單片機溫度采集系統(tǒng)分析

1、單片機溫度采集系統(tǒng)一、設計內(nèi)容本系統(tǒng)采用主機PC機）作為控制中心，與從機VAT89C51單片機）進行溫 度傳輸。從機完成溫度采集，數(shù)據(jù)顯示，鍵盤設定溫度的上限和下限值，在溫 度設計范圍內(nèi)將啟動報警系統(tǒng)，同時將采集到的溫度值給傳送到PC機。PC機和單片機進行數(shù)據(jù)通信外還做數(shù)據(jù)整理、保存、打印等的工作。在PC機和單片機的通訊中，采用國際標準的RS485差分方式接口器件，使通訊的速率和傳輸距離均大于 RS232的標準接口方式，并且用線最少，同時系統(tǒng)擴展性 好，稍作改動就可以進行多路數(shù)據(jù)采集和傳輸。采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20直接將采集到的數(shù)字信號交給從機進行數(shù)據(jù)處理。二、系統(tǒng)要求1、從機完成溫度

2、采集、數(shù)據(jù)顯示、鍵盤設定溫度的上限和下限值；2、 在溫度設計范圍內(nèi)啟動報警系統(tǒng)，同時將采集到的溫度值傳送到PC機。3、PC完成數(shù)據(jù)整理、保存、打印。三所需設備1、單片機AT89C512、數(shù)字溫度傳感器DS18B203、RS485差分方式接口器件；4、蜂鳴器、鍵盤、PC機、數(shù)碼管。四、系統(tǒng)組成框圖：DS18B20AT89C51聲光報警NO以AT89C51單片機系統(tǒng)為核心對溫度進行實時監(jiān)測。各檢測單元 （從機 能 獨立完成各自功能，并根據(jù)主控機的指令對溫度進行實時或定時采集。測量結 果不僅能在本地儲存和顯示，而且可通過 RS-485總線及通信協(xié)議將采集的數(shù)據(jù) 傳送到主控機。以便進行進一步的分析、存

3、檔、處理。主控機負責控制指令的 發(fā)送，并控制各個從機進行溫度采集，收集測量數(shù)據(jù)，同時對測量結果（包括歷史數(shù)據(jù)進行整理、顯示和打印。主控機與各從機之間能夠相互聯(lián)系、相互協(xié) 調(diào)，從而達到系統(tǒng)整體統(tǒng)一和諧的控制效果。從機部分實現(xiàn)的功能幾乎和主機 是對等的，但會接受主機發(fā)送過來的命令。五.硬件配置1）溫度傳感器圖2為DS18B20引腳排列圖，在 DS18B20中，DQ為數(shù)字信號輸人/輸出端；GN助電源地；VDD為外接供電電源輸入端。I.ASIBOTTOM VIKW)TO-92(DS18B2UDS18B20在光刻ROM中的64位序列號是出廠 前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，這樣就

4、可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20的目的。圖2 DS18B20引腳排列態(tài)，gn環(huán)能懸空。DS18B20電路如圖3所示，采用3腳TO-126封裝，圖中低溫度系數(shù)晶振 的振蕩頻率受溫度的影響很小，主要用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號并送給減法 計數(shù)器1,高溫度系數(shù)晶振在溫度變化時，其振蕩頻率有明顯改變，它所產(chǎn)生 的信號可作為減法計數(shù)器 2的脈沖輸入，圖中隱含著的計數(shù)門開時，DS18B20即對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成信號采集。R35 IK有兩種方法可確保 DS18B20在有效轉(zhuǎn)換期內(nèi) 得到足夠的電源電流。第一種方法是在溫度變換 時，在I/O口接一個強的上拉。第二種是將其連

5、到VCC外部電源，這樣就不用在I /O 口接強上 拉，也可在溫度變換期間使口線保持高電平。以 在變換時間內(nèi)允許其它數(shù)據(jù)在單總線上傳輸。也 可使用外部電源通過發(fā)跳過 ROM命令和變換命令 T來完成溫度變換。需要注意的是：在工作狀D3D?DIDS18B20連接示意圖表1 DS18B20內(nèi)部暫存器序旨寄存器名稱,作用昇號寄存器名稱0溫度低字節(jié)1以16位補碼形式存放k 51課留字節(jié)1、21溫度高學節(jié)|-1 6計數(shù)器余值2勺咕IZ用戶字 ;節(jié)】存披溫度上限171計數(shù)器丿91 3HL/用戶宇 節(jié)2存加溫度下限8r crc在硬件上，DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是Vcc接外部電源，GND接地，

6、I/O與單片機的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時UDD、GND接地，I/O接單片機I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O 口線要接5KQ左右的上拉電阻。CPU對DS18B20的訪問流程是：先對 DS18B20初始化，再進行 ROM操 作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù) DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送 RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。2） AT89C51

