【正文】 然后用 Windows 下的注冊工具 regsv。 28 圖 25 溫濕度管理系統(tǒng)主體界面 MSComm 控件注冊模塊 本系統(tǒng)正常運行的必要條件是 PC 機已安裝 MSComm 控件，因此首先安裝此控件，本系統(tǒng)采用MSComm 控件注冊和通用 Activex 控件注冊兩種方法。整個系統(tǒng)是利用 Delphi 7 的 Object Pascal 語言，在 IDE 集成開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行 設(shè)計、運行和測試。 系統(tǒng)管理方法 溫濕度管理系統(tǒng)由 Delphi 開發(fā)的軟件管理模塊和后臺數(shù)據(jù)庫組成，集 Delphi 開發(fā)技術(shù)、串口通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、 wfChart 技術(shù)等技術(shù)于一體。 27 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 主要數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)如表 8： 表 8數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu) 列名 數(shù)據(jù)類型 主鍵否 功能描述 ID 數(shù)字 是 溫度編號 Month 數(shù)字 否 月 Day 數(shù)字 否 日 Hour 數(shù)字 否 時 Minute 數(shù)字 否 分 Temp 數(shù)字 否 溫度 humidity 數(shù)字 否 濕度 系統(tǒng)開發(fā)及運行環(huán)境 (1) 系統(tǒng)開發(fā)平臺： Delphi 7 (2) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件： Access 20xx (3) 運行平臺： Windows XP (4) 溫濕度管理系統(tǒng)使用 Delphi 7 開發(fā)，它是當(dāng)前最流行的可視化快速應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，對數(shù)據(jù)庫有強大的支持。 (6) 幫助模塊。 (5) 歷史記錄模塊。 (4) 異常處理模塊?？梢詫⒔K端進(jìn)行時時記錄、監(jiān)測，然后通過統(tǒng)計圖將數(shù)據(jù)趨勢時時顯示出來。本模塊包括實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份 、數(shù)據(jù)刪除、保存數(shù)據(jù)和報表打印等幾部分的功能。另外，該模塊還實現(xiàn)了手工添加數(shù)據(jù)的功能。是系統(tǒng)接收終端監(jiān)測站點適時采集到的、并通過 nRF905 無線模塊發(fā)送到上位機無線通信模塊、再通過 RS232 串口進(jìn)入管理系統(tǒng)的溫濕度數(shù)據(jù)。因此，溫濕度采集管理系統(tǒng)全部采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。下面就來重點著手溫濕度采集管理系統(tǒng)的軟件的開發(fā)工作。 第 5 章 溫濕度采集管理系統(tǒng)的設(shè)計 數(shù)據(jù)管理中心 (上位機 )軟 件系統(tǒng)的總體設(shè)計 前面詳細(xì)敘述了無線溫濕度傳輸系統(tǒng)的總體設(shè)計，并給出了具體的硬件架構(gòu)和軟件設(shè)計。因此對于上述情況，系統(tǒng)會自動提供報警，指示燈會不停地閃爍，同時蜂鳴器也會報警。 對于 DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同 ，當(dāng)要寫 0 時序時，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的 “0”電平，當(dāng)要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。小延時一下，讀取 DS18B20 上的數(shù)據(jù) ,因為從 DS18B20上輸出的數(shù)據(jù)在讀 時間隙 下降沿出現(xiàn) 15us 內(nèi)有效，所有讀 時間隙 必須 60~120us，這里 77us，然后返回有效數(shù)據(jù)。探測到 I/O 引腳上的上升沿后 DS1820 等待 15~60μ s，然后發(fā)出存在脈沖（一個 60~240μ s 的低電平信號）。 具體操作：總線控制器發(fā)出（ TX）一個復(fù)位脈沖（一個最少保持 480μ s 的低電平信號），然后 25 釋放總線，進(jìn)入接收狀態(tài)（ RX）。 DS18B2020 傳感器的軟件操作流程及訪問協(xié)議如下如圖 23 所示。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。 DS18B20 數(shù)據(jù)采集 DS18B20 在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 AT89S52 單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。在此模式中。電流消耗取決于晶體振蕩頻率。當(dāng)進(jìn)入這種模式時， nRF905是不活動的狀態(tài)，這時候平均電流消耗最小，電池使用壽命最長，在掉電模式中，配置字的內(nèi)容保持不變。當(dāng)微處理器接到 AM引腳的信號之后， 其就知道 nRF905正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓 RF905繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個工作模式 。