【導(dǎo)讀】和多點下位監(jiān)測分機兩部分。由溫度傳感模塊、濕度傳感模塊、無線傳輸模塊和。警模塊等組成上位控制主機。機同時能顯示當(dāng)前本地信息值。糧食保存的一個重要問題，隨著我國科技的快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)自動化程度的提高，的糧倉采用小的測量儀測量，大的糧庫逐漸配備微機。業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，單片機測控技術(shù)已得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。也能測量大棚溫濕度，還能應(yīng)用于工業(yè)測量，應(yīng)用范圍甚廣。信息社會對工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了更高、更新的要求，不僅要節(jié)約成本，而且要高效化。防潮、防霉、防腐、防爆是糧倉日常工作的重要內(nèi)容，也是衡量糧倉管理工作的重要指標(biāo)。為了滿足糧倉溫濕度的精確控制要求，滿足測溫濕度過程信號易處理要求，該系統(tǒng)操作簡單，功能齊全，是單片機智能化的。濕度，并能無線收發(fā)信號，具有報警系統(tǒng)和數(shù)字顯示功能。

　　

【正文】 讀取完一個字節(jié)。 溫度傳感器 DS18B20 的指令介紹 DS18B20 的指令分為 ROM 指令和 RAM 指令。具體情況如表 45 和表 46 所示。 表 45 ROM 指令 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS1820 溫度傳感器 ROM 中的編碼（即 64 位地 址） 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對該 DS1820 的讀寫作準(zhǔn)備。 搜索 ROM 0FOH 用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個數(shù)和識別 64 位 ROM 地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。 表 6 RAM 指令 指 令 約定代碼 功 能 溫度變換 44H 啟動 DS1820進行溫度轉(zhuǎn)換，12 位轉(zhuǎn)換時最長為 750ms（ 9 位為 ）。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中。 讀暫存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM 中第 3 、 4 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM 中。 重調(diào) EEPROM 0B8H 將 EEPROM中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM中的第3 、 4 字節(jié)。 讀供電方式 0B4H 讀 DS1820 的供電模式。寄生供電時DS1820 發(fā)送“ 0 ”，外接電源供電 DS1820 發(fā)送“ 1 ”。 測溫流程 溫度測量過程的時序嚴格按照 DS18B20 的初始化、寫、讀時序進行，具體操作流程如圖 46 所示。 圖 46 DS18B20 測溫流程圖 溫度測量的具體過程如下： 第一步：根據(jù) DS18B20 的初始化時序，對 DS18B20 進行初始化； 第二步：根據(jù) DS18B20 的寫時序，發(fā)送溫度轉(zhuǎn)化命令，根據(jù) DS18B20 的讀時序，讀取兩個字節(jié)的溫度信息值；第三步：判斷 溫度的正負，并轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)； 第四步：判斷溫度值的大小，確定小數(shù)點的位置，并拆分成四位顯示。 濕度測量的軟件設(shè)計 DHT11 的測濕度模式 DHT11 有四個引腳，其中第二個為 DATA 端， DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時間 4ms 左右，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，具體格式在下面說明，小數(shù)部分用于以后擴展，現(xiàn)讀出為零，操作流程如下： 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit，高位先出。 