7、 單片機：AT89C51單片機是系統(tǒng)的主控部件，部含有4KEPROM，外部可擴接64KRAM及64KEPROM,部有256個字節(jié)RAM，其中高地址128RAM為單片機 專用寄存器占用，低128RAM可作為四個工作寄存器組，128個位尋址，堆棧 區(qū)及通用RAM使用，具有5個中斷源，2套定時計數(shù)器（TO、T1四組1/0 口 （PO,P 1,P 2,P 3可以通過P3 口的RXD和TXD實現(xiàn)多機通信功能。3） RS485接口a. A與B 口采用差分實現(xiàn)傳輸；b. RO 口為讀數(shù)據(jù)用，RE_N為讀使能位 低電平有效），DE 口為寫數(shù)據(jù)使 能高電平有效），DI 口為寫數(shù)據(jù)用；c. VCC: 33.6V;

8、d. GND:接地；注：因為RS-485的最大傳輸距離是 RS-22的8倍，約1200M。所以采用 RS-485符合本設計要求。MAX3485使用半雙工通訊；RS-485接口是20mA電流環(huán)路串行通信接口，它也是目前品行通信廣泛應用的 一種接口電路，其最大的優(yōu)點是低阻傳輸對電報導噪聲不敏感，而且易于實現(xiàn) 光電隔離，非常適于長距離串行通信。常用的RS-485接口芯片有SN75176、75276、MAX1428、MAX1483、MAX485E、MAX3162E 等。X口 :- :六硬件電路awsoU5RCOHIOgc2|OTIj_330rnpij 1 P14 2nCOH*KXD1!XDAWT2Xe

9、jd-3COM4B10 1112B1*15MW士 C8F12 j QUO31D 1?LOlnFSCR?H3HiHJSC訃li10RIa2OPFWC1PIO P11H M2 P13 Pl* Pl； P16 P17W!1DHO!1 I19IS/LD 17 U7 JZ t P133 P12JCtSCto畑WPSCRVWflX250OC5 330WowEAATXIUfET4?KDWkPOPOPOPOHPOPOPOP2P2P2P2P2P2S:P2XXD TXD MZXP Pd111mC52VCC21*T/W 但JOvcc13曽 IFOU!LY 5久 5Y A 4Yj+丄山出LE：UC2IDdTOKPnu

10、D17WC CSHD7+LflHVCCl：ElT1；P21 IfMi 15 pHITHI-OUT4L145LILED4-1VCC2&Z J VCC2旳WC2MeeLEDTjnUTi1 J 5- + -h 了 -； “刊覚円$|1直n11OK-ihF 一*c七各部分功能分析：1、AT89C51 單片機：AT89C51單片機是系統(tǒng)的主控部件，部含有 4KEPROM，外部可擴接64KRAM 及64KEPROM,部有256個字節(jié)RAM，其中高地址128RAM為單片機專用寄存 器占用，低128RAM可作為四個工作寄存器組，128個位尋址，堆棧區(qū)及通用RAM使用，具有5個中斷源，2套定時計數(shù)器（TO、T1

11、四組1/0 口 （PO,P 1,P2, P 3?？梢酝ㄟ^P3 口的RXD和TXD實現(xiàn)多機通信功能。2、微機通信：控制室的微機（上位機通過串行通信口 RS-232經(jīng)MAX202ECPE電平轉(zhuǎn)換芯片 與一路AT89C51主單片機（下位機 的RXD, TXD相連，實現(xiàn)雙工通信功能，在 AT89C51主控板上的液晶顯示屏上顯示的內(nèi)容可實時顯示在微機的CRT屏幕上，同時通過微機的鍵盤發(fā)布各種控制命令到溫室的主單片機控制系統(tǒng)中去。然后由主單片機經(jīng)三態(tài)門控制切換（見附圖向其它溫室的從單片機通過多機通信方式向各從單片機進行通信，實現(xiàn)同步監(jiān)測與 控制。3、晶顯示接口：系統(tǒng)采用北京金創(chuàng)導科技開發(fā)中心的 KY智能液

12、晶終端。字庫為6x8點陣西文 字符448個16X 16的漢字顯示緩沖區(qū)及國標一、二級漢字 6768個，通過簡單指令可以完成，繪制點、直線、矩形、園弧、點陣圖形字符或漢字旋轉(zhuǎn)、顯示 等。4、盤接口：放大字間距，行間距調(diào)整，上下及左右滾屏采用6位鍵盤直接與 AT89C51P1 口的Pl.0- Pl.6相連，實現(xiàn)溫、濕度上/下限數(shù) 據(jù)調(diào)整及從機地址設置。5、告警.系統(tǒng)主程序循環(huán)中對侮次采樣的溫、濕度值與設定的上、下值進行比較，若越 界則調(diào)用發(fā)聲子程序，從P1.7 口輸出1000H:驅(qū)動喇叭告警&傳感器：DS18B20是8位ADD轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換速度慢、但成本低。占用后 32K地址 （15=A有效采用2M晶振經(jīng)四分頻后，得到 500K頻率送至0809的CLOCK, 0809的INO-IN7分別接至4路溫度傳感器和4路濕度傳感器，進行實時采樣監(jiān) 測，轉(zhuǎn)換結果由EOC端輸出反相后接至AT89C51的TN h0外中斷（邊沿觸發(fā)方 式，主機在中斷服務程序中進行實時處理。八