【正文】 邏輯電平及其它電氣參數(shù)。物理層負責(zé)在物理媒體上傳輸二進制位流，又稱比特流，它規(guī)定了物理連接的機械、電氣、功能和過程特性。OSI分為七層，在通信過程中為了使這些對層間的虛通信得以正確進行，它們必須遵循共同的約定，就是對等協(xié)議。1981年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)正式提出了“開放系統(tǒng)互連(OSI)基本參考模型”的國際標(biāo)準(zhǔn)，成為新一代計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。在簡單的數(shù)據(jù)傳輸中，通信只朝一個方向進行，從發(fā)射端到接收端。其中引導(dǎo)碼是用于同步每一包數(shù)據(jù)的引導(dǎo)頭；長度碼是這一包數(shù)據(jù)的總長度；命令碼是主機對分機(或分機應(yīng)答主機)的控制命令；地址碼是分機的木機地址號；“內(nèi)容”是這一包數(shù)據(jù)里的各種信息；校驗碼是這一包數(shù)據(jù)的校驗標(biāo)志，采用和校驗方式。所以需要制定一套合理的通信協(xié)議來協(xié)調(diào)總線的分時共用。如果有多于1個的站點在“說”，數(shù)據(jù)將在通信總線上碰撞，結(jié)果使處于接收狀態(tài)的站l從收不到正確的數(shù)據(jù)。另外RS485總線是異步半雙工的通信總線，在某一個時刻，總線只能呈現(xiàn)一種狀態(tài)，所以這種方式一般適用于主機對分機的查詢方式通信，總線上必然有一臺始終處于主機地位的設(shè)備在巡檢其它的分機。RS485總線抄表電路連接如圖39所示。在接收端，接收器將差分信號變成TTL電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故數(shù)據(jù)傳輸可達千米以外。所以信號上的干擾會在相減過程中被消除。通過控制PC機RS232串日，利用RS485信號轉(zhuǎn)換接日，實現(xiàn)RS485總線的通信控制。RS232總線，其驅(qū)動器輸出信號擺幅比TTL電平大，使抗干擾能力提高，但RS232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定驅(qū)動器允許有2500pF的電容負載。RS485總線是平衡差分傳輸，抗干擾性好，最遠可傳輸4000m，可互聯(lián)多達128個單片機，非常適合組成多機通信系統(tǒng)。LM7805輸出+5V電壓，為數(shù)據(jù)采集發(fā)射模塊供電。該輸出電壓經(jīng)過一個1000181。LM7815輸入濾波部分主要采用470181。整流單元采用二極管橋式全波整流電路，整流橋由4個分立的耐壓值為6V的二級管組成，將輸入的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖直流電。而接收部分電源可利用上位機來給其供電。圖36 AT89C51引腳圖 測溫裝置電源的設(shè)計由于高壓開關(guān)柜內(nèi)部是一個高溫，高電壓，強磁場的復(fù)雜環(huán)境，溫度檢測裝置與測溫點處于同一電位，檢測部分電源不宜從外部供給，只能從內(nèi)部產(chǎn)生。AT89C51是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其集成的許多系統(tǒng)級的功能，適合于許多要求高集成度、低成本的場合；可以大大減少元件的數(shù)目和電路板面積并降低系統(tǒng)的成本，可以滿足多方面的性能要求。P89LPC932內(nèi)部主要集成了字節(jié)方式的I2C總線、SPI接口、UART通信接口、實時時鐘、EEPROM、A/D轉(zhuǎn)換器、ISP/IAP在線編程和遠程編程方式等一系列有特色的功能部件。單片機與PTR4000接口電路如圖35所示：圖35 單片機與PTR4000接口電路在接口電路中，PTR4000配置接口CS、CE和通道1接口CLKDATA 用單片機的I/O來控制，DR1接單片機中斷INT0，通道2接口CLKDOUTDR2 保留未使用。在CS下降沿后，模塊內(nèi)部更新所有內(nèi)部配置，即新的配置字在CS的下降沿后開始生效。PTR4000上電以后首先必須通過單片機對其進行配置：單片機首先將按照模式控制真值表將PTR4000設(shè)為配置模式；然后單片機通過通道1的DATA、CLK1將15bvte的配置數(shù)據(jù)送入PTR4000模塊，完成配置。配置數(shù)據(jù)由DATA, CLK1輸入。PTR4000模塊體積微小,且接收發(fā)射合一,工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段2400MHz——2524MHz，采用GMSK調(diào)制/解調(diào),～，功耗小，靈敏度高，工作最高速率可達1000kbit/s，無需設(shè)置模塊通訊速率， 抗干擾能力強，開闊地?zé)o干擾的情況下，有效傳輸距離達300米，編程開發(fā)工作容易，并且單片機可直接與其相連，特別適合工業(yè)控制場合。時鐘再次使計數(shù)器計值至已達到零。同時，計數(shù)器用針率累加器電路所決定的值進行設(shè)定。斜率累加器計數(shù)器1=0計數(shù)器2=0預(yù)置預(yù)置比較低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振溫度寄存器圖32 測溫原理DS18B20通過計量其內(nèi)部溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時鐘周期個數(shù)來測量溫度。