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基于單片機(jī)的溫控系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計-資料下載頁

2025-08-06 09:45本頁面
  

【正文】 R0,WAIT2MOV R0,39HMOV R1,3AHJMP OUTM4:CJNE A,104,M5MOV 39H,R0 。上位機(jī)要求下位機(jī)接收下位機(jī)檢測點(diǎn)2溫度設(shè)定的上下限值MOV 3AH,R1MOV R0,2MOV R1,36HWAIT3:JNB RI,WAIT3CLR RIMOV A,SBUFMOV @R1,AINC R1DJNZ R0,WAIT2MOV R0,39HMOV R1,3AHJMP OUTM5:CJNE A,105,M6CLR 。上位機(jī)要求下位機(jī)開控制1JMP OUTM6:CJNE A,106,M7SETB, 。上位機(jī)要求下位機(jī)關(guān)控制1JMP OUTM7:CJNE A,107,M8CLR 。上位機(jī)要求下位機(jī)開控制2JMP OUTM8:CJNE A,108,OUTSETB 。上位機(jī)要求下位機(jī)關(guān)控制2OUT:POP PSWPOP ACCSETB EARETI6 基于AT89S51的分布式溫度監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試及其性能分析電子制作的最后一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)就是調(diào)試和性能分析,這一環(huán)節(jié)是為了檢驗前面各項工作的正確性,要是調(diào)試不通或是系統(tǒng)性能差,那么前面的工作就前功盡棄了,所以在這一環(huán)節(jié)上要格外小心,也往往是思考問題最多的環(huán)節(jié)。 基于AT89S51的分布式溫度監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試為了檢驗硬件線路的正確性,可以用一段簡單的通信程序采用單機(jī)通信來加予驗證。這一過程用上述的通信程序塊來調(diào)試,具體過程不再說明。溫度值的標(biāo)稱就是要找到實際溫度與DS18B20轉(zhuǎn)換的數(shù)值的關(guān)系。可以通過系統(tǒng)運(yùn)行時,不斷變化的溫度和DS18B20轉(zhuǎn)換的數(shù)值一一對應(yīng)起來。本監(jiān)控系統(tǒng)采用的主從式串口總線結(jié)構(gòu),在任何一次通信時,都要受到上位機(jī)的控制。如果工作模式設(shè)置不合理或是時序安排不當(dāng),很有可能出現(xiàn)總線占用問題。在本監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試過程中,就出現(xiàn)過總線占用的問題,從調(diào)試過程的檢測發(fā)現(xiàn),總線占用問題實質(zhì)上是由電壓鉗位引起的。分布式監(jiān)控系統(tǒng)的各個終端,由于設(shè)備控制不同,其負(fù)載也不盡相同,這就使得各通信芯片的電位不盡相同,致使其通信端靜態(tài)電位不同,當(dāng)多個通信端口同時連接在同一總線時,總線靜態(tài)電位將被鉗位,使原本是低靜態(tài)電位的的終端的通信受到限制,無法正常通信。這樣,就會使上位機(jī)和下位機(jī)的程序跳到誤區(qū),甚至?xí)拐麄€分布式監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓,造成巨大的損失。在解決總線占用問題時,得出了兩點(diǎn)可以解決總線占用問題的結(jié)論:(1)任一時刻,總線上都必須有一靜態(tài)電位,否則在電位突變時會產(chǎn)生許多誤碼;(2)上位機(jī)與下位機(jī)通信時,要認(rèn)真注意寄存器的占用問題,串行口與定時器計數(shù)器的中斷優(yōu)先問題。 基于AT89S51的分布式溫度監(jiān)控系統(tǒng)的性能分析 數(shù)據(jù)通信的目的在于使接收端獲得正確的數(shù)據(jù)量,因此接收端數(shù)據(jù)的差錯程度是數(shù)據(jù)通信質(zhì)量的最重要的指標(biāo),一般可用誤碼率、誤字率和誤組率表示,通常用誤碼率表示。誤碼率的計算公式為: P=接收差錯的比特數(shù)/總的傳輸比特數(shù)[2] 在總線占用問題上說到的產(chǎn)生誤碼的情況是不能算是真正意義上的誤碼,因為此時系統(tǒng)根本上就不能正常工作。對于本監(jiān)控系統(tǒng),為了降低誤碼率,所采取的措施主要從兩方面著手:(1)在利用Protel生成電路線路圖時,串口通信線線寬盡量小點(diǎn),同時也要盡量遠(yuǎn)離其他數(shù)據(jù)線。本監(jiān)控系統(tǒng)在調(diào)試時,曾遇到因誤碼率太高而無法通信的情況,正是因為串口通信線與密集的數(shù)據(jù)線夾雜在一起,使得下位機(jī)電路的走線相互干擾。