本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示.doc

畢業(yè)論文專業(yè)：電子信息工程班級：2008級4班學生姓名：王超指導教師：郭小平完成時間： 2020年1月23日內(nèi)蒙古師范大學多點溫度測試儀設計制作一. 系統(tǒng)總原理及大致思路1.1 本系統(tǒng)采用了一臺上位機和多個下位機的集總式結(jié)構(gòu)。上位機采用AT89S51單片機，下位機采用AT89C2051單片機。1.1.1 上位機與下位機之間采用RS 485總線通信。其中上位機系統(tǒng)配置液晶顯示屏、按鍵。按鍵用于調(diào)整各個點的預置溫度和系統(tǒng)時間，查詢各個點的預置溫度值、實際溫度值以及調(diào)溫設備運行情況，輸入下位機的控制信息。液晶顯示屏用于顯示系統(tǒng)時間，以及各點的預置溫度值、實際溫度值和調(diào)溫設備運行情況，如1 min內(nèi)沒有任何操作，則液晶顯示屏上開始循環(huán)顯示各個點的實際溫度值、預置溫度值以及調(diào)溫設備運轉(zhuǎn)情況，每一個點的數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示的時間是8 s。下位機負責溫度采集和控制調(diào)溫設備運轉(zhuǎn)，溫度傳感器采用DSl8B20。1.1.2 上位機首先將預置溫度值發(fā)送到下位機，下位機將實際溫度與預置溫度進行比較后輸出調(diào)溫設備控制信號，并將實際溫度與調(diào)溫設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)送到上位機。1.2 本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設計原理框圖如圖1所示， 。二. 硬件電路設計21 上位機電路 上位機電路包括RS 485總線接口電路、鍵盤電路和液晶顯示電路。其中總線接口電路與下位機總線接口電路基本一致。其電路原理圖如圖3所示。下面先介紹鍵盤電路和液晶顯示電路，RS 485總線接口電路稍后介紹。211 鍵盤電路（需要電路圖？） 上位機電路中提供6個按鍵用于溫度設置、溫度查詢、系統(tǒng)時間設置、工作待機設置。它們是“ONOFF”鍵、“+”鍵、“”鍵、“SET”鍵、“ENQ”鍵、“TIME”鍵，分別與AT89S51的P20，P21，P22，P23，P24，P25相連?！癝IET”鍵用于選擇下位機，之后可按“ONOFF”鍵使對應的下位機工作待機，也可按“+”，“一”鍵給該分機設置預置溫度?！癊NQ”鍵用于查詢下位機的預置溫度、實際溫度值和調(diào)溫設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)。設置系統(tǒng)時間需先按“TIME”鍵選擇時或分，然后利用“+”，“一”鍵設置系統(tǒng)時間。212 顯示電路（需要電路圖？） 上位機系統(tǒng)采用162字符型液晶模組(LCM)，其為按鍵操作提供可視化依據(jù)，內(nèi)部集成了LCD控制器、LCD驅(qū)動器、LCD顯示裝置。LCM與單片機的接口電路比較簡單，單片機的P1口接LCM的數(shù)據(jù)總線，P35，P36，P37用于控制LCM。LCM的第一行顯示系統(tǒng)時間，第二行顯示分機的設置溫度、實際溫度和工作狀態(tài)。如果在1 m內(nèi)沒有任何操作，則液晶顯示屏上開始循環(huán)顯示各個點的實際溫度值、預置溫度值以及工作狀態(tài)，每一個點的數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示的時間是8 s。22下位機電路設計 下位機電路主要由三部分構(gòu)成：溫度采集電路、RS 485總線接口電路、調(diào)溫設備的控制電路，其電路原理圖如圖2所示。 221 溫度采集電路 溫度傳感器采用DSl8B20，其是一種單總線智能型溫度傳感器，只有三線接口，分別為地線、數(shù)據(jù)線、電源線。DSl8B20輸出信號為數(shù)字信號，處理器與DSl8B20通過數(shù)據(jù)線來完成雙向通信，因此采用DSl8B20使得電路十分簡單。溫度變換功率可以來源于外電源，也可以來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DSl8B20供電。DSl8B20的電壓范圍為+3O+55 V，測溫范圍為一55+125，固有的測溫分辨率為O5，最高精度可達0067 5，最大的轉(zhuǎn)換時間為200 ms。一條總線上面可以掛接多個Dsl8820實現(xiàn)多點測溫。本系統(tǒng)中每臺下位機只接一個DSl8B20。 