【正文】 the RS 485 Interface transfer to the rear of the ARM in the display. Key words: AT89S52,RS485,Temperature Acquisition, Serial Communication 1 目 錄 任務(wù)書(shū) 1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 1 應(yīng)用范圍 1 第 2 章 關(guān)鍵技術(shù)介紹 2 關(guān)鍵性開(kāi)發(fā)技術(shù)的介紹 2 RS485 總線 介紹 3 DS18B20 溫度傳感器原理 4 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 7 指導(dǎo)思想 7 硬件設(shè)計(jì)原則 7 DS18B20 接口電路 7 LED 數(shù)碼管的電路設(shè)計(jì) 8 MAX485 串行接口電路設(shè)計(jì) 9 RS232 串口通信電路 9 主控制模塊電路設(shè)計(jì) 10 電源監(jiān)測(cè)電路 17 DS18B20 模塊程序設(shè)計(jì) 19 DS18B20 溫度傳感器主要程序 20 第 6 章 系統(tǒng)測(cè)試 24 測(cè)試方案及測(cè)試用例 24 通過(guò) RS485 連接 ARM 共同檢測(cè) 24 第 7 章 結(jié) 論 26 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 1 第 1 章 緒 論 本篇論文介紹將通過(guò)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)作為溫度采集的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)溫度傳感器 DS18B20 采集溫度，并 將溫度數(shù)據(jù) 顯示到 LED 數(shù)碼管，同時(shí)將采集來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò) RS485 總線傳送到 ARM 級(jí)進(jìn)行顯示。廣泛運(yùn)用在距離遠(yuǎn)、節(jié)點(diǎn)分布多的地方，可以廣泛的應(yīng)用 。廣泛使用的 RS485 是因?yàn)樗?傳輸距離非常遠(yuǎn) 。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 當(dāng)今世界 RS485 串口被廣泛運(yùn)用于生活生產(chǎn)中。究其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。 工業(yè)：過(guò)程控制、 工業(yè)機(jī)器人、電機(jī)控制、 數(shù)字控制。 導(dǎo)航與控制：導(dǎo)彈控制、魚(yú)雷制導(dǎo)控制、智能武器裝置、航天導(dǎo)航系統(tǒng)。 他只需要在 平衡 驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性，不需要連接 插件、 輸電線路和通信協(xié)議。由 于 RS 485 接口 是 RS – 422 基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)的 ， RS – 485 總線 采用平衡傳輸?shù)?方式 ，需要 接到 傳輸線路終端電阻等。 而 四線連接 時(shí) ，只能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信，這只能有一個(gè)主設(shè)備和 多個(gè) 從設(shè)備上 。的 RS 485 共模之間 7 至 +12 V 輸出電壓的 RS 485 接收器最小輸入阻抗為12kΩ 的 RS 485 約 1219m的最大傳輸速率為 10Mb/s 最大傳輸平衡雙絞線的傳輸速率是成反比的 ，在 100KB/s 速率以下的長(zhǎng)度，它可能使用的 固定最長(zhǎng)長(zhǎng)度 的電纜長(zhǎng)度。 100m長(zhǎng)的雙絞線一般最高 只能是 1Mb / s 的傳輸速率 。在 一定時(shí)間 沒(méi)有終端電阻時(shí)，傳輸距離，一般在 300m以下的無(wú)阻力，終止電阻端接在傳輸總線的兩端。使用兩種常用的雙絞線傳輸線路，所以一般的模式具有很強(qiáng)的抗 干擾能力。在同一時(shí)間，最大傳輸速率，最大傳輸距離也大大提高。接口 比 RS232 的 信號(hào)水平降低 ，就 不容易損壞 接口電路芯片，水平和 TTL 電平電路兼容，可方便地連接 ； 2. .RS485 最大數(shù)據(jù)傳輸速率 是 10Mbps； 3. RS485 接口是 由 平衡差分接 收器和驅(qū)動(dòng)程序組合，抗 干擾 能力增強(qiáng) ，即良好的噪聲抑制 性 。