后來在電路板另一面跨接兩條串口通信線,故障得以解決。(2)數(shù)據(jù)傳輸媒質(zhì)采用雙絞線。雙絞線是由兩條互相絕緣的銅導(dǎo)線扭絞起來構(gòu)成的,一對線作為一條通信線路。采用這種扭絞結(jié)構(gòu)是為了減少相鄰導(dǎo)線的電磁干擾,以提供相對穩(wěn)定的導(dǎo)電特性。穩(wěn)定性是衡量系統(tǒng)好壞的一個重要指標(biāo)。為了測試本監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性,在本監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試通過以后,讓它連續(xù)工作了24小時,沒有出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象,而且實時性也比較好,這樣看來,系統(tǒng)還是比較穩(wěn)定。以下是對檢測點(diǎn)檢測點(diǎn)2在調(diào)試中測得的數(shù)據(jù),其中測量依本系統(tǒng)設(shè)計最大測量誤差不超過1℃的要求而將測得溫度值小數(shù)部分四舍五入,最后只保留整數(shù)部分,。 實驗溫度值水銀溫度計讀數(shù)(℃)檢測點(diǎn)1讀數(shù)(℃)檢測點(diǎn)2讀數(shù)(℃)檢測點(diǎn)1的最大誤差檢測點(diǎn)2的最大誤差第1次第2次第3次第1次第2次第3次828382838382737374737474656666666566565655565655474748474847343535353534212120212120 由實驗數(shù)據(jù)可知,~℃之間,其誤差都小于1℃,符合本系統(tǒng)設(shè)計要求最大測量誤差不超過1℃。但是仍然存在誤差,產(chǎn)生誤差的原因可能有:系統(tǒng)誤差和人為誤差。(1) 系統(tǒng)誤差:在設(shè)計和印刷電路時,電源線和地線的寬度可能不夠,產(chǎn)生干擾。各個芯片的抗干擾措施不當(dāng)。在軟件設(shè)計方面,程序的容錯性可能不夠,導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。(2)人為誤差:依本系統(tǒng)設(shè)計最大測量誤差不超過1℃的要求而將測得溫度值小數(shù)部分四舍五入,最后只保留整數(shù)部分。其次在測量的時候,由于時間方面把握不夠,測量次數(shù)太少,讀水銀溫度計時不夠準(zhǔn)確等。 改進(jìn)措施: 在硬件方面,盡量降低各方面產(chǎn)生的干擾:加寬電源線和地線的寬度。各個芯片的電源附近增加濾波電容。在軟件方面,提高軟件的容錯性能,例如在對DS18B20初始化程序設(shè)計時,采用主動讀取電平狀態(tài),滿足條件則往下執(zhí)行,否則放棄本次操作,重新再發(fā)信號進(jìn)行初始化,如果多次重復(fù)初始化不成功,則放棄并返回錯誤提示出錯。在人工方面,盡量把握好時間,對同一時間,同一地方進(jìn)行測量,在讀數(shù)的時候盡量的保持水銀溫度計與眼睛保持平衡,準(zhǔn)確的讀數(shù)。 DS18B20使用中注意事項 DS18B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn),但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題:(1)較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償,由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送,因此,在對DS18B20進(jìn)行讀寫編程時,必須嚴(yán)格的保證讀寫時序,否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時,對DS18B20操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。(2)在DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題,容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個DS18B20,在實際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS18B20超過8個時,就需解決微處理器的總線驅(qū)動問題,這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。(3)連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的。試驗中,當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時,讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時,正常通訊距離可達(dá)100m,當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時,正常通訊距離進(jìn)一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此,在用DS18B20進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。(4)在DS18B20測溫程序設(shè)計中,向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后,程序總要等待其的返回信號,一旦某個DS18B20接觸不好或斷線,當(dāng)程序讀該DS18B20時,將無返回信號,程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線,其中一對線接地線與信號線,另一組接VCC和地線,屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 程序和硬件電路的固化好比產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中的包裝環(huán)節(jié),這就是對基于AT89S51的分布式監(jiān)控系統(tǒng)的最后完善和包裝。基中?,F(xiàn)對操作界面中檢測點(diǎn)1部分主要操作說明如下(對檢測點(diǎn)2部分操作同理):(1) 首先運(yùn)行本系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件,單擊“開串口”按鈕后,,上位機(jī)接收到溫度值后用曲線圖顯示出來,同時在文本框中顯示檢測點(diǎn)的溫度值的數(shù)值。(2) 在操作過程中,當(dāng)輸入采集數(shù)據(jù)間隔1數(shù)值,單擊“開采集1”按鈕后,上位機(jī)則開始采集不同時間的溫度1的數(shù)據(jù),按“溫度1 + 采集時間”的格式在列表框中顯示出來,同時保存C盤的“溫度1采集數(shù)據(jù)”文本文檔中。(3) 若需將某些采集的數(shù)據(jù)刪除,可將其在列表框中選中,然后按“清采集”按鈕即可刪除該數(shù)據(jù)。若沒有選中任何列表框中的采集數(shù)據(jù),則刪除列表框中的全部內(nèi)容。(4) 在修改了溫度1的上限1的數(shù)值和下限1的數(shù)值后,單擊“確定1”按鈕,上位機(jī)將修改后的值發(fā)送給下位機(jī),發(fā)送順序是先發(fā)送上限1的數(shù)值,再發(fā)送下限1的數(shù)值。(5) 若單擊“開控制1”按鈕。(6) 若單擊“讀序列號1”按鈕,則上位機(jī)要求下位機(jī)上傳檢測點(diǎn)1的DS18B20的序列號,同時在文本框中顯示;若單擊“上傳序列號1”按鈕,則上位機(jī)按文本框中的序列號1的數(shù)據(jù)要求下位機(jī)接收檢測點(diǎn)1的DS18B20的序列號。 基于AT89S51的分布式監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)操作界面、。 下位機(jī)液晶顯示部分 下位機(jī)側(cè)面圖 下位機(jī)正面圖7結(jié)論本監(jiān)控系統(tǒng)以計算機(jī)與單片機(jī)串行通信理論為基礎(chǔ),充分利用PC機(jī)強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和通信技術(shù)及單片機(jī)數(shù)據(jù)采集、測控功能。同時利用DS18B20其具有單總線的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),可以使用戶輕松地組建起傳感器網(wǎng)絡(luò),并可使多點(diǎn)溫度測量電路變得簡單、可靠。在研制開發(fā)過程中不斷調(diào)試,反復(fù)實驗,結(jié)果證明,該系統(tǒng)的設(shè)計比較合理,技術(shù)先進(jìn),通信傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確無誤,基本上達(dá)到預(yù)期效果。但是信息技術(shù)發(fā)展日新月異,用戶需求也不斷完善,因此該系統(tǒng)還存在一些不十分完美方面,例如該系統(tǒng)要應(yīng)用于實際生產(chǎn)中時,還要根據(jù)具體設(shè)備的控制方式加于改善,這便是本監(jiān)控系統(tǒng)的不足之處。由于本人水平有限,論文中的不完善之處,甚至是錯誤和遺漏,敬請各位老師提出寶貴意見,以便進(jìn)一步改進(jìn)提高。附圖附圖 基于AT89S51的分布式溫度監(jiān)控系統(tǒng)的硬件原理圖參考文獻(xiàn)[1] [M].機(jī)械工業(yè)出版社,~4195~199[2] [M].西安電子科技大學(xué)出版社,2002. 1~199~10292~294[3] Basic控件高手[M].北京希望電子出版社,2001. 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