只有雙方遵守通信協(xié)議，通信才能順利進(jìn)行。 在系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信期間，在有效數(shù)據(jù)間會(huì)混有噪聲，為了識(shí)別噪聲和有效數(shù)據(jù)， 通常在要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊前加三個(gè)字節(jié)的協(xié)議頭表示，在數(shù)據(jù)塊的最后加校驗(yàn)和進(jìn)行糾 錯(cuò)。 通信數(shù)據(jù)幀格式為 ： 起始碼 設(shè)備地址 包大小 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)校驗(yàn) 本系統(tǒng)中設(shè)定如下 : (l)通信起始碼 :4e， 31 ， 32。 (2)數(shù)據(jù)校驗(yàn) :采用 CRC 校驗(yàn)。 (3)單片機(jī)系統(tǒng)為 16，上位機(jī)為 7。 在串行通信中，一個(gè)重要的指標(biāo)是波特率，它反映了串行通信的速率，也反映了對(duì)傳輸通道的要求。一般異步通信的波特率在 50b/s~9600b/s 之間。由于異步雙方各用自己的時(shí)鐘，要保證捕捉到正確的信息，最好采用較高頻率的時(shí)鐘，一般選擇時(shí)鐘頻率比波特率高 16 或 64 倍，若選擇時(shí)鐘頻率低于波特率，則頻率稍有偏差便會(huì)產(chǎn)生接收錯(cuò)誤。上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)后等待下位機(jī)的回應(yīng)，如果下位機(jī)接收正確，則發(fā)送下一黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所 條數(shù)據(jù) :如果下位機(jī)接收錯(cuò)誤，或者沒有收到回應(yīng)信息，上位機(jī)重新發(fā)送數(shù)據(jù)，如果重復(fù)發(fā)送三次還沒有回應(yīng)，系統(tǒng)提醒用戶通信中斷。 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的接收采用中斷的方式，即只要計(jì)算機(jī)的緩存區(qū)有數(shù)據(jù)從串口傳過來，立即執(zhí)行中斷程序。 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì) 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作在惡劣的電磁環(huán)境中，受到各種各樣的電磁 干擾。而數(shù)據(jù)采集 是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，它能否正常工作對(duì)整個(gè) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)起著決定性的作用。 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在 垃圾處理廠 中屬 弱點(diǎn) 設(shè)備， 抗干擾能力 較弱。因此，如果不加防范，電磁干擾會(huì)嚴(yán)重地干擾系統(tǒng)工作，甚至造成電路擊穿損壞，形成永久性故障。下面就從電磁干擾的產(chǎn)生、對(duì)電磁干擾的抑制和提高單片機(jī)自身可靠性三 個(gè)方面論述數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)。 電氣設(shè)備工作時(shí)，在接收的信號(hào)中，除了接收有用的信號(hào)之外，還夾雜著 一些無用的信號(hào)這種無用且不規(guī)則變化的信號(hào) — “噪聲”，外部噪聲對(duì)電氣 設(shè)備的干擾幾乎都是通過傳導(dǎo) 耦合 和空間 耦合 兩種方式實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)采用了 如下的抗干擾措施 : 數(shù)據(jù) 接收 系統(tǒng)電源來自工頻交流線路，外部噪聲傳導(dǎo) 耦合 是主要噪聲來源，因此如何抑制來自電源系統(tǒng)的干擾就成為提高系統(tǒng)抗干擾性能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。首先是對(duì)系統(tǒng)浪涌沖擊干擾的抑制，浪涌沖擊變化快、時(shí)間短、功率大，因而危害性大。對(duì)浪涌沖擊 一般可采用吸收其能量和瞬時(shí)短路干擾噪聲的辦法。由于壓敏電阻和瞬變抑制二極管具有瞬間短路放電的性能，因此被用來抑制線路大電流沖擊。 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)要正常工作 ,首先應(yīng)正確無誤地檢測(cè)到被測(cè)信號(hào)。若信號(hào)受到嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致信號(hào)難以辨識(shí)，在一些干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，微弱的信號(hào)甚至?xí)谎蜎]于干擾之中。為了獲得真實(shí)信號(hào)，采取如下措施 :首先是提高信號(hào)幅值，從抑制傳輸干擾的角度看，提高信號(hào)幅值是一種簡(jiǎn)單而有效的方法。 提高信號(hào)幅值就提高了“信噪比”，因而增強(qiáng)了信號(hào)在傳輸過程中的抗干 擾能力，為此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件上人為地將信號(hào)進(jìn)行前期放大。 黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所 空間藕合主要是通過“場(chǎng)”的耦合 形式對(duì)前端機(jī)形成干擾，因此抑制干 擾的措施應(yīng)放在對(duì)“場(chǎng)”的隔離上，場(chǎng)的隔離采用屏蔽的方法。屏蔽的實(shí)質(zhì)是通過屏蔽物體對(duì)外來的電磁干擾進(jìn)行吸收或反射以防止噪聲侵害電氣設(shè)備。用導(dǎo)電性能良好的金屬導(dǎo)體制成的屏蔽體適用于電場(chǎng)的屏蔽，用高導(dǎo)磁材料制成的屏蔽體適用于磁場(chǎng)屏蔽 。 1． 信號(hào)線的屏蔽措施為了防止“干擾噪聲”通過空間藕合方式侵入信號(hào)線傳輸線必須選用雙絞屏蔽線。屏蔽層采用一點(diǎn)接地的方式，采用 雙 絞 屏蔽線是因?yàn)殡p絞線相互絞合，在導(dǎo)線上會(huì)產(chǎn)生相反的電 動(dòng)勢(shì)，因此對(duì)外部干擾磁通的抑制較強(qiáng)。特別對(duì)低頻信號(hào)的傳輸，雙絞屏蔽線的屏蔽效果比較好。 2． 電源的屏蔽措施由于本系統(tǒng)裝置的電源使用的是由交流電源變壓器變壓、整流、穩(wěn)壓后得到直流。所以對(duì)電源的屏蔽包括兩個(gè)部分，即電源引線的屏蔽和電源變壓器的屏蔽 .先談電源引線的屏蔽，交流市電是低頻信號(hào)，一般可選用普通屏蔽線或雙絞屏蔽線作為電源進(jìn)線。對(duì)于電源變壓器 (自設(shè)計(jì)的電抗器 )的屏蔽，普通電源變壓器的一次繞組與二次繞組間雖然是絕緣的，然而，對(duì)干擾的抑制卻微乎甚微。這是由于它的一次側(cè)和二次側(cè)靠得很近，很多部位存在分布電容 ，交流電中的噪聲將通過分布電容藕合到二次側(cè)。 本章主要詳細(xì)論述了數(shù)據(jù) 接收 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況。據(jù)采集系統(tǒng)工作環(huán)境比較復(fù)雜，其工作電源的設(shè)計(jì)安全可靠顯得更為重要。同時(shí)詳細(xì)論述了微處理器 MSP430F149和無線 收發(fā)芯片 CC1100的特點(diǎn)，及其在本系統(tǒng)中的具體應(yīng)用方式及其抗干擾設(shè)計(jì) 。 黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所 第 五 章 系統(tǒng)誤差 基本誤差 1）基本誤差 將 測(cè)試溫度 平穩(wěn)地按增大和減小方向，測(cè)量各點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 溫度 ，計(jì)算出各點(diǎn)誤差。其最大值即為基本誤差。試驗(yàn)點(diǎn) 一般 應(yīng)至少包括 應(yīng)用 范圍 0、 25％、 50％、75％、 100％這 5個(gè)點(diǎn)。測(cè) 量?jī)x表基本誤差限應(yīng)小于被 測(cè) 基本誤差限的 1/4。 我們 采用鉑電阻溫度計(jì) ，作為測(cè)量?jī)x器。我們選擇 20度、 30度、 45度、 60 度、 80度，五個(gè)溫度點(diǎn) 作為測(cè)量點(diǎn)，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為： 理論測(cè)量點(diǎn) 20℃ 30℃ 45℃ 60℃ 80℃ 實(shí)測(cè)值 ℃ ℃ ℃ ℃ 176。 ℃ 176。 偏 差 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 以上結(jié)果說明， ADC 線性度較好 。誤差可以通過修正進(jìn)一步減小。 誤碼率 下表為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 理論測(cè)量點(diǎn) 20米 40米 60米 80米 100米 發(fā)送位數(shù) 10240 10240 10240 10240 10240 接收到位數(shù) 10240 10240 10240 10240 10240 錯(cuò)誤位數(shù) 1 2 20 71 102 誤碼率 176。 176。 % % 1% 從無碼率看， 主要原因是由 CC1100的 路徑衰減 引起的。 黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所 結(jié) 論 本文設(shè)計(jì)了由溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (無線終端下位機(jī) )和溫度數(shù)據(jù)接收系統(tǒng) (上位機(jī) )組成的 溫度監(jiān)測(cè)無線收發(fā)裝置，上位機(jī)與下位機(jī)為一對(duì)多關(guān)系。溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)通 道聯(lián)系，分別以單片機(jī) MSP430為控制核心，采用 CC1100實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)無線收發(fā)功能。本文的主要工作如下 : 1. 綜述了 堆肥發(fā)酵中 溫度監(jiān)控的重要性及溫度的測(cè)量方法 。 2. 完成了溫度傳感器的選型， CPU的選型，射頻收發(fā)模塊的選型 。 3． 完成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)了溫度監(jiān)控系統(tǒng)的電源電 路、 測(cè)溫電路、數(shù)據(jù)無線傳輸電路以及通信接口電路等構(gòu)成系統(tǒng)的所有電路 。 4. 制定數(shù)據(jù)無線傳輸通信協(xié)議，編制構(gòu)成本溫度測(cè)量裝置的程序，并對(duì)各部分電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。