數(shù)據(jù)格式： 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit溫度 小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 校驗和。 數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“ 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末 8 位。 DHT11 的工作時序 用戶 MCU 發(fā)送一次開始信號后， DHT11 從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機開始信號結(jié)束后， DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號，送出 40bit 的數(shù)據(jù) ,并觸發(fā)一次信號采集，用戶可選擇讀取部分數(shù)據(jù)。該模式下， DHT11 接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集 ,，如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號， DHT11 不會主動進行溫濕度采集 .采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低 速模式。通訊過程如圖 47 所示。 圖 47 DHT11 的通訊過程 總線空閑狀態(tài)為高電平，主機把總線拉低等待 DHT11 響應(yīng)，主機把總線拉低必須大于 18 毫秒，保證 DHT11 能檢測到起始信號。 DHT11 接收到主機的開始信號后，等待主機開始信號結(jié)束，然后發(fā)送 80us 低電平響應(yīng)信號。主機發(fā)送開始信號結(jié)束后，延時等待 2040us 后，讀取 DHT11 的響應(yīng)信號，主機發(fā)送開始信號后，可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可，總線由上拉電阻拉高。總線為低電平，說明 DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號， DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號后，再把總線拉高 80us，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)。該過程如圖 48 所示。 圖 48 DHT11 通訊的詳細過程 每一 bit 數(shù)據(jù)都以 50us 低電平時隙開始，高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是 0 還是 1，具體格式如圖 49 所示。 圖 49 數(shù)據(jù)輸出高低電平詳圖 測濕流程 濕度測量的過程按照第三章介紹的時序圖進行測量濕度，具體的流程如圖410 所示。 圖 410 DHT11 測濕度流程圖 濕度測量的過程具體如下： 第一步：主機把總線拉低 18，等待 DHT11 響應(yīng)； 第二步：主機發(fā)送開始信號結(jié)束后 ,延時等待 2040us，等待 DHT11 響應(yīng)； 第 三步： DHT11 接收到主機的開始信號后 ,發(fā)送 80us 低電平響應(yīng)信號； 第四步： DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號結(jié)束后后 ,再把總線拉高 80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)； 第五步：讀取數(shù)據(jù)； 第六步：進行數(shù)據(jù)校驗，如果正確，就將其拆成四位顯示，如果不正確，則丟棄數(shù)據(jù)，重新測量。 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)分析 在完成軟件設(shè)計和硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)本系統(tǒng)的任務(wù)要求，分步制作該系統(tǒng)，對照設(shè)計指標(biāo)，分析本系統(tǒng)的功能實現(xiàn)情況和不足之處。 