基于单总线的温度实时监控系统(YST).doc

课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸基于单总线的实时温度监控系统1 引言基于数字温度传感器构成的实时监控系统确实具有精度高、抗干扰能力强、电路简单等诸多优点,温度传感器得到电缆长度达到几十米都可以正常读取温度数据，并且已经在站长开发的机房安全监控系统中得到了实际考验，那可是要365天从不间断地对机房及相关设备提供实时温度监控。1.1 流程图本系统软件部分采用Delphi来实现初始化、数据采集处理、温度报表管理,其主程序的流程图见图1.图1主程序流程图本系统软件部分共分为3个部分,分别是：1）初始化程序。a设置串行通信波特率;b串行通讯方式的初始化；c对TO，T1两个计数器的初始化；d中断控制程序的初始化。此外，还负责从E2PROM 中调出以前的采样参数，使器件能够以它采样温度数据。2）当监控到ONTIME1和NTIME2标记时作相应温度的存储、转换、发送处理。ONTIME1和NTIME2的标记主要有定时电路决定,当到达采样间隔时，做出相应的处理。3）采用动态显示方式即时显示温度,以节省电路规模，使得整个系统的体积变小。2 硬件电路设计在硬件电路设计时，应着重考虑电子器件的供电方式，以及对器件的限压和限流保护。因为本次设计要求利用单总线技术，所以可以考虑使用寄生供电方式。设计的电路图如下。图2 基于单总线的温度实时监控系统硬件电路总图2。1软件设计2.1.1设计窗体本次设计要求软件的可视化窗体中包含实时温度显示、数据记录、存储管理和ROM数据，并且能将测得的数据保存到指定的数据库中。窗体界面如下.(a）温度计 (b）存储管理（c) 数据记录（d）存储管理（e）ROM数据图3 窗体界面实时温度显示中可以看到当前室温，并且可以显示摄氏温度和华氏温度。数据记录包含温度曲线和温度日志，可以显示一天内的温度变化曲线。存储管理和ROM数据用来对数据库中已经保存的温度数据进行管理,如删除、转移等操作。3 元器件的选择3。1主要元器件知识3.1.1DS18B20DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式；温度测量范围为55125，可编程为9位12位A/D转换精度,测温分辨率可达0。0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。 1) DS18B20的内部结构DS18B20内部结构如图5所示,主要由4部分组成:64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图7所示，DQ为数字信号输入输出端;GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端，在寄生电源接线方式时接地,见图5.图4 DS18B20的内部结构图5 DS18B20的管脚排列ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8X5X41）.ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达,其中S为符号位。例如125的数字输出为07D0H，25.0625的数字输出为0191H,25.0625的数字输出为FF6FH，55的数字输出为FC90H。 高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成，使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。其中配置寄存器的格式如下：0R1R011111MSBLSBR1、R0决定温度转换的精度位数：R1R0=“00",9位精度，最大转换时间为93.75ms;R1R0=“01”，10位精度，最大转换时间为187.5ms；R1R0=“10”，11位精度，最大转换时间为375ms；R1R0=“11”，12位精度，最大转换时间为750ms；未编程时默认为12位精度。高速暂存器是一个9字节的存储器。开始两个字节包含被测温度的数字量信息；第3、4、5字节分别是TH、TL、配置寄存器的临时拷贝，每一次上电复位时被刷新；第6、7、8字节未用，表现为全逻辑1;第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码,可用来保证通信正确。 2)DS18B20的工作时序DS18B20的一线工作协议流程是：初始化ROM操作指令存储器操作指令数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序,如图6（a）(b)（c）所示。(a）初始化时序（b）写时序（c）读时序图6 DS18B20的工作时序图3）DS18B20与微处理器的连接DS18B20与微处理器的连接如下图7所示.（a）寄生电源工作方式（b）外接电源工作方式图7 DS18B20与微处理器的典型连接图3.1。2DS2480B1） DS2480B主要特性串口UART/RS232至单总线通信协议的转接桥,可直接连到UART和5V RS232系统中, 支持Dallas全系列单总线器件，如数字温度传感器DS18B20、A/D转换器DS2450等；将主机从单总线时序控制中解脱出来，提供规范的、灵活的和强驱动的单总线定时；支持标准UART通信，支持9。6（默认）、19。2、57。6和115.2 kbps速率；具有较强的总线驱动能力，通信距离可达300 m;可编程下拉摆率控制和有源上拉,工作范围 5 V，40 +85 ，8引脚SOIC封装。12348765RXDTXDPOLVPPGND1-WNCVDD2）管脚图及引脚说明图8 DS2480B的封装和引脚DS2480B为8脚贴片式封装，如图8所示。引脚功能如表1所列引脚号引脚名称引脚功能1GND地线21-W单总线输入输出端3NC悬空4VDD4。55。5V电压5VPPEPROM编程电压6POLRXD/TXD选择端7TXD发送端8RXD接收端表1 引脚功能说明DS2480B工作原理框图如图9所示。图9 DS2480B工作原理框图3） DS2480B与RS232的接口技术：DS2480B与RS232的接口如图10所示。图10 DS2480B与RS232的接口图 3。2元件清单序号元件个数1PC机串行口UART/RS2321 个2转接桥DS2480B1 个3数字温度传感器DS18B201 个4电容U07HF1 个5稳压管2 个6二极管M72 个7电路板XF071 个表2 元件清单4 学习心得实训结束了，说长也不长，说短也不短，但是的确难熬。因为每天对着一台电脑,机械着制作、调试。测试成功激动万分，可万一出现一些小问题，那这是像热锅上的蚂蚁,到处乱窜，找老师找同学来帮忙解决，虽然实训过程有些苦，中午都是在机房度过，也没好好吃过一顿好午餐,但是收获还是颇丰.每一门专业的学习都需要理论结合实践，只是有时候学校的教学条件受到限制。但是没关系,对于每一次的实训我们都很珍惜，因为每一次我们都有很多的感受，因为这不仅仅是一次实训,也是对于我们各方面能力的培养,也能证明我们自己的实力。这次实训给我的最大的启发就是学习需要灵活应变，学以致用，更要动脑子去思考问题。