系統(tǒng)的工作過程如下： A. 當(dāng) TRX_CE 為高、 TX_EN 為低時， nRF905 進(jìn)入 ShockBurstTM 接收模式； B. 650us 后， nRF905 不斷監(jiān)測，等待接收數(shù)據(jù)； C. 當(dāng) nRF905 檢測到同一頻段的載波時，載波檢測引腳被置高； D. 當(dāng)接收到一個相匹配的地址， AM 引腳被置高； E. 當(dāng)一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢， nRF905 自動移去字頭、地址和 CRC 校驗位，然后把 DR 引腳置高； F. 微控制器把 TRX_CE 置低， nRF905 進(jìn)入空閑模式； 23 G. 微控制器通過模擬 SPI 口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)； H. 當(dāng)所有的數(shù)據(jù)接收完畢 ， nRF905 把 DR 引腳和 AM 引腳置低； I. nRF905 此時可以進(jìn)入 ShockBurstTM 接收模式、 ShockBurstTM 發(fā)送模式或關(guān)機模式。只有在前一個數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢， RF905 才能接受下一個發(fā)送數(shù)據(jù)包。 其工作流程為： ，通過模擬 SPI 接口，按時序把接收機的地址 (TX address) 和要發(fā)送的數(shù)據(jù) (Tx payload) 送傳給 nRF905， SPI 接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定； TRX_CE 和 TX_EN 置高，激發(fā) nRF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送模式； C. nRF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送： (1) 射頻寄存器自動開啟； (2) 數(shù)據(jù)打包 (加字頭和 CRC 校驗碼 )； (3) 發(fā)送數(shù)據(jù)包； (4) 當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳（ DR）被置高； D. AUTO_RETRAN 被置高， nRF905 不斷重發(fā)，直到 TRX_CE 被置低 ； E. 當(dāng) TRX_CE 被置低， nRF905 發(fā)送過程完成，自動進(jìn)入空閑模式。具體設(shè)置情況如表 7。節(jié)電模式有掉電和 SPI 編程、 STANDBY 和 SPI 編程兩種。 nRF905一共有四種工作模式 , 其中有兩種活動 RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式。在設(shè)置 IE=0x90，表示中斷總允許（ EA=1），允許串口中斷（ ES=1）。在這個定時模式 2（ TMOD=0x21） 下定時器 1 溢出速率的計算公式如下： 溢出速率＝（計數(shù)速率） /(256－ TH1) 則波特率的計算公式為： )12 5 6/()()32/2( THB S M O D ??? 計數(shù)速率 21 本系統(tǒng)設(shè)定的波特率為 9600，有上述公式，對于 的晶振，可以得到 TH1=0XFD，則計數(shù)器的初值為 TL1=0xFD。波特率的計算公式為：溢出率132/2 TB SM O D ?? 。 只有上下位機的波特率一樣時才可以進(jìn)行正常通訊。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器 1 或定時器 2 的定時值（溢出速率）。本系統(tǒng)中，設(shè)置 PCON=0X00。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位是 SMOD=1。 RI 接收中斷標(biāo)識位。 RB8 為 接收數(shù)據(jù) 第 8 位。 REM是由軟件置位或清零。 SM2=0 表示不論第九位數(shù)據(jù)（ RB8）為 1 還是0，都將前八位送入 SBUF 中，并產(chǎn)生中斷請求。它的各 個位的具體定義如 表 5 ： 20 表 5串行口控制寄存器 SCON （ MSB） （ LSB） SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0、 SM1 為串行口工作模式設(shè)置位，這兩位可以對應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置 ，如下表 6。 SCON 串行口控制寄存器 SCON 的尋址地址是 98H，是一個可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。 SBUF 包含了 兩個獨立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一個是接收寄存器，它們都共同使用同一個尋址地址－ 99H。首先是管理系統(tǒng) MSComm 串口通信控件設(shè)置，確定是否 打開串口；然后是對單片機進(jìn)行設(shè)置，采用定時器模式 2，串口工作模式 1，利用定時器 1 設(shè)置波特率，串口中斷設(shè)置；打開定時器 1 開中斷，若 SBUF 接收到字符串，則進(jìn)入串口中斷，若 RI=1，則接收數(shù)據(jù)，然后由軟件設(shè)置 RI=0；如果數(shù)據(jù)是由主機發(fā)來的，則傳給單片機，交由 nRF905 發(fā)射給終端，否則是由單片機將數(shù)據(jù)傳輸給管理系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收時，都會用到數(shù)據(jù)緩沖寄存器 SBUF。 