硬件電路的制作和調(diào)試 本系統(tǒng)焊接和調(diào)試是按如下步驟進行的： 第一步，制作電源模塊； 第二步，制 作三個單片機最小系統(tǒng)和顯示電路； 第三步，將其中兩個單片機作為下位機，接上溫度測量電路； 第四步，連上無線模塊 nRF905,先讓兩個單片機之間能夠單向傳輸，再雙向傳輸； 第五步，接上按鍵選擇模塊，能夠讓上位機選擇某一個下位機將溫度信息傳輸過來并顯示； 第六步，接上 DHT11 測濕度電路和報警電路，使功能完善。 硬件電路的制作和調(diào)試就按照上面的六個步驟進行，具體過程如下。 第一步的制作和調(diào)試 第一步制作電源模塊，根據(jù)之前設(shè)計的電路圖，焊接兩個這樣的模塊，因為該系統(tǒng)需要兩種電壓。接好線路以后，首先不要上電，檢 查焊接情況，如果沒有錯誤，再給此模塊上電，連接 +15V 電源，調(diào)節(jié)電位器 R2，測量輸出電壓，使之分別是 +5V 和 +。 第二步的制作和調(diào)試 第二步是要焊接單片機最小系統(tǒng)和顯示電路，做完了以后，首先不上電，用萬用表檢查是否有短接、斷接和搭錯線路等問題，然后上電檢測。檢測的方法是讓數(shù)碼管顯示 1234，如果能夠顯示說明這部分沒有問題，如果不能顯示，具體的檢查是哪一部分的問題。 第三步的制作和調(diào)試 第三步要完成的功能是能夠測量溫度。第一步制作完了，在其中選擇兩個作為下位機，分別接上 DS18B20 測溫電路。 根據(jù) DS18B20 的工作時序編寫它的測溫程序，并加載進單片機，判斷測溫工作是否能進行，并且測量是否正確。 第四步的制作和調(diào)試 本系統(tǒng)溫濕度測量為無線傳輸，所以關(guān)鍵就是要打通上位機與下位機之間的通訊，采用的方法是：第一，上位機每隔 2 分鐘發(fā)送一次信息，就是發(fā)送數(shù)據(jù)1234， 1 號下位機就設(shè)置為接收狀態(tài)，一接收到信息就顯示接收數(shù)據(jù)；第二步，上位機先發(fā)送數(shù)據(jù)給 1 號下位機，然后上位機轉(zhuǎn)換成接收狀態(tài)， 1 號下位機接收到信息后就顯示出來，并把接收到的信息返發(fā)送給上位機，上位機接到信息后再顯示接收到的信息。 第五步的制 作和調(diào)試 第五步要分成兩個小步驟進行。 第一，兩個單片機之間能夠雙向傳輸了，接上按鍵選擇電路，讓上位機選擇將信息傳輸給哪個下位機。若按下 KEY1 鍵就將信息發(fā)送給 1 號下位機， 1 號下位機接收到信息后再將信息返回給上位機；若按下 KEY2 鍵就將信息發(fā)送給 2 號下位機， 2 號下位機接收到信息后再將信息返回給上位機。完成這一步，三個單片機之間就都能通訊了。 第二，將三個單片機之間的通訊打通以后，下位機加入測溫程序，當(dāng)上位機將命令發(fā)送給下位機后，下位機將當(dāng)前的測溫結(jié)果發(fā)送給上位機。 第六步的制作和調(diào)試 第六步也要分成三個 小步驟進行。 第一，將測濕度的電路也加進下位機，首先加載測濕程序，觀察測濕功能是否能實現(xiàn)以及測濕的精度。 第二，將測濕程序加入下位機程序中，當(dāng)上位機需要溫濕度信息值時，下位機能夠?qū)⑿畔鬏斀o上位機。 第三，在上位機中接入報警電路，當(dāng)上位機收到下位機傳送過來的信息值時，將此與值比較，根據(jù)情況發(fā)出警報。 至此，本系統(tǒng)的軟硬件制作就都完成了。 軟硬件功能分析 軟硬件的功能實現(xiàn) 本系統(tǒng)下位機能夠完成實時溫濕度測量，能夠接收上位機的命令和發(fā)送溫濕度信息值給上位機；上位機也能及時接收下位機傳送的信息值，并驅(qū) 動報警模塊和顯示電路。硬件設(shè)計上也較為流暢，制作也很規(guī)范，但是有些地方一開始缺少考慮，還是有不足之處。 軟硬件的不足之處 首先硬件制作方面，一開始沒有考慮到溫濕度信息值同時顯示，只采用了四位顯示，所以溫濕度必須分開顯示，要想改成 8 位顯示，電路板上并沒有足夠的空間，所以采取從軟件上補救，以 C 代表溫度，以 RH 代表濕度，分時顯示。 其次，軟件方面也有一個不足之處，正是由于顯示沒設(shè)置好，溫濕度的測量和顯示要通過鎖存開關(guān)來控制。