【正文】 看門狗輸出將變低并觸發(fā) [32]。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (A/D) 系統(tǒng)中的 A/D轉(zhuǎn)換芯片采用的是 TI公司的 ADS8364，它是一種高速、低 能耗、 6通道同步采樣轉(zhuǎn)換，單 +5V供電的 16位高速并行接口的高性能模數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片。其中，片上帶 ，可用作 ADS8364的參考電壓。每 片 ADS8364實際由 3個轉(zhuǎn)換速率為 250ksps(當外部時鐘為 5MHz)的 ADC構(gòu) 成，每個 ADC有 2個模擬輸入通道，每個通道都有采樣保持器， 3個 ADC組 成 3對模擬輸入端，可同時對其中的 1~2對輸入信號同時采樣保持，然后逐個 轉(zhuǎn)換。由于 6個通道可以同時采樣，很適合用于需同時采集多種信號的場合。 哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文 12 信號調(diào)整電路 ADS8364模擬輸入通道 +IN和 IN的電壓輸入范圍為 ~+6V (ADS8364 用 +5V供電 )，為了使系統(tǒng)輸入信號的電壓范圍在滿足芯片的要求，需要對輸 入信號進行電壓調(diào)整。圖 24給出了 A/D輸入信號的調(diào)整電路圖。 圖 24 AD輸入信號調(diào)整電路 在圖 24的電路中使用了 2個運放， A2用作跟隨器，用來緩沖 ADS8364 輸出的 ； A1和四個電阻構(gòu)成了信號調(diào)理網(wǎng)絡，適當配置 R1~R4 電阻可以實現(xiàn)對輸入信號 Vi 的縮放和平移，以適合 ADS8364模擬通道的輸入 要求。由于 R5=R6則 +IN端的輸入電壓為： 134134+INREF1 243243 ()() ()() RRRRRR VVV RRRRRR ++ =+ ++ (21) 其中 V REF=。取 ( R 1+ R 3) R 4/( R 2+ R 4) R 3=1，則式 (21)變?yōu)椋? 2 +INREF1 4 R VVV R =+ (22) ADS8364轉(zhuǎn)換器初始化操作 AD轉(zhuǎn)換前，首先要進行控制字的寫入，信號 ADD、 A0、 A A2的設置，配合 TYPE確定了數(shù)據(jù)的輸入和輸出方式， /RESET、 /HOLDA、 /HOLDB和 /HOLDC的設置可對 AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出寄存 器進行清除操作和其他復位操作。信號對應控制字的各位如表 21所示。 哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文 13 表 21 信號對應的控制字 COMMAND D7 D6 D5D4 D3 D2 D1 D0 CONVERT 0 HOLDCHOLDAHOLDB HOLDC CONFIOURATION1 BIN2eADD A2 A1 A0 寫入控制字時，在軟件命令控制下根據(jù) ADS8364的口地址，在 /CS有效 時將 表中數(shù)據(jù)通過低 8位數(shù)據(jù)線寫入 ADS8364內(nèi)部寄存器 。 系統(tǒng)的最終目標是要獲取數(shù)據(jù)，然后進行處理。根據(jù) TYPE、 ADD、 A0、 A1和 A2， CPU需三次讀完一路轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)， CPU控制 ADS8364轉(zhuǎn)換和讀取 轉(zhuǎn)換結(jié)果的 C51程序圖 25所示。 讀取 6路數(shù)據(jù) 結(jié)束 Y 開始 初始 延時等待 開中斷 寫入 ADS8364控制字 啟動 6路 A/D轉(zhuǎn)換 采集轉(zhuǎn)換 結(jié)束否？ N 圖 25 A/D數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換流程 哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文 14 調(diào)制解調(diào)器 從系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖 22可以看出，遠程監(jiān)控系統(tǒng)傳輸所使用到的硬件設備 主要是調(diào)制解調(diào)器（ MODEM）。 當使用 PSTN公用電話網(wǎng)作為遠程通信的通信網(wǎng)絡時，如何將相隔較遠的 兩臺設備連接起來，除了要通過電話線的傳輸作用，還要解決一個重要的問 題，即如何把電話線中的模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機中應用的數(shù)字信號。調(diào)制解調(diào) 器就充當著這一重任 [3638]。 這一過程的實現(xiàn)如下：首先通過 VB編程對 MODEM進行初始化，待初始 化完成后，則可以通過 MODEM完成撥號過程，撥號過程的程序也是在 VB中 完成的， MODEM就相當于一個中轉(zhuǎn)站，通過 MODEM的撥號連接，就可以 與遠程的另一臺計算機進行通信。