在 RS 485 接口總線可以連接多達(dá) 128 個(gè)收發(fā)器。 MAX485 芯片 原理 采 用 單一 +5 V 電源供應(yīng)工作，額定 300μ A 電流，半雙工通信。 MAX485 芯片和 引腳 結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單， 包含一個(gè)內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器和接收器。RE 為 0 時(shí)， 啟用了接收和發(fā)送端，當(dāng) DE 邏輯 0 時(shí)，該設(shè)備是接收狀態(tài)，當(dāng)DE 為邏輯 1，設(shè)備正在發(fā)送的狀態(tài)，因?yàn)樵诎腚p工狀態(tài) MAX485 的工作，所以只使用一個(gè)腳微控制器來(lái)控制這兩 個(gè)引腳， A 端跟 B 端 分別接收和發(fā)送的差分輸出端，當(dāng) B端 比 A 端 高，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1。在 單片機(jī) 的接線非常簡(jiǎn)單。而在 A 和 B 之間的 加上 匹配電阻， 通常可以 是 100Ω 電阻。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境都 比較嚴(yán)重 ， 每個(gè) 干擾信號(hào) 都非常強(qiáng) ，模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。東北大學(xué)東軟信息 學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 第 3 章 系統(tǒng) 分析 4 第 3 章 系統(tǒng)分析 構(gòu)架概述 系統(tǒng) 構(gòu)架 溫度采集及顯示 系統(tǒng) 如圖 所示，整個(gè)系統(tǒng)由 數(shù)據(jù)采集 （采集溫度） 模塊、 RS485通信、 基于 ARM 顯示模塊 和 基于 ARM 溫度報(bào)警模塊 所構(gòu)成。本文重點(diǎn)研究的是以數(shù)據(jù)采集模塊為核心的， 通過(guò) RS485 總線傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用的是宇泰科技生產(chǎn)的RS485 傳輸設(shè)備 。 微控制器 AT89S52， 利用 MAX813L進(jìn)行電源 的 檢測(cè) ， 溫度 采集部分使用的是 溫度傳感器 DS18B20， 這種傳感器是 獨(dú)特的 是單口接線方式傳輸 技術(shù)，在與單片機(jī)連接時(shí)只需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī) 與 DS18B20 的雙向通訊，不需 要其他任何的 器件 。使 用 MAX7219 驅(qū)動(dòng) 8 位 LED 數(shù)碼管 顯示，經(jīng)濟(jì)高效。不過(guò) 與 CAN 總線等更為優(yōu)秀的工業(yè)總線對(duì)比， RS485 的修改的能力還有一定差距，因此在軟件設(shè)計(jì)的部分還行進(jìn)步的注意，盡量避 免錯(cuò)誤的發(fā)生否則會(huì)很難實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo) 。盡管 RS485 總線存在一些小毛病，不過(guò)因?yàn)?它的價(jià)格 相對(duì)便宜、線路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 、 易操作，只要處理好各個(gè)細(xì)小漏洞，在某些工程應(yīng)用中還是可以得到廣泛的應(yīng)用 。因此這樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)容易，體積很小 ， 方便移動(dòng) 。節(jié)省了一起的測(cè)溫時(shí) 的 需要 很多外圍 設(shè)備， 電路 方便單片機(jī) 控制 及處理 。 1．一致性 本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)將會(huì)與所做項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能要求相一致。 3．可追蹤性 對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)所提出的各項(xiàng)要求將可以得到它的清晰的源流。 