下位機一開始檢測 DR 信號，如果不是高電平，上位機就沒有發(fā)送命令，再判斷 KEY1 和 KEY2 鍵，如果其中有一個鍵按下，則測量溫度或濕度并顯示，直到按鍵松開，重新檢測 DR 信號。這樣就存在一個問題，如果鎖存開關(guān)被按下，程序就一直在測溫或測濕程序中循環(huán)，也就不檢測 DR 端，也就是不能接收上位機的命令。所以，必須在按鍵沒有按下的情況下下位機才能接受上位機的命令。如果采用 8 為顯示就不存在這個問題，因為溫濕度同時顯示，不需要鎖存開關(guān)的控制。 如果是 8 位顯示，程序就會這樣設(shè)計。下位機一開始檢測 DR 端，如果不是高電平，就測量溫濕度并顯示，測量一次結(jié)束就重新檢測 DR 端，如果是高電平，就是收到了上位機的命令，將測量結(jié) 果傳送給上位機。這樣上位機與下位機之間的通訊就流暢了，上位機和下位機都能同時顯示。 另外由于上位機顯示也是四位，所以顯示檢測節(jié)點只能在一開始的時候顯示，不能一直顯示，所以用發(fā)光二極管區(qū)分檢測節(jié)點號。 測試結(jié)果分析 為了確定測量結(jié)果的正確性，我將其測量結(jié)果與溫濕度測量儀的結(jié)果進行比較，具體情況如表 51 所示。 表 51 測量結(jié)果對比表 溫濕度測量儀 1 號下位機 2 號下位機 溫度℃ 濕度 % 溫度℃ 濕度 % 溫度℃ 濕度 % 58 61 56 58 57 56 57 57 57 56 57 57 57 56 59 58 59 60 59 60 57 58 59 56 計算誤差的公式為： 51 52 53 根據(jù)這三個公式求得 1 號下位機的測溫誤差為177。 %， 2 號下位機的測溫誤差為177。 %； 1 號下位機的測濕誤差為177。 %， 2 號下位機的測濕誤差為177。 %。 從計算的結(jié)果可以看出，濕度和溫度的精度要求都在177。 5%范圍內(nèi)，所以本設(shè)計的指標(biāo)要求，該系統(tǒng)完全滿足。 下位機測得的結(jié)果，能夠顯示出來，也能夠無線傳輸給上位機；上位機能夠接收下位機發(fā)送的數(shù)據(jù)，并顯示溫濕度信息值和表示監(jiān)測點，與下位機測得的數(shù)據(jù)完全吻合，所以 nRF905 模塊也是完全符合要求的。綜合分析，該系統(tǒng)實現(xiàn)了預(yù)的研究目標(biāo)。 第 6 章 總結(jié) 為期兩個多月的畢業(yè)設(shè)計終于結(jié)束了，在這兩個多月中我完成了畢業(yè)設(shè)計課題?；仡欉@兩個多月來設(shè)計生活，可以說是對我四年所學(xué)知識與技能的一次系統(tǒng)性的總結(jié)和應(yīng)用。設(shè)計中不僅要求我具有扎實的理論基礎(chǔ)，還需要很強的動手能力，善于發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的思維能力。同時，兩此次畢業(yè)設(shè)計也是我踏入社會大門之前對自身水平的一次考驗和檢測。通過設(shè)計對自身的技能水平和理論基礎(chǔ)有一個全面的，客觀的評價。 此次設(shè)計是不同于以往的任何一次課程設(shè)計，從選題到制作都是經(jīng)過深思熟慮的，所選的設(shè)計要符合本專業(yè) ，全面的涉及所學(xué)的知識，并能高于課本，是對自己理論知識和實際操作能力的一個考驗和檢查。而且制作過程中需要足夠的自覺性和責(zé)任感，遇到問題，絕不能馬虎了事，要有嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，正確的分析方法。此次課程設(shè)計對我來說收獲頗多。 此次設(shè)計的多點糧倉溫濕度的無線監(jiān)測系統(tǒng)，其中涉及無線的知識，對于我來說是一個完全的陌生的領(lǐng)域，在學(xué)習(xí)的過程中，我體驗到了一個知識從無到有，從陌生到熟悉的感覺，為我以后學(xué)習(xí)其他的知識打下了基礎(chǔ)，重要的是給了我一次特殊的情感體驗。 本次設(shè)計雖然過程中遇到過問題，感到過沮喪，但最終圓滿的完成了。我 相信這次的設(shè)計不但是我學(xué)習(xí)生涯中的一次寶貴經(jīng)驗，更為我以后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實的基礎(chǔ)。當(dāng)然這次設(shè)計能完滿成功，要感謝老師的諄諄教導(dǎo)和細心解說。我相信有了這次經(jīng)驗，在以后的工作和學(xué)習(xí)中，我一定能完成