【正文】 時衰減到 足夠低就可以不考慮匹配。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。有些網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高，其不良 影響會越來越嚴重，主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加，會造成信號質(zhì)量下降。 RS485 的網(wǎng)絡(luò)布置 網(wǎng)絡(luò)拓撲一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。 由于 PC 機默認的只帶有 RS232 接口，有兩種方法可以得到 PC 上位機的 RS485 電路：（ 1）通過 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換電路將 PC 機串口 RS232 信號轉(zhuǎn)換 成 RS485 信號，對于情況比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產(chǎn)品。當網(wǎng)絡(luò)線路中 共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工 作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個原因： (1)共模干擾問題： RS485 接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。在 RS485 通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。接 口信號電平比 RS232C 降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。所以現(xiàn)在大多數(shù)全雙工 485 驅(qū)動 /接收器對都是標： RS422/485 的，因為全雙工 RS485 的驅(qū)動 /接收器對一定可以用在 RS422 網(wǎng)絡(luò)。 RS422，在 RS232 后推出，使用 TLL 差動電平表示邏輯，就是兩根的電壓差表示邏輯， RS422 定義為全雙工的，所以最少要 4根通信線（一般額外地多一根地線），一個驅(qū)動器可以驅(qū)動最多 10 個接收器（即接收器為 1/10 單位負載），通訊距離與通訊速率有關(guān)系，一般距離短時可以使用高速率進行通信，速率低時可以進行較遠距 離通信，一般可達數(shù)百上千米。電路一旦起振后， uc電壓總是在（ 1/3～ 2/3） Vcc之間充電和放電， 17 從而在輸出端產(chǎn)生一系列的脈沖頻率波形，通過輸出腳與單片機連接，將脈沖頻率信號輸入到單片機中。為高電平，放電管 VT截止， Vcc再次對電容 c充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。充電時間常數(shù) T充 =（ R4＋ Rx） C。 根據(jù)５５５定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻值。它有很多優(yōu)異的性能而且用途極廣，它們表現(xiàn)在：第一，定時精度，工作速度和可靠性高；第二，使用的電源電壓范圍寬，從 3V到 18V，能和數(shù)字電路直接連接；第三，有一定的輸出功率，可驅(qū)動微電機，指示燈、揚聲器，第四，結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，用途廣泛，可組成各種波形的脈沖振蕩器、定時延時電路、雙穩(wěn)觸發(fā)電路、檢測電路、電源變換電路、頻率變換電路等，被廣泛應(yīng)用于自動控制，測數(shù)，通信等各個領(lǐng)域。 圖 56 DS18B20 的寫時序 下面為 DS18B20 的程序流程圖： 15 圖 57 DS18B20 程序流程圖 、本系統(tǒng)所使用的 DS18B20 電路 圖 58 DS18B20 電路圖 、 NE555 簡介及應(yīng)用 、 NE555 基本知識 555 時集成電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結(jié)合在同一硅片上的組合集成電路。 圖 55 DS18B20 的讀時序 對于 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0時序和寫 1時序兩個過程。 對于 DS18B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。 DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。 、 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 AT89S51 單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，本設(shè)計必須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。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。開漏單總線接口引腳。 、 DS18B20 的引腳介紹 TO－ 92封裝的 DS18B20 的引腳排列見圖 1，其引腳功能描述見表 53。 （ 5）、數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9 位到 12位選擇。 C到＋ 125。 （ 3）、實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。 DS18B20 產(chǎn)品的特點： （ 1） 、只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。 溫度傳感器的簡介 、 DS18B20 基本知識 DS18B20 數(shù)字溫度計是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。 CPU 第 9管腳復(fù)位 （ RST）功能，本設(shè)計具有上電復(fù)位功能， 主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從 0000H 13 單元開始執(zhí)行程序 。震蕩器發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路。 XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。在 flash 編程期間， EA 也接收 12伏 VPP 電壓。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。當 AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每 個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。這個 ALE 使能標志位（地址為 8EH的 SFR 的第 0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。這一位置“ 1”， ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或 MOVC 指令時有效。然而，特 別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。在 flash 編程時，此引腳（ PROG ）也用作編程輸入脈沖。 