硬 件設(shè)計(jì)原則 （ 1）標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化原則 （ 2）安全性原則 （ 3）完備性原則 系統(tǒng) 概述 AT89S52 單片機(jī)是本次設(shè)計(jì)的主要 部分， 獲得溫度的參數(shù)繼而 轉(zhuǎn)化 為 十進(jìn)制和與之相應(yīng)的 ASCII 值 然后 在顯示 在數(shù)碼管的 溫度 值 ， 同時(shí) 通過(guò) RS485 總線 傳到 ARM 微處理器進(jìn)行下一步應(yīng)用 。 并且 通過(guò) RS485 總線傳送。其最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸模式中， I/O 來(lái) 完成相同的 數(shù)據(jù) 。當(dāng)寄生供電模式， VDD 和 GND 接地，它需要一個(gè)遠(yuǎn)程溫度探頭， 而且空間小。因?yàn)樽鳂I(yè)前 DS18B20 的電流 已經(jīng) 為 1 mA 達(dá)到，所以 上拉電阻不能單獨(dú)提供電源工作的時(shí)候，許多 DS18B20 的只有一個(gè) I/O 線 ， 同時(shí) 對(duì)溫度 的轉(zhuǎn)換，這個(gè)問(wèn)題就顯得 非常的嚴(yán)重 。 LED 數(shù)碼管的電路設(shè)計(jì) 圖 MAX7219 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管電路 圖 為 MAX7219 芯片驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管電路 是一種集成化的串行輸入 /輸出共陰極顯示的 驅(qū)動(dòng)器 ,它連接微處理器與 8 位數(shù)字的 7 段數(shù)字 LED 顯示 。 MAX485 串行接口電路設(shè)計(jì) 圖 MAX485 電路設(shè)計(jì) 圖 為 芯片 MAX485 電路設(shè)計(jì) ， MAX485 的驅(qū)動(dòng)器 不受 任何 限制， 最大時(shí) 可以 達(dá)到 的傳輸 速度 。所有 元件 都 是 工作在 5V 單電源下。 驅(qū)動(dòng)器 起到 短路電流限制 的作用 ， 而且 可以通過(guò)關(guān)斷電路 讓 他 驅(qū)動(dòng)器 一直 輸出高阻抗 的 狀態(tài)。 具備很好 的抗干擾 的 能力 。相關(guān)數(shù)據(jù)：控制信號(hào)：信號(hào)接通狀態(tài)，比 有效電 平 大于 +3 V。 （ 3? 15） V， 邏輯“ 1”的電平低于 3V， 邏輯“ 0”的電平高于 +3V。 他的 的主控制電路如圖 所示 ， RST東北大學(xué)東軟信息 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 終端是單片機(jī)復(fù)位輸入 端 ， 接上 電容，電阻和開(kāi)關(guān)后，可形成上電復(fù)位電路。 看門狗定時(shí)電路 圖 電源 檢 測(cè)電路 圖 為本次設(shè)計(jì)的電源 檢 測(cè)電路， 電源監(jiān)測(cè)采用 的是 MAX813L， 他 是專門用來(lái)實(shí)現(xiàn)電源電壓 監(jiān)測(cè)的芯片，它不僅可以 對(duì) +5V 電源電壓 進(jìn)行檢測(cè)，還能對(duì)別的 電源電壓(如 12V)進(jìn)行 實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，另外 它他內(nèi)部還帶 有看門狗定 時(shí)電路 ，適用于單片機(jī)的系統(tǒng)。 DS18B20 硬件 設(shè)計(jì) 一 ． DS18B20 溫度傳感器 的特 性 ： (1) 可編程的分辨率為 9 至 12 四個(gè)位，相應(yīng)的溫度分別為 的 ℃ ， ℃ ， ℃ 和℃ ， 能夠 實(shí)現(xiàn)高精度溫度測(cè)量 ； (2)獨(dú)特的單線接口， 即能 通過(guò)其它 I/O 口線與微機(jī)接口 ，也 可以 通過(guò)串行口線 ，無(wú)需變換 別的 電路，直接輸出被測(cè)溫度值； (3)DS18B20 不需要備份電源，既可用 外部電源 供電，也可采用 數(shù)據(jù)線 供電； (4)溫度值會(huì) 直接輸 出 數(shù)字溫度 的 信號(hào)， 可以運(yùn)用一個(gè) 線 串行 傳給 單片機(jī) ， 并且也 可傳送CRC 校驗(yàn)碼，具有 非常好 的抗干擾 的 能力 同時(shí) 找出錯(cuò)誤 ； (5)測(cè)量范圍 是 55℃ ~+125℃ 之間 ，固有測(cè)溫分辨率為 ℃ ； (6)DS18B20 溫度傳感器 能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè) 組 網(wǎng) ，多個(gè) DS18B20 可 以 共通掛 在唯一的 總 線上，以實(shí)現(xiàn)本地區(qū)的多點(diǎn)溫度 ； 東北大學(xué)東軟信息 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）