【導(dǎo)讀】撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文。中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。智能化，但仍采用測溫儀器與人工抄錄、管理相結(jié)合的傳統(tǒng)方法，這不僅效率低，本文設(shè)計了一種能自動監(jiān)控大棚、倉庫溫度的無線溫度自動監(jiān)控系統(tǒng)。信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)直接到PC機(jī)上顯示。程序采用靈活的C語言編寫，各發(fā)送節(jié)點(diǎn)實(shí)時?？诎l(fā)送數(shù)據(jù)至電腦屏幕顯示或用LCD顯示,由此實(shí)現(xiàn)無線溫度自動監(jiān)控功能。

　　

【正文】 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 20 2KR5VCC21X12X23GND4VCC15SCLK6I/O7RST8U4DS1302BT1Battery2KR32KR4VCC12Y2104C11Cap104C10CapVCC 圖 實(shí)時時鐘電路 報警電路 設(shè)計 本設(shè)計還具有 超限報警功能，當(dāng)節(jié)點(diǎn)溫度大于預(yù)設(shè)的溫度時，系統(tǒng)會自動啟動報警，提示用戶，并自動啟動降溫裝置。其報警電路圖如圖 所示 ： 1KR6Res2VCCLS1BellQ12N39061KR10 圖 報警電路 繼電器電路 設(shè)計 本設(shè)計中當(dāng)采集溫度與預(yù)設(shè)溫度相比，過高時將會啟動降溫裝置，過低時會啟動加熱裝置，使溫度始終維持在用戶預(yù)設(shè)的溫度 允許的范圍內(nèi)，其加熱 或降溫都通單片機(jī)通過繼電器電路對相關(guān)裝置實(shí)現(xiàn)控制的，其繼電器與單片機(jī)連接的電路圖如圖 所示： 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 K2RelayDPSTQ32N3906DS1LED2123P1Header 3H1KR201KR21Res2VCC 圖 繼電器電路 LCD 顯示電路 設(shè)計 本設(shè)計的溫度和時間顯示是通過 12864 的液晶顯示器來顯示的 。 帶中文字庫的 12864 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864 內(nèi)置 8192 個 1616 點(diǎn)漢字和 128 個 168 點(diǎn) ASCII 字符集 。 利用該模塊靈活的接口方式和簡樸、方便的操作指令可構(gòu)成 全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示 84行 1616 點(diǎn)陣的漢字 ， 也可完成圖形顯示 。 低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。 在設(shè)計中，單片機(jī) I/O 口通過串行傳輸往 LCD 里傳送數(shù)據(jù)。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1STC89C52VCCVSS1VDD2VO3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714PSB15NC16/RES17NC18LED19LED220*LCD 圖 LCD 顯示電路 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 系 統(tǒng) 的 軟件設(shè)計時充分考慮到各傳感器和無線收發(fā)器之間的時序問題，既要做到程序簡單，又要盡量降低無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，保證 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)的軟件 都是 采用 C 語言 編程，在 Keil uVision2 環(huán)境下運(yùn)行。 系統(tǒng)的 主要程序模塊 程序主要由以下功能模塊組成：上電初始化程序、無線收發(fā)程序、數(shù)據(jù)包打包拆包程序、數(shù)據(jù)處理程序。采集端和接收端在上電后首先調(diào)用初始化程序，完成無線收發(fā)頻率、工作模式、發(fā)射速率、內(nèi)部寄存器的初始化配置 ； 無線收發(fā)程序負(fù)責(zé)接收和發(fā)送經(jīng)過打包后的數(shù)據(jù) ； 數(shù)據(jù)打包程序?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)根據(jù)通信協(xié)議加上幀頭、地址、 CRC 校驗(yàn)字節(jié)，形成完整的數(shù)據(jù)包 ； 數(shù)據(jù)拆包程序根據(jù)通信協(xié)議將接收到的數(shù)據(jù)包去掉幀頭、地址信息、取出 其中的有用數(shù)據(jù)，并檢驗(yàn)數(shù)據(jù)包中的CRC 字節(jié)以檢驗(yàn)接收到的數(shù)據(jù)的正確性 ； 數(shù)據(jù)處理程序?qū)邮盏降挠行?shù)據(jù)進(jìn)行簡單的計算處理后將其通過串口發(fā)送到計算機(jī)，進(jìn)一步的分析和處理。