采用單片機的P37口與DS18B20進行通信，采集溫度信號，由于其是雙向通信，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是開漏，所以在總線上要加一個10。k上拉電阻。222 RS 485總線接口電路 本系統(tǒng)上位機與下位機之間采用RS 485總線通信，其通信距離可達1 200 m。總線驅(qū)動芯片采用MAX485，RO接單片機的RXD，DI接TXD，MAX485芯片的發(fā)送和接收功能轉(zhuǎn)換由芯片的RE，DE端控制。DE=1時，MAX485處于發(fā)送狀態(tài)；RE=O，DE=0時，芯片處于接收狀態(tài)。將RE，DE接在單片機的一根口線P34上。 在上電復位時，為了避免分機咬總線的情況，總線上的各分機應處于接收狀態(tài)。而在上電復位時，單片機各端口處于高電平狀態(tài)，硬件電路穩(wěn)定也需要一定的時間，則可能向總線發(fā)送信息，為了避免這種情況，將P34口接一個74HCl4反相器，使MAX485上電時處于接收狀態(tài)。另外在數(shù)據(jù)傳輸之前，先要通過一個低電平起始位實現(xiàn)握手，給R0外接10 k上拉電阻，防止干擾信號誤觸發(fā)產(chǎn)生負跳變，使單片機進入接收狀態(tài)?？偩€上面掛接多個分機，其中任何一只芯片故障就可能將總線“拉死”，因此在MAX485的A，B口線與總線之間各串接一只20的電阻實現(xiàn)總線隔離。如果是最后一臺分機，則在差分端口A，B之間接120 的平衡匹配電阻，減少由于不匹配而引起的反射，并且能夠吸收噪聲，抑止干擾，保證通信質(zhì)量。注意不能在中間分機節(jié)點上并接平衡匹配電阻。223 輸出控制電路 上位機向下位機發(fā)送命令和預置溫度，下位機接收到之后，解析命令，并將預置溫度與實際溫度比較，根據(jù)命令和比較結(jié)果，利用P35口控制調(diào)溫設備。當P35輸出低電平時，U1導通發(fā)光，使晶體管導通，從而T1導通，驅(qū)動繼電器K工作，使調(diào)溫設備導通工作。當P35為高電平時，U1不導通，晶體管不導通，T1也截止，繼電器不通電，調(diào)溫設備不工作。3 RS 485通信協(xié)議 為實現(xiàn)上位機與多臺下位機通信可靠穩(wěn)定，上位機與下位機通信波特率都為9 600 bs，通信方式均為串行工作方式3，每幀通信數(shù)據(jù)包括1個起始位，1個停止位，8個數(shù)據(jù)位，1個奇校驗位。通信模式采用主從方式，上位機為主機，下位機為從機，主機地址為1，從機地址是2，3，4，；主機與從機之間采用一問一答方式，從機之間不能相互通信。每個上行下行的數(shù)據(jù)包的字節(jié)個數(shù)都是一樣的，從機收到數(shù)據(jù)包后向主機回復一個數(shù)據(jù)包。每個數(shù)據(jù)包長度為4 B，下行數(shù)據(jù)包格式：地址信息(1 B)、命令信息(1 B)、溫度設置值(1 B)、檢驗碼(1 B)；上行數(shù)據(jù)包格式：主機地址信息(1 B)、命令應答信息(1 B)、實測溫度值(1 B)、檢驗碼(1 B)。命令信息和命令應答信息就是指從機的工作狀態(tài)。 主機采用輪詢方式訪問各從機，在發(fā)出指令后，主機進入查詢狀態(tài)，等待從機應答。從機不斷查詢總線，如主機訪問地址與從機地址相符，并且校驗通過，則執(zhí)行指令，并保存設置溫度值，然后將相關(guān)信息以上行數(shù)據(jù)包格式發(fā)回主機。如不是本機地址或校驗碼錯誤，則丟棄指令及數(shù)據(jù)。傳輸過程中的誤碼校驗采用校驗和的方式，即先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包的所有字節(jié)相加，然后截短到一個字節(jié)長度。4 系統(tǒng)軟件設計41 下位機程序設計 下位機程序主要包括DSl8820傳感器溫度采集子程序、串行通信子程序、輸出控制子程序。主程序循環(huán)調(diào)用溫度采集子程序和輸出控制子程序，利用串行中斷來接收上位機發(fā)送的信息并回復主機(上位機)，接收數(shù)據(jù)包的長度是4 B，發(fā)送數(shù)據(jù)包的長度也是4 B。其串行中斷接收發(fā)送程序流程圖如圖4所示。42 上位機程序設計 上位機程序主要包括鍵盤掃描子程序、串行通信子程序、液晶顯示子程序。 利用T0產(chǎn)生50 ms定時中斷來進行時間換算、實時更新液晶顯示屏上的信息；在主程序中利用循環(huán)來查詢按鍵、向下位機發(fā)送數(shù)據(jù)；利用串行中斷來接收下位機的回復數(shù)據(jù)