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畢業(yè)設計--基于ds189b20糧庫溫控系統(tǒng)的設計-wenkub.com

2024-11-27 19:39 本頁面
   

【正文】 接收與譯碼中斷程序如下 : EXO_INT: ; 外部中斷 0,邊緣觸發(fā) PUSH ACC MOV A; THO ; TO 工作于模式 1,用于計算方波周期 MOV RO; TLO MOV TLO; 00H MOV THO; 00H JB RV_BUSY,IN_RV; RV_BUSY=1, 表示正在接收 ; RvBUSY=0,空閑態(tài) JB ; NEW_BYTE ; 接收到起始位“ 0” XCH A; R0 JB ; IDLE ; 接收到空閑態(tài)標志“ 1” AJMP RV_ERROR IDLE: AJMP RV_EXIT; 空閑態(tài) NEW_BYTE: SETB RV_BUSY 哈爾濱理工大學遠東學院學士學位論文 27 CLR RV_BYTE CLR HALF_BIT MOV R2, 09H AJMP RV_EXIT IN_RV: JB , RV_0 ; 接收到“ 0” XCH A, R0 JB , RV_1 ; 接收到“ 1” AJMP RV_ERROR RV_1: JBC HALF_BIT, NEW_BITI ; 收到數(shù)字“ 1”的第 2 個周期,則清除HALFBI, T SETB HALF_BIT ; 收到數(shù)字“ 1”的第 1 個周期,則置位隊 LFBIT, AJMP RV_EXIT NEW_BIT1: SETB C NEW_BIT0: DJNZ R2, RV_PARITY ; 接收到校驗位 MOV A, RV_BYTE RRC A ; 將接收到的數(shù)據(jù)位保存 MOV RV_BYTE, A AMJP RV_EXIT RV_0: CLR C ZJMP NEW_BIT0 RV_PARITY: MOV TB8, C BYTE_END: ; 一個字節(jié)接收結束 MOV A, RV_BYTE MOV SBUF, A ; 將收到的字節(jié)發(fā)送給主單片機 CLR RV_BUSY ; 清忙標志 AJMP RV_EXIT RV_ERROR: ; 接收出錯處理 CLR RV_BUSY CLR HALF_BIT AJMP RV_EXIT RV_EXIT: POP ACC RETI 哈爾濱理工大學遠東學院學士學位論文 28 無線傳輸數(shù)據(jù)的幀格式 在遠距離數(shù)據(jù)傳輸過程中,數(shù)據(jù)大都是以異步方式傳輸?shù)摹?EN 為數(shù)據(jù)發(fā)送允許端 :數(shù)據(jù)位的發(fā)送是從兩個方波波形都為負跳變開始的,此時 EN輸出為低電平。發(fā)送與接收功能由一片通信單片機 89C2051 完成。數(shù)據(jù)總的傳輸速率是 。單片機處于空閑態(tài)時總線電平為高電平 1,數(shù)據(jù)發(fā)送是從總線被拉為低電平開始的。因此本系統(tǒng)選擇 與 ,將要發(fā)送的數(shù)據(jù)分別調制到這兩種方波中。由此總結出 :分布均勻的方波信號可以抑制噪聲。但是這種編碼方式要求在編程上要有較高的技巧和經(jīng)驗,并且需要更多的內(nèi)存和程序容量。數(shù)據(jù)編碼及控制發(fā)送大都由單片機來實現(xiàn),有的數(shù)傳模塊可以直接與單片機的串行口相接 (如 RF401 系列, F05 系列等 ),而多數(shù)模塊則需對數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼 (一種雙相位編碼格式 )。在系統(tǒng)中,主控機發(fā)送模塊用的是 F05A,接收模塊是 J04E; 各分機的發(fā)送模塊用的是 F05B,接收模塊是 J04 H。如需更遠的可靠距離,可在 F05 的輸出端加一級射頻功率放大器。本系統(tǒng)選用的安陽電子研究所F05 系列收發(fā)模塊可以直接傳送單片機串口數(shù)據(jù),避免了雙極性曼徹斯特編碼,使用方便。而在發(fā)送數(shù)據(jù)時 ,主單片機因為是主動發(fā)送,因此可以通過通信選擇電路來選擇發(fā)送對象。如果主控機 正在與分機進行通信時,恰好此時計算機也給主控機發(fā)數(shù)據(jù),則計算機的數(shù)據(jù)將不會被主控機響應。 無 線 接 收 電路無 線 發(fā) 射 電路通 信單 片 機8 9 C 2 0 5 18 4 5通 信 電 路( 預 留 )看 門 狗 電 路通 信 選 擇 電路2 3 2 通 信 電 路主 單 片 機8 9 C 5 1數(shù) 碼 管 顯示 器S R A M數(shù)據(jù)選 位地址控 制 端 圖 31 主控機結構框圖 圖 31 為主控機的結構框圖,主控機的電路結構與分機基本一樣,不同點主要是在主控機的通信電路結構上。