在實(shí)際應(yīng)用時，當(dāng)上電后該系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，當(dāng)接到 PC 機(jī)的啟動命令后，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并把數(shù)據(jù)發(fā)送給 PC 機(jī) ； 在測量任務(wù)完成后， PC 機(jī)向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)送結(jié)束指令 ；當(dāng)系統(tǒng)接收到 PC 機(jī)的結(jié)束指令后，系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)停止采集數(shù)據(jù)。 其總體框圖如 圖 所示 ： 溫 度 采 集 發(fā) 送 接 收 P C 機(jī)顯 示處 理 圖 系統(tǒng) 程序模塊圖 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 系統(tǒng)軟 件總流程圖 本 設(shè)計 軟件總的流程圖包括溫度采集、溫度數(shù)據(jù)發(fā)送、溫度數(shù)據(jù)接收、實(shí)時時鐘、實(shí)時顯示、實(shí)時監(jiān)控、實(shí)時調(diào)整、超限報警。無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計分為主機(jī)和節(jié)點(diǎn)兩個部分，其節(jié)點(diǎn)為溫度采集部分，主機(jī)部分為溫度處理部分。其主機(jī)總流程圖如圖 所示： 開 始初 始 化 S T C 8 9 C 5 2 、 初 始 化n R F 2 4 L 0 1 、 初 始 化 D S 1 3 0 2 、 初 始 化液 晶 、 設(shè) 置 串 口 方 式 、 波 特 率設(shè) 置 n R F 2 4 L 0 1 為接 收 模 式L C D 顯 示 日 歷根 據(jù) 不 同 地 址 判 斷各 不 同 節(jié) 點(diǎn) 傳 來 的溫 度 數(shù) 據(jù)結(jié) 束接 到 數(shù) 據(jù) ？數(shù) 據(jù) 接 收預(yù) 設(shè) 各 節(jié) 點(diǎn) 溫 度P C 機(jī) 上 顯 示 系 統(tǒng) 名稱 ， 并 提 示 輸 入 密碼密 碼 正 確 ？各 接 收 的 溫 度 與 預(yù)設(shè) 各 節(jié) 點(diǎn) 溫 度 相 比 溫 度 超 限 ？報 警 ， 啟 動降 溫 裝 置啟 動 升 溫 裝 置 重 設(shè) 溫 度 鍵 是 否 按 下 ？提 示 重 新 輸 入 各 節(jié)預(yù) 設(shè) 點(diǎn) 溫 度在 L C D 和 P C 機(jī) 上顯 示 各 節(jié) 點(diǎn) 預(yù) 設(shè) 溫度 和 當(dāng) 前 溫 度啟 動 D S 1 3 0 2L C D 顯 示 系 統(tǒng) 名 稱溫 度 超 限 ？YNYNNY YNYN圖 主機(jī)部分軟件設(shè)計流程圖 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 24 節(jié)點(diǎn) 部分為 溫度采集發(fā)射，其流程圖如圖 所示： 開 始初 始 化 S T C 8 9 C 5 2初 始 化 n R F 2 4 L 0 1初 始 化 D S 1 8 B 2 0設(shè) 置 n R F 2 4 L 0 1 為發(fā) 射 模 式啟 動 D S 1 8 B 2 0采 集 溫 度讀 出 溫 度 數(shù) 據(jù) 并 將其 裝 載 在 發(fā) 射 寄 存器數(shù) 據(jù) 發(fā) 射結(jié) 束 圖 節(jié)點(diǎn)溫度采集發(fā)射軟件流程圖 溫度采 集軟件設(shè)計 DS18B20 以單總線協(xié)議工作， STC89C52 單片機(jī)首先發(fā)送復(fù)位脈沖，使信號線上的 DS18B20 被復(fù)位，接著發(fā)送 ROM 操作命令 ， 使 DS18B20 被激活進(jìn)入接收內(nèi)存訪問命令狀態(tài)。內(nèi)存訪問命令完成溫度轉(zhuǎn)換、讀取等工作 (單總線在 ROM 命令發(fā)送之前存儲命令和控制命令不起作用 )。 程序 流程圖 如 圖 所示 ： 流程 圖 此 外有問題 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 25 開 始報 錯 并 返 回初 始 化 成 功 ？向 D S 1 8 B 2 0 發(fā) 送C C H轉(zhuǎn) 化 結(jié) 束 ？向 D S 1 8 B 2 0 發(fā) 送 4 4 H ,啟 動 溫 度 的 轉(zhuǎn) 化向 1 8 B 2 0 發(fā) 送 初 始化 脈 沖初 始 化 成 功 ？向 D S 1 8 B 2 0 發(fā) 送C C H報 錯 并 返 回向 D S 1 8 B 2 0 發(fā) 送B E H , 準(zhǔn) 備 讀 取 溫 度取 取 出 溫 度 及 C R C校 驗(yàn) 位C R C 校 驗(yàn) ？保 留 該 溫 度 ， 并高 精 度 運(yùn) 算 ， 返回 舍 棄 該 值 ， 等 待下 一 次 采 樣向 D S 1 8 B 2 0 發(fā) 送初 始 化 脈 沖 NYNYNYYN結(jié) 束 圖 DS18B20 采集溫度流程圖 系統(tǒng)以 ROM 命令和存儲器命令的形式對 DS18B20 操作 。 ROM 操作命令均為8 位，命令代碼分別 為 ： 讀 ROM(33H)、匹配 ROM(55H)、跳過 ROM(CCH)、搜索ROM(F0H)和告警搜索 (ECH)命令。