在 flash 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi) 部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P3輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高八位地址。對 P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在 flash 編程和校驗時， P1口接收低 8位地址字節(jié)。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。在 flash編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL邏輯電平。 89S51 單片機包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。 9 表 常見的三種串口通信性能比較 RS232 RS422 RS485 功能 全雙工 全雙工 半雙工 傳輸方式 單端 差分 差分 最大速率 20kbit/s 10kbit/s 10kbit/s 最大距離 15m 1200m 1200m 抗干擾能力 弱 強 強 常用接口芯片 MAX232 MAX422 MAX485 10 第 5 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 單片機及其他器件的功能介紹及原理 、單片機功能簡介 單片機是一種集成在 電路 芯片，是采用 超 大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機存儲器 RAM、 只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的 計算機系統(tǒng) 。下表 。RS485 收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抗干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度、能檢測抵達 200mv 的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。 在 RS422 標準的基礎(chǔ)上， EIA 研究出了一種支持多節(jié)點、遠距離和接收高靈敏度 RS485 總線標準。 RS422 使用差分信號，差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號（共 4 線），對比 RS232，它能更好的抗噪聲和有更遠的傳輸距離。這就是迫切需要一種總線能適合遠距離的數(shù)字通信。盡管在特定的條件下，使用無線傳輸比有線傳輸具有更大的可行性，但是由于無線傳輸也存在許多不足之處，如傳統(tǒng)無線通訊方式通訊距離短、性能不穩(wěn)定，受天氣等情況影響較大，不能真正實現(xiàn)無縫覆蓋等，所以針對本設(shè)計，不宜采用此通信方式。使用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，進行數(shù)據(jù)信號的傳輸，對于長距離傳輸，帶來了很大的便利。符合本設(shè)計的要求，所以本設(shè)計采用DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器。以便不同測溫點的識別。 而 DS18B20 是由美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的一種自帶編碼的單線數(shù)字溫度傳感器，可以把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 方案三：如果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器，上述設(shè)計問題將得到簡化。限制了微機功能的擴展；而且在溫度監(jiān)測點大范圍分布的系統(tǒng)中，模擬信號需長距離傳輸，信號容易失真，抗干擾能力差。集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，而 且它還將驅(qū)動電路、信號處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片 IC 上，有實際尺寸小，使用方便等優(yōu)點。根據(jù)本設(shè)計的要求，不適宜用此類傳感器。 方案一 ： 在許多應(yīng)用中，本設(shè)計并不需要嚴格測量溫度值，只 關(guān)心溫度是否超出了一個設(shè)定范圍，一旦溫度超出所規(guī)定的范圍，則發(fā)出報警信號，啟動或關(guān)閉風扇、空調(diào)、加熱器或其他控制設(shè)備，此時可選用邏輯輸出式溫度傳感器。溫度傳感器是檢測溫度的器 8 件，其種類最多，應(yīng)用最廣，發(fā)展最快。故本設(shè)計選擇了方案三。 方案三：利用５５５構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)的方案 圖 43 ５５５定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài) 根據(jù)５５５定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻值。由公式 RX=UX/（ U0/RO） 方案二：利用直流電橋平衡 原理的方案 圖 42 電橋 其中 Z1， Z2，為可變電位器， Z3為已知電阻， Z4 為被測電阻，根據(jù)電路平衡原理，不斷調(diào)節(jié)電位器，使得電表指針指向正中間。 圖 31 系統(tǒng)整體設(shè)計框圖 485發(fā)送模塊 485接收模塊 51單片機 顯示模塊 溫度檢測模塊 測電阻模塊 51單片機 7 第 4 章 系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計與論證 電阻檢測模塊方案論證 相位測量方案的關(guān)鍵問題是電阻測量方法的選擇 ： 方案一：串聯(lián)分壓原理 圖 41 串聯(lián)電路原理圖 根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，串聯(lián)電路上電壓與電阻成正比關(guān)系。 整體設(shè)計框圖如下圖所示。 表 21 某質(zhì)量分數(shù)各水樣的相對電導(dǎo)率范圍 序列 測量內(nèi)容 相對電導(dǎo)率變化范圍 1 自來水 2 加入 8mg硫酸亞鐵 3 加入 4mg硫酸亞鐵 4 加入 4mg氯化鉀 5 加入 2mg氯化鉀 6 加入 1mg氯化鉀 7 加入 2mg磷酸三鈉 8 生活污水 9 某電氣公司處理前水樣 10 某電氣公司處理后水樣 11 加入汽油的水樣 12 加入煤油的水樣 6 第 3 章 系統(tǒng) 設(shè)計要求及總體設(shè)計要求 系統(tǒng)設(shè)計要求 由于不同水質(zhì)的導(dǎo)電能力不同，不同溫度對水的電導(dǎo)率也有影響，本設(shè)計通過檢測不同水質(zhì)及不同溫度下水中的電阻，從而得出其電導(dǎo)，判斷水質(zhì)是否純凈。電阻率(P的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率 (x)(單位為記作歐姆 1厘米 (Ω電阻率 P的物理意義是 1cm，截面為 1cm2 均勻?qū)щ婓w的電阻值（即 1cm，水或水溶液的電阻值），并稱之為水的“電阻率”或“比導(dǎo)電”。 溶液導(dǎo)電能力以電阻值來表示，導(dǎo)電能力強電阻值小。因此水的導(dǎo)電率越 低。電導(dǎo)度反映了水中含鹽量的多少，是水的純凈度的一個重要指標 。水中含有各種溶解鹽類，并以離子的形態(tài)存在，使水溶液具有更強的導(dǎo)電性。其檢測內(nèi)