【正文】 .................................................................. 20 參考文獻(xiàn) .................................................................... 21 致謝 ......................................................................... 22 1 第一章 緒論 在工、農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)和日常生活中，對(duì)溫度的測(cè)量及控制占據(jù)著極其重要地位。由此可見，溫度檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用十分廣闊。該系統(tǒng)采用 RS232串行通訊標(biāo)準(zhǔn) ，通過上位機(jī)（ PC）控制下位機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度采集。也可以由下位機(jī)單獨(dú)工作，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前各點(diǎn)的溫度值，對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行控制。 DS18B20利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量，輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的抗干擾性好、設(shè)計(jì)靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。如糧食倉儲(chǔ)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、溫控制程生產(chǎn)線之溫度影像檢測(cè)、醫(yī)療與 健診的溫度測(cè)試、空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)、石化、機(jī)械…… 第二章 DS18B20 與設(shè)計(jì)關(guān)鍵 2 第二章 DS18B20 與設(shè)計(jì)關(guān)鍵 溫度檢測(cè)原則上有其共同的特點(diǎn)：測(cè)量點(diǎn)多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場(chǎng)離監(jiān)控室遠(yuǎn)等。這樣，由于各種因素會(huì)造成檢測(cè)系統(tǒng)較大的偏差，會(huì)使檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。 本次 DS18B20溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 的關(guān)鍵在于兩部分：溫度傳感 器的選擇和主控單元的設(shè)計(jì)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)?，F(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。 DS18B20 支持 一線總線 接口，測(cè)量溫度范圍為 55176。C，在 10～ +85176。176。 DS1822 的精度較差為 177。C。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小?！? 3 （ 6）可編程的分辨率為 9～ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 和℃ ，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 （ 7）在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 （ 8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 （ 9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線形較好。 DS18B20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì) DS1820和微控制器 AT89C51構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置 ,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào) ,可直接與計(jì)算機(jī)連接。 采 用溫度芯片 DS18B20測(cè)量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè)趨勢(shì)。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾 ，提高測(cè)量電路的精確度。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢(shì)。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。既可以單獨(dú)對(duì)多 DS18B20控制工作，還可以與 PC機(jī)通信 .運(yùn)用主從分 布式思想，由一臺(tái)上位機(jī)（ PC微型計(jì)算機(jī)），下位機(jī)（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級(jí)分布式多點(diǎn)溫度測(cè)量的巡回檢測(cè)系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 第二章 DS18B20 與設(shè)計(jì)關(guān)鍵 4 系統(tǒng)方案 系統(tǒng)采用針對(duì)傳統(tǒng)溫度測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)溫點(diǎn)少，系統(tǒng)兼容性及擴(kuò)展性較差的特點(diǎn)，運(yùn)用分布式通訊的思想。該系統(tǒng)采用的是RS232串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)，通過下位機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的溫度采集，溫度數(shù)據(jù)既可以由下位機(jī)模塊實(shí)時(shí)顯示，也可以送回上 位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具有巡檢速度快，擴(kuò)展性好，成本低的特點(diǎn)。硬件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊：電源以及看門狗電路， 鍵盤以及顯示電路，溫度測(cè)試電路，串口通訊電路。采用 7805三端穩(wěn)壓片即可滿足要求。工作人員也不可能到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)單片機(jī)重起，本設(shè)計(jì)為單片機(jī)電路添加一個(gè)外部看門狗電路。保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時(shí)。 NE56604內(nèi)置一個(gè)看門狗定時(shí)器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微處 理器的正常運(yùn)行。 NE56604的看門狗的監(jiān)控周期為 100mS（典型值）。 精準(zhǔn)的門限電平監(jiān)測(cè)。 可利用外部電阻調(diào)節(jié)的內(nèi)部看門狗定時(shí)器。 圖 31 硬件電源電路圖 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 6 VCC= ,僅需很少的外圍元件。鍵盤有編碼和非編碼兩種。故本系統(tǒng)采用撥碼開關(guān)來控制。一種是軟件去抖動(dòng)：它是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè) 10ms的延時(shí)程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動(dòng)影響。兩種方法都簡(jiǎn)單易行，本設(shè)計(jì)采 用的是硬件去抖。為使編碼間隔小，散轉(zhuǎn)入口地址安排方便，常采用依次序排列的鍵號(hào)。本設(shè)計(jì)采用的查詢法，即在在 CPU空閑時(shí)調(diào)用鍵盤掃描子程序。