18 P C 機 發(fā) 布 采 集 數(shù) 據(jù) 指 令節(jié) 點 接 收 數(shù) 據(jù) 并 發(fā) 射R S 2 3 2檢 測 載 波終 端 接 收 指 令采 集 數(shù) 據(jù)節(jié) 點 接 收 數(shù) 據(jù)發(fā) 射 采 集 數(shù) 據(jù)管 理 系 統(tǒng) 接 收 數(shù) 據(jù)檢 測 數(shù) 據(jù) 是否 正 常正 確 接 收 數(shù) 據(jù)處 理 數(shù) 據(jù)發(fā) 布 警 報終 端 發(fā) 出 警 報處 理 異 常解 除 警 報R S 2 3 2NY 圖 19 無線溫濕度傳輸系統(tǒng)工作流程圖 單片機串口通信 單片機串口通訊 可 以實現(xiàn)將單片機的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C端，也能實現(xiàn)計算機對單片機的控制。 1. 由 PC 機上溫濕度管理系統(tǒng)發(fā)布采集數(shù)據(jù)指令，通過串口通信 RS232 將數(shù)據(jù)傳至節(jié)點； 2. 節(jié)點正確接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過 nRF905 無線發(fā)射模塊將數(shù)據(jù)以一定格式發(fā)射 ； 3. 數(shù)據(jù)采集終端檢測載波，檢測到數(shù)據(jù)并正確接收數(shù)據(jù)指令； 4. 數(shù)據(jù)終端通過傳感器采集數(shù)據(jù)，并由單片機對數(shù)據(jù)正確處理； 5. 數(shù)據(jù)終端將處理好的數(shù)據(jù)通過 nRF905 無線發(fā)射模塊將數(shù)據(jù)以一定格式發(fā)射； 6. 節(jié)點檢測載波，檢測到數(shù)據(jù)并正確接收數(shù)據(jù)； 7. 通過串口通信 RS232 將數(shù)據(jù)傳至溫濕度管理系統(tǒng)； 8. 如果檢測數(shù)據(jù)正常，則系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后返回值第一步驟； 9. 如果檢測數(shù)據(jù)不正常（比如溫度過高），則系統(tǒng)發(fā)布警報，并將警報信息發(fā)送至終端； 10. 處理異常情況，解除警報，然后返回第一步。其原理圖如圖 18 所示。其中，單片機工作電壓是 5V， MAX232 提供電壓時5V， nRF905 提供的電壓為 。 5％ RH。當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴展 ,現(xiàn)讀出為零。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?？偩€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。具體格式如下： 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。采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式，其與單片機連接原理如如圖 16。 圖 15 DHT11 引腳圖及實物圖 DHT11 構(gòu)成及其工作原理 傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件， 并與一個高性能 8 位單片機相連接用戶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?jǐn)?shù)據(jù)。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá) 20 米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強 、性價比極高等優(yōu)點。 DHT11 傳感器 DHT11 溫濕度傳感器概述 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。然后可以讀留在計數(shù)器內(nèi)的值。 DS18B20 以 C? 的增量值，在 C? 至 C???125 的范圍內(nèi)測量溫度。通過改變溫度每升 高一度，計數(shù)器必須經(jīng)歷的計數(shù)個數(shù)來實行補償，因此，為了獲得所需的分辨率，計數(shù)器的數(shù)值以及給定溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)二者必須都知道。如果門開通時間仍未結(jié)束，那么此過程再次重復(fù)。為了對遵循拋物線規(guī)律的振蕩器溫度特性進(jìn)行補償。 14 圖 14 DS18B20 兩種寄生電源路 傳感器溫度測量 DS18B20 通 過門開通期間內(nèi)低溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時鐘個數(shù)技術(shù)來測量溫度，而門開通過期有高溫度系數(shù)的振蕩器軍頂，計數(shù)器予置對應(yīng)于 C??55 的基數(shù)，如果在門開通結(jié)束前計數(shù)器達(dá)到零，那么溫度寄存器將增量，指示溫度高于 C??55 。這種方法的優(yōu)點就是在 DQ 線上不要求強拉。當(dāng)使用寄生電源方式時， VDD 引腳必須連接到地。第一種方法是發(fā)生溫度變換時，在 DQ 線上提供一強的上拉。因為 DS18B20 在同一條 DQ 線上而且企圖同時變 換，則這一問題變得特別尖銳。只要符合制定的定時和電壓要求， DQ 將提供足夠的功率。 溫度傳感器寄生電源 圖 14 中顯示寄生電源路。如果在單線上有許多器件，那么可以挑出一個特定的器件，并給總線上的主機指示存在多少淺見及其類型。在單線接口情況下，在 ROM 操作未定建立之前不能使用存儲器和控制操