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，在計數(shù)器2控制的閘門時間到達之前，如果計數(shù)器1的預(yù)置值減到0，則溫度寄存器的值將作加1運算，與此同時，用于補償和修正測溫過程中非線性的斜率累加器將輸出一個與溫度變化相對應(yīng)的計數(shù)值，作為計數(shù)器1的新預(yù)置值，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)，直到計數(shù)器2控制的閘門時間到達亦即計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響較大，隨溫度的變化而明顯改變，其產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入，用于控制閘門的關(guān)閉時間。DS18B20測溫原理如圖32所示。DS18B20的另一特點是在沒有外部電源下操作的能力，電源山總線為高電平時DQ腳上的上拉電阻提供(寄生供電模式)，此時VDD腳接地。 數(shù)字溫度傳感器DS18B20的測溫范圍為55℃——+125℃，℃，測量的溫度值用9——12位數(shù)字表示，最大轉(zhuǎn)換時間為750ms，溫度超標(biāo)報警的上、下限值，DS18B20的轉(zhuǎn)換分辨率均可由用戶設(shè)定，并能長期保存。如果是寄生供電，DS1820將在甲一線總線上送回“0”如果由VDD引腳供電，它將送回“1”?？偩€上主機通過發(fā)出跳過(Skip ) ROM的操作約定，然后發(fā)出讀電源命令，可以決定是否有需要強上拉的DS1820在總線上。注意只要外部電源處十工作狀態(tài)，GND(地)引腳不可懸空。這就允許在變換時間內(nèi)其它數(shù)據(jù)在甲一線上傳送。圖31強上拉在溫度變換期內(nèi)向DS1820供電向DS1820供電的另外一種方法是通過使用連接到VDD引腳的外部電源，這種方法的優(yōu)點是在I/0線上不要求強的上拉。如圖31所示，通過使用一個MOSFET把I/0線直接拉到電源可達到這一點。有兩種方法確保DS1820在其有效變換期內(nèi)得到足夠的電源電流。因為DS1820的工作電流高達1mA, 5K的上拉電阻將使I/0線沒有足夠的驅(qū)動能力?，F(xiàn)以自動控溫加熱器為例主要說明DS18B20的特點、工作原理及DS18B20的C51程序。可應(yīng)用于各種領(lǐng)域、各種環(huán)境的自動化測試和控制系統(tǒng)，使用方便靈活，測試精度高，優(yōu)于任何傳統(tǒng)的溫度數(shù)字化、自動化測控設(shè)備。改變了傳統(tǒng)溫度測試方法，能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)。每個DS18B20芯片的ROM中存放唯一的64位ID號：前8位是產(chǎn)品類型編號，隨后48位是該器件的自身序號,單片機可以同時控制多個DS18B20采集數(shù)據(jù),而不會出現(xiàn)混亂現(xiàn)象，完全滿足母線多點溫度測量的需要。DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的新型單總線數(shù)字溫度傳感器，使用了在板（onboard）專利技術(shù)，將地址線、數(shù)據(jù)線和控制線合為一根雙向串行傳輸?shù)男盘柧€，可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機處理。第3章 母線測溫系統(tǒng)的硬件設(shè)計 母線無線測溫裝置本裝置硬件電路主要由母線溫度數(shù)據(jù)采集電路，無線發(fā)送與接收電路，MCU控制電路及其外圍顯示，報警電路等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖22所示：a相測溫電路b相測溫電路c相測溫電路信號采集控制單元(89LPC932)無線收發(fā)模塊( PTR4000)無 線收發(fā)模 塊( PTR4000)顯示報警信號處理控制單元(AT89C51)圖22 母線無線測溫裝置框圖首先，接收端起綜合控制作用的單片機AT89C51通過PTR4000無線傳輸模塊的發(fā)射端將控制指令傳輸給數(shù)據(jù)采集及發(fā)射單元，在發(fā)射單元，單片機P89LPC925按照接收到的指令控制溫度傳感器對三相母線溫度數(shù)據(jù)進行采集，傳感器將需要顯示的各相溫度值按照指令要求通過串行通信接口傳輸?shù)絾纹瑱CP89LPC925中進行處理和儲存，之后單片機將數(shù)據(jù)傳輸給發(fā)射單元的PTR4000無線傳輸模塊的發(fā)射端，信號經(jīng)其調(diào)制后發(fā)送到接收單元的接收端，數(shù)據(jù)經(jīng)解調(diào)后傳輸給接收端的單片機AT89C51，之后單片機AT89C51對接收的數(shù)據(jù)進行處理并顯示溫度值，當(dāng)溫度異常時，發(fā)出報警信號。當(dāng)溫度超過預(yù)先設(shè)定的上限值后就進行聲音報警和屏幕提示處理，提醒值班人員進行緊急處理。該接收裝置可以同時接收多個溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并且整理保存后輪換顯示。PC機將這些數(shù)據(jù)進行處理、顯示、打印，同時將各種控制命令傳給各個從機，以實現(xiàn)集中管理和最優(yōu)控制。第2章 系統(tǒng)組成及其工作原理本系統(tǒng)主要由母線無線測溫裝置，PC上位機控制中心和GSM 短信模塊組成。針對上述情況，本文采用一種比較理想的測溫系統(tǒng)方案：即母線及電接觸溫度測量裝置采取溫度就地測量，數(shù)據(jù)遙送地面，由微控制器（MCU）進行處理的方法。因此本文對于保障電氣設(shè)備安全運行具有十分重要的實際工程意義，為高壓母線實現(xiàn)智能測