DSB多点温度检测系统的设计方案 .docx
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1、精品名师归纳总结目录摘要2ABSTRACT3第一章绪论41.1系统背景 41.2系统概述 4第二章方案论证52.1传感器部分 52.2主控制部分 62.3系统方案 6第三章硬件电路设计73.1电源以及看门狗电路 73.2键盘以及显示电路 93.2温度测试电路 113.3串口通讯电路 153.4整体电路 16第四章软件设计164.1概述 164.2主程序方案 164.3各模块子程序设计 18第五章系统调试205.1分步调试 205.2统一调试 20结束语21参考文献22附录一:软件流程图24附录二:电路原理图25致谢27多点温度检测系统设 计 作 者 :谭 诗 炜 电 信200201班 指 导
2、老 师 :冯 杰摘要DS18B20 是一种可组网的高精度数字式温度传感器,由于其具有单总线的特殊优点,可以使用户轻松的组建起传感器网络,并可使多点温度测量电路变得简洁、牢靠.本文结合实际使用 体会 ,介绍了DS18B20 数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程,并给出了软件流 程图. 该系统由上位机和下位机两大部分组成.下位机实现温度的检测并供应标准RS232 通信接口 , 芯片使用了 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机和 DALLAS公司的 DS18B20 数字温度传感器 . 上位机部分使用了通用PC.该系统可应用于仓库测温、楼宇空调把握和生产过程监控等领域.关 键 字 :温
3、度 测 量 。 单 总 线 。 数 字 温 度 传 感 器 。 单 片 机可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结AbstractAs a kind of high-accuracy digital net temperature sensor,DS18 B20 can be used buildinga sensor net easily.Itcanalso make thenetsimpleandreliablewithitsspecial1-wire interface.Thispaper introducestheapplicationofDS18B20withsinglech
4、ipprocessor. The system is constituted by two parts the temperature measured part and displayed part. The temperature measured part has a RS232 interface. It used AT89C51 of ATMELcompany and DS18B20 of DALLAScompany .Thedisplayed part uses PC .Thissystem is applied in such domains as warehouse detec
5、ting temperature 。air-conditioner controlling system in building and supervisoryproductiveprocessetc.Keywords:temperature measure。 single bus。 digitalthermometer 。 single chipprocessor。第一章绪论1.1系统背景在工、农业生产和日常生活中 ,对温度的测量及把握占据着极其重要位置 .第一让我们明白一下多点温度检测系统在各个方面的应用领域 :消防电气的非破坏性温度检测 ,电力、电讯设备之过热故障预知检测 ,空调系统的温
6、度检测 ,各类运输工具之组件的过热检测 ,保全与监视系可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结统之应用 ,医疗与健诊的温度测试,化工、机械 等设备温度过热检测.温度检测系统应用十分广阔.1.2系统概述本设计运用主从分布式思想,由一台上位机 PC 微型运算机 ,下位机 单片机 多点温度数据采集,组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统.该系统接受 RS-232 串行通讯标准 ,通过上位机 PC把握下位机 单片机 进行现场温度采集 .温度值既可以送回主控PC 进行数据处理 , 由显示器显示 .也可以由下位机单独工作, 实时显示当前各点的温度值, 对各点进行把握. 下位机接受的是单片机基于数