方法有兩種 :一種是對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行重新編碼,使其更適于無線傳輸 ; 另一種方法是對數(shù)據(jù)進行差錯校驗,有錯時反 饋重發(fā)。成功的數(shù)據(jù)傳輸主要取決于兩個因素 :傳輸信號的質量和傳輸介質的特性。 本章 小結 本章介紹單片機的測量原理。 485 電 路的 TXD 與 RXD 分別接到主單片機的 TXD 與 RXD 上。 8 9 C 2 0 5 1P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 1 . 0 圖 28 分機地址設置電路 復位及看門狗電路采用低功耗芯片 MAX813L,它可以保證上電或死機時系統(tǒng)可靠復位。系統(tǒng)中分機的地址設置方式為硬件設置,由每臺分機的通信單片機負責對地址進行對比確認。 鍵盤電路采用外部中斷 0 擴展法,如圖 27 所示。 鍵盤電路和數(shù)碼管顯示電路 ,用以設定溫度傳感器的邏輯地址。 哈爾濱理工大學遠東學院學士學位論文 17 S ETC LRSRP 2 . X鎖 存 器內(nèi) 部 總 線寫 鎖 存 器讀 鎖 存 器讀 引 腳地 址M U X控 制內(nèi)部上啦電阻V C CP 2 . X引 腳 圖 26 P2 口結構示意圖 這樣,在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器頻繁程度不大的情況下, P2 口仍可作一般 I/O 口使用,因此程序中既可以使用命令 MOV P2, ADDR 來選通測溫Line, 又可以使用命令 MOVX DPTR 來對外部數(shù)據(jù)存儲器進行訪問而做到互不影響,但是在對 DS1SB20 進行讀寫二個 字節(jié)的操作期間,程序中采用屏蔽其它中斷的方式來阻止操作被打斷,確保了操作的完成。這就要求在讀寫單總線期間,地址線上的地址數(shù)據(jù)不能被改變,因此,不能對其采用 DPTR 進行間接尋址。例如,對于第 1 口第 3 線上的第 6 個測溫點,它的硬件地址 (64 位激光 RMO 碼 )存放在 E2PROM 中地址段 0x0B60~0x0B67 上,而讀得的溫度數(shù)據(jù)則存放在地址段 0x0B68~ 0x0B6F 上。 Line 上所有的點將收到的 ROM地址并與存放在 ROM 中的自己的唯一地址相比較,若不相符,則對 CPU的后繼命令不作響應,直至收到下一個復位命令 : 如果相符,則準備接受CPU的后繼命令。確認后,CPU將 DS18B20 的物理位址 (8 個 BYTE) 讀出,然后存入到 E2RPOM 中剛才設定的邏輯地址上, DS18B20 在 E2PROM 中邏輯地址定義見 圖 24 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 P 1 D 10 L 2 XP 2 L 3 XP 3 D 3L 1 XD 4D 2 X 圖 24 存儲器中邏輯地址定義 表中各位表示的意義如下 : A15A14 存儲操作標志 (為固定值 00) 哈爾濱理工大學遠東學院學士學位論文 16 A13A12A11 口地址 A10A9A8 線地址 A7A6A5A4 點地址 A3A2A1A0 存儲區(qū)域 (00000111 為 64 位激光 ROM 碼 ; 10001111 為讀取的溫度數(shù)據(jù) ) 登記注冊完畢,便可以將 DS18B20 接到測溫線上相應的位置上了。接下來,8 位 R 伽碼或緩存器的 CRC 必須移入電路。暫存寄存器 CRC 是由存在暫存寄存器中的數(shù)據(jù)計算得出的,它因而隨著緩存器中的數(shù)據(jù)的改變而改變。如果 DS18B20設定為 12 位結果,溫度寄存器中所有位將包含有數(shù)據(jù) ; 對于 11 位結果, 0位未定義 ; 10 位結果 , 0 位和 1 位未定義 ; 9 位 結果位 位 1 和位 0 未定義。高 8 位包含有一個循環(huán)冗余校驗字節(jié),它是根據(jù) ROM 碼的前56 位計算得到的。從單線總線上獲得電源的方法被稱之為“ 寄生電源 ”。 度 。 圖 23 為 DS18B20 的引腳 (結構 )框圖。 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器之所以考慮選擇單線數(shù)字器件 DS18B20,是在經(jīng)過多方面比較和考慮后決定的,主要有以下幾方面的原因 : 系統(tǒng)成本 :由于計算機技術和微電子技術的發(fā)展,新型大規(guī)模集成電路功能越來越強大,體積越來越小,而價格也越來越低。 所以,當主機向單總線器件發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后,必須馬上產(chǎn)生讀操作,以便單總線器件能傳輸數(shù)據(jù)。所有的讀、寫時序至少需要 60μs,且每兩個獨立的時序之間至少需要 1μs 的恢復時間。主機通過拉低單總線至少 480μs 哪產(chǎn)生 Tx 復位脈沖 ; 然后由主機釋放總線,并進入 Rx 接收模式。