通信結(jié)束后，通過掛斷操作，退出通信操作 過程。 例如，在 A機中發(fā)送一條命令要求 B機將上個星期的數(shù)據(jù)傳送過來，那 么 A機首先要撥號，與 B機連接，連接成功后，發(fā)送命令，通過雙方的 MODEM進行調(diào)制和解調(diào)工作，最終這個命令被送到的 B機中， B機接收到命 令后，通過通信協(xié)議的規(guī)定，判斷此命令的內(nèi)容，然后取出數(shù)據(jù)，在將包含數(shù) 據(jù)的回答發(fā)送出去，又通過 MODEM的調(diào) 制和解調(diào)工作，回答被送到了 A 機， A機也根據(jù)通信協(xié)議的規(guī)定，取出數(shù)據(jù)，保存。 可以看到，在真正的通信過程中， MODEM只起到橋梁的作用，它對于發(fā) 出或接收的命令并不做出反應，僅僅負責模擬和數(shù)字之間的轉(zhuǎn)換工作。而在未 將 MODEM與電話線路相連前，可以通過 VB中的程序來控制 MODEM，對 MODEM進行設置。 運用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器非常普通，在寬帶還沒有普及的時候我 們都是使用撥號上網(wǎng)，這種 MODEM就完全適用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)，因為 MODEM在這里的作用很簡單，完成撥號工作，及基本的數(shù)字信號和模擬 信號 的轉(zhuǎn)換工作： (1) 對于數(shù)據(jù)的發(fā)送端執(zhí)行對于另一端的線路控制； (2) 將模擬信號送電信網(wǎng)絡； (3) 對于接收端的調(diào)制解調(diào)器執(zhí)行相應的工作； (4) 接收電信網(wǎng)絡送來的模擬信號； (5) 將模擬信號解調(diào)成計算機內(nèi)部可以辨認的數(shù)字信號； 哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文 15 (6) 將解調(diào)后的信號送上 RS232線路； (7) 執(zhí)行線路控制來說，調(diào)制解調(diào)器需要進行下面的工作； (8) 接收 RS232線路送來的信號； (9) 將數(shù)位信號調(diào)制為適當?shù)囊粽{(diào)。 調(diào)制解調(diào)器 與計算機之間是通過串行端口 RS232進行通信，因此它們之 間的數(shù)據(jù)流動控制或是調(diào)制解調(diào)器的設置等工作，也就可以通過 Visual Basic 來控制。 要使用 VB控制調(diào)制解調(diào)器之前，必須對調(diào)制解調(diào)器的控制命令進行簡單 的了解，這樣才能根據(jù)調(diào)制解調(diào)器的命令格式進行控制。 調(diào)制解調(diào)器的命令分為命令模式和聯(lián)機模式兩種，前者是針對調(diào)制解調(diào)器 功能設置的模式，后者是數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ健．斦{(diào)制解調(diào)器未與其他設備相連接 時，則處于命令模式，這時下達給調(diào)制解調(diào)器的命令時用于調(diào)制解調(diào)器本身設 置或操作。當調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)和其他 的調(diào)制解調(diào)器或是設備連接上時，則處于 聯(lián)機模式，這時所有計算機送至調(diào)制解調(diào)器的信息都將通過電話線發(fā)送到另一 臺計算機上。 傳感器 （ 1）溫濕度傳感器 溫濕度的測量在倉儲管理、生產(chǎn)制造、氣象觀測、科學研究以及日常生活 中被廣泛應用，傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器一般都要設計信號調(diào)理電路并需要經(jīng) 過復雜的校準和標定過程，因此測量精度難以保證，且在線性度、重復性、互 換性、一致性等方面往往不盡人意 [41]。本課題采用瑞士 Sensirion公司推出的 基于 CMOSensTM技術(shù)的新型溫濕度傳感器 SHT11。該傳感器將 CMOS芯片 技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合起來，從而發(fā)揮出它們強大的優(yōu)勢互補作用。應用電路 入圖 26所示。 單片機 （主） SHT11 （從） GND Vdd SCK DATA Vdd 圖 26 SHT11應用電路 哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文 16 SHT11溫濕度傳感器的主要特性體現(xiàn)在： 1）將溫濕度傳感器、信號放大調(diào)理、 A/D轉(zhuǎn)換、 I2C總線接口全部集成于 一芯片 (CMOSensTM技術(shù) )； 2）可給出全校準相對濕度及溫度值輸出； 3）帶 有工業(yè)標準的 I 2C總線數(shù)字輸出接口； 4）具有露點值計算輸出功能； 5）具有卓越的長期穩(wěn)定性； 6）濕度值輸出分辨率為 14位，溫度值輸出分辨率為 12位，可編程為 12 位和 8位； 7）小體積 () ，可表面貼裝； 8）具有可靠的 CRC數(shù)據(jù)傳輸校驗功能； 9）片內(nèi)裝載的校準系數(shù)可保證 100%互換性； 10）電源電壓范圍為 ； 11）電流消耗，測量時為 550μA ，平均為 28μA ，休眠時為 3μA 。 