7、字温度传感器DS18B20 的系统 .DS18B20 利用单总线的特点可以便利的实现多点温度的测量,轻松的组建传感器网络,系统的抗干扰性好、设计灵敏、方 便,而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量.本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合 .如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温把握程生产线之温度影像检测、医疗与健 诊 的 温 度 测 试 、 空 调 系 统 的 温 度 检 测 、 石 化 、 机 械 等 .第二章方案论证温度检测系统有就共同的特点:测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等.如接受一般温度传感器采集温度信号,就需要设计信号调理电路、A/D转换及相应的接口电路 ,才能把
8、传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到运算机去处理.这样 ,由于各种因素会造成检测系统较大的偏差。又由于检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响,会使检测系统的稳固性和牢靠性下降. 所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分:温度传感器的选择和主控单元的设计.温度传感器应用范畴广泛、使用数量庞大,也高居各类传感器之首.2.1传感器部分方接受热敏电阻案,可中意 40 摄氏度至90 摄氏度测量范畴一:,但热敏电阻精度、重复性、牢靠性较差,对于检测 1 摄氏度的信号是不适用的.而且在温度测量系统中,接受单片温度传感器 ,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必需经过
9、A/D转换后才能送给运算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外 ,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量 .即使能实现 , 也要用到复杂的算法,确定程度上也增加了软件实现的难度. 方案二: 在多点测温系统中 ,传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行AD 转换 ,而为了获得较高的测温精度 ,就必需接受措施解决由长线传输,多点测量切换及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题 .接受数字温度芯片DS18B20 测量温度 ,输出信号全数字化.便于单片机处理及控 制,省去传统的测温方法的很多外围电路.且该芯片的物理化学性很稳固,它能用做工业测温 元件 ,此元件线形较好 .在 0 10
10、0 摄氏度时 ,最大线形偏差小于1 摄氏度 .DS18B20 的最大特点之一接受了单总线的数据传输,由数字温度计 DS1820 和微把握器AT89C51 构成的温度测量装置 ,它直接输出温度的数字信号,可直接与运算机连接 .这样,测温系统的结构就比较简洁,体积也不大 ,且由于 AT89C51 可以带多个DSB1820, 因此可以特殊简洁实现多点测量.轻松的组建传感器网络. 接受温度芯片DS18B20 测量温度 ,可以表达系统芯片化这个趋势.部分功能电路的集成 ,使总可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结体电路更简洁 ,搭建电路和焊接电路时更快.而且 ,集成块的使用 ,有效的防止外界的
11、干扰,提高测量电路的精确度 .所以集成芯片的使用将成为电路进展的一种趋势.本方案应用这一温度芯 片,也是顺应这一趋势.2.2主控制部分方案一: 此方案接受PC 机实现 .它可在线编程 ,可在线仿真的功能 ,这让调试变得便利 .且人机交互友好.但是 PC 机输出信号不能直接与DS18B20 通信.需要通过 RS232 电平转换兼容 ,硬件的合成在线调试 ,较为繁琐 ,很不简便 .而且在一些环境比较恶劣的场合,PC 机的体积大 ,携带安装不方便,性能不稳定,给工程带来很多麻烦. 方案二 : 此方案接受 AT89C51 八位单片机实现 .单片机软件编程的自由度大 ,可通过编程实现各种各样的算术算法和
12、规律把握 .而且体积小 ,硬件实现简洁 ,安装便利 .既可以单独对多 DS18B20 控制工作 ,仍可以与 PC 机通信 .运用主从分布式思想 ,由一台上位机 PC 微型运算机 ,下位机 单片机 多点温度数据采集 ,组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统 ,实现远程把握 .另外AT89C51 在工业把握上也有着广泛的应用 ,编程技术及外围功能电路的协作使用都很成熟 .2.3系统方案综 上 所述 ,温 度传 感器 以 及主 控部 分 都采 用第 二 方案. 系统接受针对传统温度测温系统测温点少,系统兼容性及扩展性较差的特点,运用分布式通讯的思想 .设计一种可以用于大规模多点温度测量的巡回检测系