1wier 協(xié)議定義了復位脈沖、應答脈沖、寫 0、讀 0 和讀 1 時序等幾種信號類型。主機和從機之間 的通信可通 3 個步驟完成,分別為初始化 1wire 器件、識別 1wire 器件和交換數(shù)據(jù)。當只有一個從機設備時,系統(tǒng)可按單節(jié)點系統(tǒng)操作 ;當有多個從設備時,系統(tǒng)則按多節(jié)點系統(tǒng)操作 。近年來,美國的達拉斯半導體公司 (DALLAS SEMICONDUCTOR)推出了一項特有的單總線 (1WireBus)技術。 在分機中,主單片機 89C51 的主程序主要完成溫度轉換的啟動、溫度數(shù)據(jù)的 讀 取、溫度數(shù)據(jù)的存儲,主程序流程框圖如圖 22 所示。傳統(tǒng)的人工查看糧溫方法已經(jīng)逐步被電子測溫設備所取代; 本文從 多種方法 中選取以:單片機 89C2051 配以新型的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20,有限與無線數(shù)據(jù)傳輸方式來完成一個測溫系統(tǒng)。而發(fā)送方在接收方無響應超過一定時間后,將認為前面的發(fā)送出錯,會組織重發(fā),如果重發(fā)三次還無響應,則發(fā)送方會放棄此命令的發(fā)送,繼而進行后續(xù)工作。傳輸完 畢后,主控機向第一臺分機發(fā)出讀溫度數(shù)據(jù)命令,命令經(jīng)過通信單片機 (89C2051)編碼后送到 RS485 或無線發(fā)射模塊發(fā)送出去。主控機與 n 臺分機采用主從式分布結構,通過無線通信方式進行遠距離通信,系統(tǒng)組成結構如圖 12 所示。目前,我國的很多國有糧庫和地方糧庫還是采用人工測溫的方式進行管理,而采用分布式計算機糧庫監(jiān)控系統(tǒng),可以大大提高糧庫的現(xiàn)代化管理水平,在糧食保管方面每年節(jié)約大量人力物力 ,減少開支,減少糧食損失。由于采用標準的圖形用戶接口,操作十分方便、直觀。 數(shù)據(jù)的集中顯示與處理 糧庫監(jiān)控系統(tǒng)的使用最終是要面向用戶的,因此用戶監(jiān)控軟件的開發(fā)將決定系統(tǒng)能否方便高效的運行。數(shù)據(jù)的編碼方式會影響到傳輸?shù)目煽啃浴? 在糧庫監(jiān)控系統(tǒng)中另一種被采用的通信方式是無線通信。將RS232 轉換成可以進行多點通訊的 RS485 方式是被廣泛采用的一種通信方式。 由于各庫房距監(jiān)控中心比較遠,一般都有幾十米甚至幾百米,因此數(shù)據(jù)傳輸是一個遠程多機通訊系統(tǒng)。如圖 11 是通過大量試驗,對稻谷施加15v200kHz 激勵信號得出的稻谷阻抗 (Z x)與其水分含量 (M)的關系曲線。近幾年,還有多種集成濕度傳感器面世。目前使用的濕度傳感器從原理上主要 分為吸附型和非吸附型。 最新數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20,可以在三根線上同時并聯(lián)多個溫度探測點,每個分機上可以連接多根電纜,每根電纜上可以并聯(lián)幾十個點,構 成串行總線工作方式。在 25℃ ()時能輸出 ,相當于一個溫度系數(shù)為 1μA/K 的高阻恒流源,因而不必考慮多路轉換器或長距傳輸線引入的附加電阻 (約幾百歐姆 )造成的誤差,所以 AD590 特別適合于信號遠距離傳輸?shù)男枰?。由此可見,傳統(tǒng)的溫度巡檢系統(tǒng)無論 是在系統(tǒng)設計階段還是在安裝調試階段工作量都很大。 PN 結溫度傳感器具有反應快、價格便宜等特點。不同傳感器有各自的特點。下面對此三部分分別加以介紹。一種是由 PLC 為核心構成, PLC 在開關量控制方面具有較強優(yōu)勢,連接上位機又可彌補其數(shù)據(jù)管理和顯示功能面的不足,但是成本高 ; 另一種是由單片機為核心,每一個糧庫配備一臺單片作分機,用來測控各庫的糧食溫、濕度。它的出現(xiàn),為徹底打破自動化系統(tǒng)的信息孤島創(chuàng)造了條件。近年來,隨著計算機技術的發(fā)展和測量技術的提高,傳統(tǒng)的人工查看糧溫方法,已逐步被電子 測 溫設備所取代,小的儲糧設備一般采用小型測溫儀檢測溫 度 ,大中型儲糧設備已逐步配備微機測溫系 統(tǒng)。我國每年因糧食變質而損失的糧食達數(shù)億斤,直 接 造成的經(jīng)濟損失是驚人的。 致謝 .................................................................................................................... 45 參考文獻 ...............................
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