存儲器操作命令為 ： 寫暫存存儲器 (4EH)、讀暫存存儲器 (BEH)、復(fù)制暫存存儲器 (48H)、溫度變換 (44H)、重新調(diào)出 E2PRAM(B8H)和讀電源供電方式 (B4H)命令。 DS18B20 對時序及電特性參數(shù)要求較高，必須嚴(yán)格按照 DS18B20 的時序要求去操作。 DS18B20 數(shù)據(jù)的讀寫由主機(jī)讀寫時間來完成的，包括初始化、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)。主機(jī) 控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即 主機(jī)發(fā) 一個復(fù)位脈沖 (最短為 480us 的低電平 )，接著主機(jī)釋放總線進(jìn)入接收狀態(tài)。 DS18B20 在檢測到 引腳上的上升沿之后，等待一段時間，然后發(fā)出存湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 26 在脈沖。寫數(shù)據(jù) ： 將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。在 15us 之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對數(shù)據(jù)線進(jìn) 行采樣，如果采樣為高電平 就寫 1， 如果為低電平寫 0。在開始另一個寫周期前必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。讀數(shù)據(jù) ： 主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1us 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號。主機(jī)在讀時間下降沿之后 的 15us 內(nèi)完成 讀位。每個讀周期最短的持續(xù)期為 60us，各個讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。 DS18B20 的初始化 DS18B20 的初始化時序：總線的所有的操作都是從初始化開始的，主機(jī)從總線發(fā)送一個復(fù)位脈沖最短為 480us 的低電平信號，接著主機(jī)釋放總線進(jìn)入接收狀態(tài)。單總線經(jīng)過 的上拉電阻被拉至高電平狀態(tài)， DS18B20 在檢測到總線上升沿之后，等待 15～ 60us 接著發(fā)出 60～ 240us 的低電平信號作為存在脈沖響應(yīng)。初始化時序如圖 所示，其圖例同樣適用于寫時序和讀時序 [2]： 圖 DS18B20 復(fù)位及應(yīng)答關(guān)系示意圖 DS18B20 的初始化是通過以下代碼實(shí)現(xiàn)的： /********************************************************************* *功能 :延時函數(shù) *******************************************************************/ void delay1(unsigned int i) { while(i)。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27 } /****************************************************************** *功能 :初始化 DS18B20 ******************************************************************/ void Init_DS18B20(void) { unsigned char x=0。 DQ = 1。 //DQ 復(fù)位 delay1(1)。 //稍做延時 DQ = 0。 //單片機(jī)將 DQ 拉低 delay1(80)。 //精確延時 大于 480us DQ = 1。 //拉高總線 delay1(5)。 x=DQ。 //稍做延時后 如果 x=0 則初始化成功 x=1 則初始化失敗 while(x)。 delay1(15)。 } DS18B20 的寫數(shù)據(jù) DS18B20 的數(shù)據(jù)讀寫是通過時間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換的。寫時間隙分為寫 “0”和寫 “1”，時序如圖 。在寫數(shù)據(jù)時間隙的前 15us 總線需要是被控制器拉置 為 低電平，而后則將是芯片對總線數(shù)據(jù)的采樣時間，采樣時間在 15～60us，采樣時間內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫 “1”，如果控制器將總線拉低則表示寫 “0”。每一位的發(fā)送都應(yīng)該有一個至少 15us 的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù) “0”或 “1”應(yīng)該在 45us 內(nèi)完成。整個位的發(fā)送時間應(yīng)該保持在 60～ 120us，否則不能保證通信的正常。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 28 圖 DS18B20 寫時間隙圖 下面為根據(jù)寫數(shù)據(jù)的時序圖編寫的