13、统.该系统接受的是RS-232 串行通讯的标准 ,通过下位机 单片机 进行现场的温度采集 ,温度数据既可以由下位机模块实时显 示 , 也 可 以 送 回 上 位 机 进 行 数 据 处 理 , 具 有 巡 检 速 度 快 , 扩 展 性 好 , 成 本 低 的 特 点 .实际采用电路方案如下图:第三章硬件电路设计系统底层电路的功能主要包括: 多点温度测试及其相关处理,实时显示温度信息 , 与上位机通讯传输温度数据 .硬件设计主要包括以下几个模块:电源以及看门狗电路 , 键盘以及显示电路 , 温 度 测 试 电 路 , 串 口 通 讯 电 路 . 下 面 对 电 路 分 模 块 进 行 说 明3
14、.1电源以及看门狗电路 a电源电路由于单片机工作电源为+5V, 且底层电路功耗很小.接受 7805 三端稳压片即可中意要求. 具体电路图如下:b看门狗电路考虑到底层电路板的工作环境相对恶劣,单片机会受到四周环境的干扰,而显现程序跑飞 ,死机 等一些不行预知的不正常工作现象.工作人员也不行能到现场对单片机重起,本设计为单片机电路添加一个外部看门狗电路.定时查询单片机的工作状态,一但发觉反常即对单片机延 时重起.保证系统安全可靠的运行.NE56604 能为多种微处理器和规律系统供应复位信号,其门限电平为4.2V . 在电源突然掉电或电源电压下降到低于门限电平常.NE56604 将产生精确的复位信号
15、.NE56604 内置一个看可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结门狗定时器 ,用于监控微处理器,以确保微处理器的正常运行.看门狗能产生一个系统复位信 号用来终止任何由于微处理器故障而引发的不正常的系统操作.NE56604 的看门狗的监控周期为100mS典型值. 特性.正负双逻辑输出的有效复位信号.精准的门限电平监测.上电复位内部延时.定时器.典型值.可利用外部电阻调节的内部看门狗.看门狗定时器的监控周期为100mS.具仅需体3.2键键.VCC=0.8VDC 时 产 生 有 效 的 复 位 信 号 典 型 值 . 很 少 的 外 围 元 件 . 电路图如下:盘以及显示电路盘电路单片机
16、应用系统中除了复位按键有特的的复位电路,以及专一的复位功能外 ,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置把握功能或输入数据.键盘有编码和非编码两种.非编码键盘硬件电路 极 为 简 单 . 故 本 系 统 采 用 拨 码 开 关 来 控 制 . 具 体 电 路 如 下 :A. 开关状态的可靠输入键开关状态的牢靠输入有两种解决方法.一种是软件去抖动:它是在检测到有键按下时,执行一个 10ms 的延时程序后 ,再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平,如保持闭合状态电平就 确认为真正键按下状态,从而排除了抖动影响.另一种为硬件去抖动:即为按键添加一个锁存 器.两种方 法都简单易行,本设计采用 的 是 硬 件
17、 去 抖 .B. 对按键进行编码给定键值或给出键号对于按键无论有无编码,以及接受什么编码 ,最终都要转换成为与累加器中数值相对应的键值, 以实现按键功能程序的散转转移.为使编码间隔小, 散转入口的址支配便利, 常接受依次序排列的键号.拨 码开关值含义0000实时显示通道一的温度值0001实时显示通道二的温度值0010实时显示通道三的温度值0011实时显示通道四的温度值0100实时显示通道五的温度值0101实时显示通道六的温度值0110实时显示通道七的温度值0111实时显示通道八的温度值1*自动循环显示所有通道的温度C. 选择键盘监测方法对是否有键按下的信息输入方式有中断方式与查询方式两种.本设
18、计接受的查询法,即在在CPU空闲时调用键盘扫描子程序. 温度显示电路设计接受的是共阴极七段数码管.显示方式有动态扫描和静态显示,两种方法在本设计中皆可.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于静态扫描要用到多片串入并出芯片,考虑到电路板成本运算.本人接受是节省硬件资源的 动态扫描方式 .即用两块芯片就可以完成显示功能.显示数据由4511 译码器输出 ,ULN2003为位驱动扫描信号.具体电路图如下:3.2温度测试电路这里我们用到温度芯片DS18B20.DS18B20 是 DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器, 具有 3 引脚 TO-92 小体积封装形式 .测温辨论率可达0.0
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