因为，对于我个人而言，有些程序的代码我还是看得懂的，但是我没有联系到实际.如果我在实训当中能认真的去思考一些问题,并把操作好好调试几遍,我想问题也就会减少很多.也就是说,知识需活学活用，勤学善思,当然，在以后的生活中、学习中也是如此。5 参考文献1 DS18B20Programmable Resolution1-Wire Digital Thermometer2 DS2480BSerial 1Wire LineDriver with Load Sensor3 左冬红，谢瑞和。实现单总线搜索ROM命令的一种算法4 求是科技。单片机典型模块设计实例导航附：源程序清单-procedure TForm1。ReadTemperature2(session_handle : longint);var tsht, i， tmp1 ： smallint； cr，cpc, tmpf，tmp : Extended； rbuf ： array0.9 of smallint ; st : longint； CRCByte ,xiaxianbyte: Byte;begin tmp ：= 0.00; access the device if （TMAccess(session_handle，StateBuf）= 1) then begin Send the recall E2 command (by setting B8 to outbyte in TMTouchByte） make sure Scratch is correct TMTouchByte（session_handle, B8); Send the start T command if （TMAccess（session_handle，StateBuf） = 1） then begin Prepare the strong pullup after next TMTouchByte TMOneWireLevel(session_handle,LEVEL_SET,LEVEL_STRONG_PULL_UP， PRIMED_BYTE); Send the conversion command (by setting 44 to outbyte in TMTouchByte） TMTouchByte（session_handle, 44)； Sleep for a second st := GetTickCount + 1000; While （GetTickCount st） do TMValidSession(Session_handle）； Disable the strong pullup TMOneWireLevel（session_handle， LEVEL_SET,LEVEL_NORMAL,PRIMED_NONE)； verify conversion is complete by setting $01 to outbit in TMTouchBit and check the return value with 1 if （TMTouchBit(session_handle,01) = 01） then begin Access device If (TMAccess(session_handle,StateBuf) = 1 ) then begin Send read scratch command by setting $BE to outbyte in TMTouchByte TMTouchByte(session_handle,BE）; CRC8 := 0; Read scratch (setting $FF to outbyte in TMTouchByte） and check crc for each byte for i ：= 0 to 7 do begin rbufi：= TMTouchByte（session_handle, $FF）; CRCByte := Byte（rbufi）； the byte to run through CRC8 routine CRC8 := TMCRC(1, CRCByte, CRC8， 0）; end; Check crc CRCByte ：= Byte(TMTouchByte(session_handle, FF)； the byte to run through CRC8 routine CRC8 ：= TMCRC（1， CRCByte， CRC8, 0); if ( CRC8 = 0 ） then begin Calculate the temperarure tsht := rbuf0； if （rbuf1 and 01）= 1） then tsht ：= tsht or (256）; tmp1 ：= Round（(tsht)/2)； tmp := tmp1; cr ：= rbuf6； cpc ：= rbuf 7； if （rbuf7 <> 0) then tmp := tmp - (0。25） + (cpc-cr）/cpc; if (rbuf1 and F8)= $F8) then BEGIN/温度为负值 END ELSE BEGIN/温度为正值 case (rbuf4 and $60) of $00: begin tmp:=(rbuf1 and $07)*16+（rbuf0 and $f8)/16;/9位分辨率 fenbianlv2 :=9; diwei2 :=（rbuf0 and $f8)/16; end; $20: begin fenbianlv2 :=10; tmp:=(rbuf1 and $07）16+（rbuf0 and fc)/16；/10位分辨率 diwei2 ：=（rbuf0 and $fc）/16； end； $40: begin fenbianlv2 ：=11； tmp:=（rbuf1 and $07）*16+（rbuf0 and fe)/16;/11位分辨率 diwei2 :=（rbuf0 and fe）/16; end; 60: begin fenbianlv2 ：=12; tmp：=(rbuf1 and 07）*16+rbuf0/16；/12位分辨率 diwei2 :=rbuf0/16; end; end; END; tmpf := (tmp * 9 ）/5 + 32; label11.caption ：= '当前实时温度2 : ' + FormatFloat（'0.0000,tmp） + ' C or + FormatFloat（'0.0000'， tmpf) + F; keke2 ：=FormatFloat（'0.0000，tmp)； yuanshi2 := rbuf4; shangxian2 ：=rbuf2 and $7f； xiaxianbyte :=rbuf3 and 80； if xiaxianbyte = 1 then xiaxian2 ：= (rbuf3 and 7f） (-1) else xiaxian2 ：= rbuf3 and 7f; MessageBeep（0）； TMEndSession(session_handle)； Done ：= True； end； end; end； end; end;end;第 8 页 共 8 页