基于單片機(jī)的無線多路數(shù)據(jù)(溫度)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-08-06 20:43本頁(yè)面
【正文】 溫裝置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。即使能實(shí)現(xiàn)，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。在0~100攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1攝氏度。這樣，測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單，體積也不大，且由于AT89S52可以帶多個(gè)DSB1820，因此可以非常容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量。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，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。方案二：使用MSP430作控制器，德州儀器 (TI) 的超低功率16位RISC 混合信號(hào)處理器MSP430產(chǎn)品系列為電池供電測(cè)量應(yīng)用提供了最終解決方案。但在溫度采集和實(shí)施控制這個(gè)重要的場(chǎng)合低功耗相對(duì)來說顯得就不是那么重要了，而應(yīng)該考慮它的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，同時(shí)對(duì)比AT89S52能夠在性能和資源都可以到達(dá)一個(gè)最佳的狀態(tài)，可以避免用MSP430的不必要的資源浪費(fèi)。系統(tǒng)框圖如下圖。下面將依次對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行說明。交流電經(jīng)過二極管整流之后，方向單一了，但是電流強(qiáng)度大小還是處在不斷地變化之中。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)，一般有177。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。9V直流電出來后再經(jīng)過三端穩(wěn)壓器LM7805穩(wěn)壓成為穩(wěn)定的5V電源，其中7805的Vin腳是輸入腳，接9V直流電源正極，GND是接地腳，接9V直流電源負(fù)極，Vout為輸出腳，它和接地腳的電壓就是+5V了。同時(shí)在5V穩(wěn)壓電源加上一個(gè)10K的電阻和一個(gè)紅色發(fā)光二極管，當(dāng)上電后，紅色發(fā)光二極管點(diǎn)亮，表示電源工作正常。 電源原理圖 溫度采集電路 DS18B20簡(jiǎn)介溫度芯片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。測(cè)量溫度范圍為 55℃～+125℃，在10℃～+85℃范圍內(nèi)，精度為177。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。由于每一個(gè)DS18B20都有唯一系列號(hào)，因此多個(gè)DS18B20可以存在同一條單總線上。此特性的應(yīng)用范圍包括HAVC環(huán)境控制，建筑物、設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測(cè)，以及過程監(jiān)控和控制中的溫度檢測(cè)等[3]。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。 C、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL。D、配置寄存器。其中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。DS18B20采用外部供電方式，理論上可以在一根數(shù)據(jù)總線上掛256個(gè)DS18B20，但時(shí)間應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，如果掛接25個(gè)以上的DS18B20仍舊有可能產(chǎn)生功耗問題。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機(jī)的多個(gè)I/O來驅(qū)動(dòng)多路DS18B20。 單總線原理圖對(duì)DS18B20的設(shè)計(jì)，需要注意以下問題:A、對(duì)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 進(jìn)行操作，需要用較為復(fù)雜的程序完成。尤其在使用DS18B20 的高測(cè)溫分辨力時(shí)，對(duì)時(shí)序及電氣特性參數(shù)要求更高。C、測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽4 芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。若VCC脫開未接，傳感器只送85℃的溫度值。另外還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇其接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。PT2262/PT2272 是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS 工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262/PT2272 最多可有12 位(A0A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平)，任意組合可提供531441 地址碼，PT2262 最多可有6 位(D0D5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17 腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時(shí)，PT2262 不接通電源，其17 腳為低電平，所以315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262 得電工作，其第17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17 腳為高電平期間315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17 腳為低平期間315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262 的17 腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100％的調(diào)幅。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時(shí)，接收機(jī)對(duì)應(yīng)的D1～D4端輸出約4V 互鎖高電平控制信號(hào)，同時(shí)VT 端也輸出解碼有效高電平信號(hào)。設(shè)置地址碼的原則是：同一個(gè)系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分。3 無線發(fā)送與接收電路 無線發(fā)送電路。PT2262的第1~8引腳設(shè)置地址為“00000000”，及1~8腳都接地。~~13。 無線接收模塊：PT2272的接收原理如上圖所示，由于PT2262采用8位地址碼和4 位數(shù)據(jù)碼的格式，所以PT2272也要采用同樣的格式。數(shù)據(jù)出端10~~。（INT0）的外中斷0的輸入端，同時(shí)接一個(gè)發(fā)光二極管來確定解碼有沒有效。每解碼有效一次，發(fā)光二極管的閃爍一次[6]。在顯示器件上的電極圖型設(shè)計(jì)，它是由若干個(gè)5*7或5*11等點(diǎn)陣符位組成。點(diǎn)陣字符位之間有一空點(diǎn)距的間隔起到了字符間距和行距的作用。RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。DB0~DB7為8位雙向數(shù)據(jù)線，BLK和BLA是背光燈電源[7]。 LCD1602內(nèi)部結(jié)構(gòu) 液晶接口5 單片機(jī)AT89S52 AT89S52簡(jiǎn)介。它與通用80C51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳兼容。具有兩個(gè)16位可編程定時(shí)器；中斷系統(tǒng)是具有6個(gè)中斷源、5個(gè)中斷矢量、2級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)；震蕩器頻率0到33MHZ，因此我們?cè)诖诉x用12MHZ的晶振是比較合理的；具有片內(nèi)看門狗定時(shí)器；具有斷電標(biāo)志POF等等。 AT89S52引腳圖上圖就是PDIP封裝的引腳排列，下面介紹各引腳的功能。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。溫度數(shù)據(jù)由2 字節(jié)組成，以符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)，最低4 位是小數(shù)部分，中間7 位是整數(shù)部分, 1 位符號(hào)位。通過復(fù)位指令、ROM 和RAM 功能命令，即可完成對(duì)指定DS18B20溫度數(shù)據(jù)的采集和讀取。在系統(tǒng)安裝及工作之前應(yīng)將主機(jī)逐個(gè)與DS1820掛接，以讀出其序列號(hào)。用同樣方法讀取序列號(hào)的56位。7 調(diào)試及結(jié)果 測(cè)試環(huán)境及工具測(cè)
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1