SHT11溫濕度傳感器的濕度檢測運用電容式結(jié)構(gòu)，并采用具 有不同保護的 “ 微型結(jié)構(gòu) ” 檢測電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層來組成傳感器芯片的電容，除保持 電容式濕敏器件的原有特性外，還可抵御來自外界的影響。由于它將溫度傳感 器與濕度傳感器結(jié)合在一起而構(gòu)成了一個單一的個體，因而測量精度較高且可 精確得出露點，同時不會產(chǎn)生由于溫度與濕度傳感器之間隨溫度梯度變化引起 的誤差。 CMOSensTM技術(shù)不僅將溫濕度傳感器結(jié)合在一起，而且還將信號放 大器、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、校準數(shù)據(jù)存儲器、標準 I2C總線等電路全部集成在一個芯 片內(nèi)。 由于將傳感器與電路部分結(jié)合在一起，因此，該傳感器具有比其它 類型的 濕度傳感器優(yōu)越得多的性能。首先是傳感器信號強度的增加增強了傳感器的抗 干擾性能，保證了傳感器的長期穩(wěn)定性，而 A/D轉(zhuǎn)換的同時完成，則降低了傳 感器對干擾噪聲的敏感程度。其次在傳感器芯片內(nèi)裝載的校準數(shù)據(jù)保證了每一 只濕度傳感器都具有相同的功能，即具有 100%的互換性。最后，傳感器可直 接通過 I2C總線與任何類型的微處理器、微控制器系統(tǒng)連接，減少了接口電路 的硬件成本，簡化了接口方式。 SHT11溫濕度傳感器的輸出特性： 1）濕度值輸出 SHT11可通過 I2C總線直接輸出數(shù)字量濕度值， SHT11的 輸出特性呈一定 的非線性，為了補償濕度傳感器的非線性，可按如下公式修正濕度值： 哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文 17 2123 RHlinearCCSORHCSORH =++ (23) 式中， SORH為傳感器相對濕度測量值，當濕度傳感器的分辨率為 12位 時系數(shù)取值 C1＝－ 4， C2＝ ， C3＝ 10 6；分辨率為 8位時系數(shù)取值： C1＝－ 4， C2＝ ， C3＝ 10 4。 2）溫度值輸出 由于 SHT11溫度傳感器的線性非常好，故可 用下列公式將溫度數(shù)字輸出 轉(zhuǎn)換成實際溫度值： T ＝ d 1＋ d 2 SOT (23) 當電源電壓為 5V，且溫度傳感器的分辨率為 14位時， d 1＝－ 40， d 2＝ ，當溫度傳感器的分辨率為 12位時， d 1＝－ 40， d 2＝ 。 （ 2）煙霧傳感器 離子感煙探測器利用放射性元素產(chǎn)生的射線，使空氣電離產(chǎn)生微電流來檢 測，目前大部分離子感煙探測器采用單源雙室工作，即采用一個放射源，兩個 工作室；一個為參考室，一個為探測室，沒 有煙進入探測室時，兩室的微電流 平衡，當煙霧進入探測時，探測室電流發(fā)生變化，破壞平衡，傳感器將檢測到 的信號送到一個正反饋電路，產(chǎn)生報警輸出。離子感煙探測器在監(jiān)視狀態(tài)下， 其工作電流為幾十毫安，報警狀態(tài)下，在探測器上的壓降為 4～ 6V，允許通過 最大電流為 60～ 100mA，因此，實際使用中，供電線路中要串聯(lián)限流電阻。選 用 24V供電的離子式煙霧傳感器。該傳感器有兩線及三線制兩種。煙霧傳感器 一旦探測到煙霧告警后，就一直鎖定在告警狀態(tài)，除非對傳感器進行掉電復位 操作，否則不能解除告警狀態(tài)。 煙霧傳感器的檢測可 以參照國家標準，檢測標準分為三級。一級標準可以 用在嚴禁火災的場所 (如易燃易爆的場所 )；二級標準用在一般的環(huán)境 (如辦公 室 )；三級可以用于對煙霧要求不嚴的場所 (如會議室 )。傳感器靈敏度出廠設置 為一級標準，用戶根據(jù)不同的使用環(huán)境， 2~3年檢測一次傳感器的探頭，進行 簡單的維護。 （ 3）紅外線傳感器 推薦使用型號為 MC760T(配有可調(diào)方向底座 )，該傳感器采用熱釋電效應 原理所制造，我們選用 12V供電的雙鑒 (微波 +紅外雙重鑒別方式 )紅外移動探 測器。它的靈敏度可通過撥碼開關(guān)調(diào)整。在剛通電的 3分鐘內(nèi)，傳感 器處于不 確定狀態(tài)， 3分鐘后，傳感器進入檢測狀態(tài)，只要機房內(nèi)有人體移動，就立即 產(chǎn)生告警信號。 （ 4）水浸傳感器 哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文 18 比較典型的非接觸式水浸傳感器型號為 SJ516C?？晒┻x配的水浸傳感器 有接觸式和非接觸式兩種類型，其中 SJ516C為非接觸式水浸探測器。本課題 選用 12V供電的水浸傳感器，輸出為干接點。 SJ516C根據(jù)光在兩種不同媒質(zhì)界面發(fā)生全反射和折射原理來測量液體的 存在。一個 LED和一個光電接收器被放入塑料的半園球內(nèi)，當傳感器置于空