顯示方式有動(dòng)態(tài)掃描和靜態(tài)顯示，兩種方法在本設(shè)計(jì)中皆可。本人采用是節(jié)約硬件資源的動(dòng)態(tài)掃描方式。顯示數(shù)據(jù)由 4511譯碼器輸出，ULN2021為位驅(qū)動(dòng)掃描信號(hào)。 DS18B20是 DALLAS公司生產(chǎn)的 一 線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3引腳 TO－ 92小體積封裝形式。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。 DS18B20支持 “一線總線 ”接口，測(cè)量溫度范圍為 55至 +125℃ ，在 10至 +85℃ 范圍內(nèi) ,精度 為 。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 64位激光 ROM從高位到低位依次為 8位 CRC、 48位序列號(hào)和 8位家族代碼 (28H)組成。 非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL。 配置寄存器。 DS18B20在 0工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值，其各位定義如下表： TM R1 R0 1 1 1 1 1 其中， TM：測(cè)試模式標(biāo)志位，出廠時(shí)被寫入 0，不能改變； R0、 R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對(duì)應(yīng)四種分辨率如下表所列，出廠時(shí) R0、 R1置為缺省值： R0=1， R1=1（即 12位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第 0和第 1個(gè)字節(jié)。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。 11 硬件連接電路如下： 本系統(tǒng)是基于 DS18B20溫度芯片的 溫度測(cè)試。另外單總線長(zhǎng)度也不宜超過 80M，否則也會(huì)影響到數(shù)據(jù)的傳輸。在實(shí)際應(yīng)用中還可以使用一個(gè) MOSFET將 I/O口線直接和 電源相連，起到上拉的作用。編制程序時(shí)必須嚴(yán)格按芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)提供的有關(guān)操作順序進(jìn)行，讀、寫時(shí)間片程序要嚴(yán)格按要求編寫。 （ 2）有多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)傳感器出錯(cuò)自動(dòng)指示，進(jìn)行自動(dòng) DS18B20 序列號(hào)和自動(dòng)排序，以減少調(diào)試和維護(hù)工作量。 DS18B20 在三線制應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將其三線焊接牢固；在兩線應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將 VCC與 GND接在一起，焊接牢固。 （ 4）實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要注意單線的驅(qū)動(dòng)能力，不能掛接過多的 DS18B20，同時(shí)還應(yīng)注意最遠(yuǎn)接線距離。 串口通訊電路 AT89C51有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。 具體電路如下： 我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的 9針串口只連接其中的 3根線：第 5腳的GND、第 2腳的 RXD、第 3腳的 TXD。通信線采用交叉接法，即兩者信號(hào)線對(duì)應(yīng)成為 R—T， T—R。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。 主程序調(diào)用了 5個(gè)子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度測(cè)試程序、中斷控制程序、單片機(jī)與 PC機(jī)串口通訊程序。 溫度測(cè)試程序：對(duì)溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。 中斷控制程序：實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示功能。 主程序結(jié)構(gòu)圖如下 ： 圖 41 主程序結(jié)構(gòu)圖 15 主程序流程圖如下： 將各個(gè)功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時(shí)候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和 I/O沖突即可。因?yàn)樘D(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個(gè)好處那就是以后寫程序的時(shí)候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個(gè) 單元功能模塊。本人采用的 VB環(huán)境下 PC機(jī)與單片機(jī)之間實(shí)現(xiàn)串行通訊的軟硬件方案。 MSComm控件串口具有完善的串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。此控件的事件響應(yīng)有兩種處理方式。 MSComm控件的主要屬性和方法 a. CommPort：設(shè)置或返回串行端口號(hào)，其取值范圍為 1—99，缺省為 1 b. Setting：設(shè)置或返回串行端口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位。 圖 44 中斷控制程序流程圖 第四章 軟件設(shè)計(jì) 18 d. RThreshold：該屬性為一閥值，它確定當(dāng)接收緩沖區(qū)內(nèi)字節(jié)個(gè)數(shù)達(dá)到或超過該值后就產(chǎn)生 MSCommlOnComm事件。 f. Output： 向發(fā)送緩沖區(qū)傳送一字符串。 START:MOVSP,60H MOVTMOD,20H MOVTH1,0E6H MOVTL1,0E6H。（模擬多點(diǎn)不同溫度值環(huán)境） 。 測(cè)試方法：目測(cè)。 系統(tǒng)自帶測(cè)試表格數(shù)據(jù)，觀察顯示數(shù)據(jù)是否相符合即可。并記錄各點(diǎn)溫度值，與實(shí)際溫度值比較，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。 測(cè)試結(jié)果分析 自檢正常，各點(diǎn)溫度顯示正常，串口傳輸數(shù)據(jù)正確。 統(tǒng)一調(diào)試 將硬件及軟件結(jié)合起來進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)試。 結(jié)語 20 結(jié)語 AT89C51的時(shí)鐘為 12M， I/O口可達(dá) 32個(gè)，高的時(shí)鐘頻率和豐富的 I/O，都為實(shí)現(xiàn)電路功能提供了非常有利的條件。撥碼開關(guān)的使用，使操作更為簡(jiǎn)潔，易懂。本制作的設(shè)計(jì)中使用了傳感器的只是插座電路，因此，該系統(tǒng)的可擴(kuò)展性很強(qiáng)。 致此本人設(shè)計(jì)基本完成了預(yù)期的目標(biāo)，系統(tǒng)在硬件自動(dòng)測(cè)試，鍵盤操作，實(shí)時(shí)顯示方面做的比較好。我準(zhǔn)備在今后的工作過程中進(jìn)一步完善此設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中，益老師一并幫我分析遇到的種種困難。在開發(fā)的同時(shí)，和同學(xué)們之間的相互探討也使我獲益匪淺。 最后，要感謝機(jī)電系所有老師，他們精心的栽培為我以后的學(xué)習(xí)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3tnGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYp Eh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^G89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTT