單片機(jī)單總線多傳感器溫度智能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、單總線單總線多傳感器溫度智能檢測(cè)系統(tǒng)摘要本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種基于單總線的溫度檢測(cè)系統(tǒng)。針對(duì)智能溫度控制，將智能傳感器檢測(cè)與單片機(jī)控制相結(jié)合，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)單總線溫度傳感器和單總線模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。采用DS18B20數(shù)字傳感器對(duì)溫度進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)了電路的可靠性，提高了測(cè)量精度。環(huán)境信息通過(guò)液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)RS-485網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，通過(guò)上位機(jī)數(shù)據(jù)采集處理進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。數(shù)據(jù)采集的精度最高可達(dá) 16 位，并可進(jìn)行編程。單總線技術(shù)組網(wǎng)非常方便，維護(hù)也非常簡(jiǎn)單，為當(dāng)今的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了一種新的解決方案。關(guān)鍵詞：?jiǎn)慰偩€； DS18B20； MCS-

2、51目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295322088 摘要 PAGEREF _Toc295322088 h 我 HYPERLINK l _Toc295322089 摘要 PAGEREF _Toc295322089 h 二 HYPERLINK l _Toc295322090 第 1 章 引言 PAGEREF _Toc295322090 h 1 HYPERLINK l _Toc295322091 1.1 學(xué)科背景 PAGEREF _Toc295322091 h 1 HYPERLINK l _Toc295322092 1.2 學(xué)科發(fā)展歷程 PAGEREF _T

3、oc295322092 h 1 HYPERLINK l _Toc295322093 1.3 本文內(nèi)容 PAGEREF _Toc295322093 h 2 HYPERLINK l _Toc295322094 第二章 方案論證與選擇 PAGEREF _Toc295322094 h 4 HYPERLINK l _Toc295322095 2.1 MCU系統(tǒng)方案 PAGEREF _Toc295322095 h 4演示 HYPERLINK l _Toc295322096 2.2 傳感器的選擇 PAGEREF _Toc295322096 h 6 HYPERLINK l _Toc295322097 2.2.

4、1溫度傳感器 PAGEREF _Toc295322097 h 6 HYPERLINK l _Toc295322098 2.3 顯示 PAGEREF _Toc295322098 h 6的選擇 HYPERLINK l _Toc295322099 2.4 通訊方式的選擇 PAGEREF _Toc295322099 h 7 HYPERLINK l _Toc295322100 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295322100 h 9 HYPERLINK l _Toc295322101 3.1 AT89S52 單片機(jī) PAGEREF _Toc295322101 h 9 HYPERLIN

5、K l _Toc295322102 3.1.1 AT89S52 單片機(jī)管腳排列 PAGEREF _Toc295322102 h 9 HYPERLINK l _Toc295322103 3.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 PAGEREF _Toc295322103 h 10 HYPERLINK l _Toc295322104 3.2 PT12864M 液晶顯示器 PAGEREF _Toc295322104 h 10 HYPERLINK l _Toc295322105 3.2.1模塊管腳說(shuō)明 PAGEREF _Toc295322105 h 11 HYPERLINK l _Toc295322106 3.

6、2.2接口時(shí)序 PAGEREF _Toc295322106 h 11 HYPERLINK l _Toc295322107 3.2.3具體說(shuō)明介紹 PAGEREF _Toc295322107 h 12 HYPERLINK l _Toc295322108 3.3 1-wire 總線技術(shù) PAGEREF _Toc295322108 h 12 HYPERLINK l _Toc295322109 3.3.1單總線技術(shù)概述 PAGEREF _Toc295322109 h 12 HYPERLINK l _Toc295322110 3.3.2單總線接口硬件結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc295322110 h

7、13 HYPERLINK l _Toc295322111 3.3.3單總線芯片序列號(hào) PAGEREF _Toc295322111 h 13 HYPERLINK l _Toc295322112 3.3.4單總線通訊信號(hào)類型 PAGEREF _Toc295322112 h 14 HYPERLINK l _Toc295322113 3.3.5單總線通信初始化 PAGEREF _Toc295322113 h 15 HYPERLINK l _Toc295322114 3.3.6單總線通信的 ROM 命令 PAGEREF _Toc295322114 h 15 HYPERLINK l _Toc2953221

8、15 3.4 單總線溫度傳感器 DS18B20 PAGEREF _Toc295322115 h 16 HYPERLINK l _Toc295322116 3.4.1概述 PAGEREF _Toc295322116 h 16 HYPERLINK l _Toc295322117 3.4.2引腳圖 圖 PAGEREF _Toc295322117 h 17 HYPERLINK l _Toc295322118 3.4.3部件結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc295322118 h 17 HYPERLINK l _Toc295322119 3.4.4工作原理 PAGEREF _Toc295322119 h 1

9、8 HYPERLINK l _Toc295322120 3.4.5功能指令 PAGEREF _Toc295322120 h 19 HYPERLINK l _Toc295322121 3.5 RS485通訊原理 PAGEREF _Toc295322121 h 19 HYPERLINK l _Toc295322122 3.5.1 MAX1487簡(jiǎn)介： PAGEREF _Toc295322122 h 19 HYPERLINK l _Toc295322123 3.5.2傳輸速率和傳輸距離 PAGEREF _Toc295322123 h 20 HYPERLINK l _Toc295322124 3.6

10、電源設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295322124 h 20 HYPERLINK l _Toc295322125 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295322125 h 22 HYPERLINK l _Toc295322126 4.1 主程序 PAGEREF _Toc295322126 h 22 HYPERLINK l _Toc295322127 4.2 各子程序的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295322127 h 24 HYPERLINK l _Toc295322128 4.2.1液晶驅(qū)動(dòng)器 PAGEREF _Toc295322128 h 24 HYPERLINK l

11、_Toc295322129 4.2.2單總線驅(qū)動(dòng) PAGEREF _Toc295322129 h 24 HYPERLINK l _Toc295322130 4.2.3讀取溫度程序 PAGEREF _Toc295322130 h 24 HYPERLINK l _Toc295322131 4.3 軟件過(guò)濾和數(shù)據(jù)驗(yàn)證 PAGEREF _Toc295322131 h 25 HYPERLINK l _Toc295322132 4.4 通信協(xié)議簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc295322132 h 26 HYPERLINK l _Toc295322133 4.5 PC數(shù)據(jù)采集程序 PAGEREF _Toc2

12、95322133 h 26 HYPERLINK l _Toc295322134 結(jié)論 PAGEREF _Toc295322134 h 27 HYPERLINK l _Toc295322135 至 PAGEREF _Toc295322135 h 28 HYPERLINK l _Toc295322136 參考29_ _ PAGEREF _Toc295322136 h HYPERLINK l _Toc295322137 附錄 A 一般示意圖 PAGEREF _Toc295322137 h 30 HYPERLINK l _Toc295322138 附錄 B PROTUES 仿真 DS18B20 截圖

13、PAGEREF _Toc295322138 h 31第一章介紹1.1 學(xué)科背景在當(dāng)代社會(huì)的生產(chǎn)生活中，溫度檢測(cè)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)溫室內(nèi)溫度的采集和控制，改變植物生長(zhǎng)的自然環(huán)境，創(chuàng)造植物的最佳生長(zhǎng)條件。因此，各種溫室測(cè)控技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和研究也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，正朝著高度自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。它還用于許多電子產(chǎn)品中的溫度檢測(cè)和溫度控制。目前，溫度測(cè)量系統(tǒng)種類繁多，功能各異。有空調(diào)、電飯煲、太陽(yáng)能熱水器、冰箱等簡(jiǎn)單的家用電器進(jìn)行溫度檢測(cè)和控制。單片機(jī)以其功能強(qiáng)大、體積小、可靠性高、成本低、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化及各種測(cè)控領(lǐng)域，已成為日常生活中不可缺少的設(shè)備，尤

14、其是在日常生活。所發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制是日常生活中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。溫室工程主要包括兩個(gè)方面，一是溫室結(jié)構(gòu)工程，二是溫室測(cè)控系統(tǒng)，溫室測(cè)控系統(tǒng)由溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和溫室環(huán)境控制系統(tǒng)兩部分組成。相得益彰。必不可少。溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為溫室內(nèi)各種環(huán)境因素的采集部分，由溫度傳感器組成。這些傳感器通常分布在很廣的區(qū)域，通信距離很遠(yuǎn)。因此，需要具有高可靠性并適合在溫室環(huán)境中使用的數(shù)據(jù)收集。采集系統(tǒng)滿足遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控顯示出強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，用戶可以遠(yuǎn)程、及時(shí)地獲取現(xiàn)場(chǎng)情況，更準(zhǔn)確、更有效地獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。近年來(lái)，隨著

15、互聯(lián)網(wǎng)的普及和遠(yuǎn)程控制策略的完善，基于網(wǎng)絡(luò)通信的手段在遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)中的應(yīng)用發(fā)展迅速。遠(yuǎn)程溫濕度測(cè)控系統(tǒng)是需要采集家庭、倉(cāng)庫(kù)、溫室、商場(chǎng)等環(huán)境信息數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，傳感器通過(guò)單總線網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸給處理器進(jìn)行處理，然后處理器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將其傳輸?shù)缴衔粰C(jī)（ PC ），供用戶分析和控制，從而提高工作效率。1.2 學(xué)科發(fā)展歷程隨著科技和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障報(bào)警已成為保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵技術(shù)。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的手段越來(lái)越受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。作為一個(gè)涉及多個(gè)主體的綜合性學(xué)科問(wèn)題，監(jiān)控模式經(jīng)歷了從單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)到分布式監(jiān)控系統(tǒng)，再到遠(yuǎn)程監(jiān)控

16、系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程。第一代監(jiān)控系統(tǒng)是以多用戶在線、集中控制為特點(diǎn)的單機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)的監(jiān)控系統(tǒng)主要是針對(duì)特定的被測(cè)對(duì)象設(shè)計(jì)的。它主要由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一個(gè)或多個(gè)功能模板組成。信息的交換和處理僅限于監(jiān)控系統(tǒng)部門，這是一個(gè)封閉式系統(tǒng)。第二代監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是局域網(wǎng)和分布式控制。主要針對(duì)大型設(shè)備主機(jī)和多輔助工程分布和地域分布的特點(diǎn)。通過(guò)局域網(wǎng)，將分布在各個(gè)本地站點(diǎn)的、獨(dú)立完成特定功能的本地計(jì)算機(jī)互連起來(lái)。它是一個(gè)具有資源共享、協(xié)同工作、分散監(jiān)控、集中運(yùn)行、管理、報(bào)警等功能的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。第二代系統(tǒng)是基于工業(yè)局域網(wǎng)的相對(duì)開放的系統(tǒng)。監(jiān)控信息的處理是在局域網(wǎng)中進(jìn)行的。1990年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展

17、，專用信息高速公路的開通，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)與計(jì)算機(jī)的有機(jī)結(jié)合，是數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新階段。以計(jì)算機(jī)為主，現(xiàn)場(chǎng)安裝數(shù)據(jù)采集探頭采集數(shù)據(jù)，控制中心提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)時(shí)測(cè)試一些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)以收集環(huán)境信息。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后傳輸?shù)竭h(yuǎn)程主機(jī)，還可以在需要時(shí)保存數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比分析和控制。1.3 本文內(nèi)容本課題完成了基于單總線的溫室環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)。單總線上溫度傳感器的數(shù)據(jù)由單片機(jī)系統(tǒng)采集，溫度信息實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示器上，溫度數(shù)據(jù)通過(guò)RS485網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程PC . .通過(guò)WINDOWS平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集軟件，顯示下位機(jī)采集的溫度數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境的本地和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和管理，也

18、可以應(yīng)用于其他需要溫度數(shù)據(jù)的領(lǐng)域。本課題主要內(nèi)容如下：數(shù)據(jù)采集：制作單總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行溫度采集。在一條總線上，通過(guò)識(shí)別傳感器的序列號(hào)，可以使用總線型網(wǎng)絡(luò)連接多個(gè)傳感器。數(shù)據(jù)處理、分析與顯示：?jiǎn)纹瑱C(jī)采集單總線數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算、 CRC校驗(yàn)、軟件濾波等技術(shù)處理，由液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示溫度。數(shù)據(jù)傳輸：下位機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)RS485網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)系統(tǒng)。上位機(jī)（PC ）使用C+Builder編寫串口通訊程序，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)數(shù)據(jù)的顯示和處理。數(shù)據(jù)處理功能，任何個(gè)性化需求和生產(chǎn)生活需要，都可以通過(guò)PC端的數(shù)據(jù)采集軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二章方案論證與選擇通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的考察研究，可以得到系統(tǒng)的整體框圖如下CPUCPU溫

19、度檢測(cè)軟件1-wire通信顯示器圖 2.1 系統(tǒng)框圖該系統(tǒng)主要由單片機(jī)系統(tǒng)、單總線傳感器網(wǎng)絡(luò)、顯示部分、數(shù)據(jù)采集、通訊部分和上位機(jī)數(shù)據(jù)采集軟件組成。2.1 MCU系統(tǒng)方案演示單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心。只有通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)才能對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和顯示。方案一：8051系列單片機(jī)8051單片機(jī)最早由英特爾公司推出。之后，多家公司采購(gòu)了8051內(nèi)核，成為世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的8051內(nèi)核MCU系列單片機(jī)。這些公司在保持與8051單片機(jī)兼容編制依據(jù)上，改進(jìn)了8051的許多特性，改變了時(shí)序特性，增加了ISP功能，增加了機(jī)器周期，降低了時(shí)鐘頻率，放寬了電源電壓的動(dòng)態(tài)范圍，等，使8051單片機(jī)

20、的性能有了很大的提升和提升。根據(jù)具體的系統(tǒng)要求，可以選擇不同公司的合適機(jī)型，可以完成很多設(shè)計(jì)。選項(xiàng) 2：Atmel 微控制器ATMEL 是全球領(lǐng)先的高性能、低功耗非易失性存儲(chǔ)器和數(shù)字集成電路制造商。 ATMEL 以其 EPROM、電可擦除技術(shù)、閃存技術(shù)和高可靠性而著稱。獨(dú)特的生產(chǎn)技術(shù) 在CMOS器件生產(chǎn)領(lǐng)域，ATMEL的先進(jìn)設(shè)計(jì)水平、卓越的生產(chǎn)工藝和封裝技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先地位。這些技術(shù)用于單片機(jī)的生產(chǎn)，使單片機(jī)也具有優(yōu)良的品質(zhì)。優(yōu)勢(shì)明顯 ATMEL的單片機(jī)是世界上獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)秀單片機(jī)。在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、通訊設(shè)備、自動(dòng)化、工業(yè)控制、航空航天設(shè)備、儀器儀表和各種消費(fèi)類產(chǎn)品中具有廣泛的應(yīng)用前景。其

21、生產(chǎn)的AT90系列是增強(qiáng)型加載RISC的FLASH單片機(jī)，通常稱為AVR系列。 AT91M系列是基于ARM7TDMI嵌入式處理器的ATMEL16/32微處理器系列的新成員。該處理器采用高密度16位指令集實(shí)現(xiàn)高效的32位RISC結(jié)構(gòu)，功耗極低。選項(xiàng) 3：Microchip MCUMicrochip 微控制器是市場(chǎng)上增長(zhǎng)最快的微控制器。他的主要產(chǎn)品是16C系列8位單片機(jī)。 CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，只有33條指令。它運(yùn)行速度快，以低廉的價(jià)格著稱。通常，微控制器的價(jià)格低于 1 美元。 Microchip 微控制器沒有掩模產(chǎn)品。 OTP 設(shè)備（閃存型微控制器現(xiàn)已上市）。 Microchip強(qiáng)調(diào)節(jié)約成本的

22、優(yōu)化設(shè)計(jì)，屬于使用量大、檔次低、價(jià)格敏感的產(chǎn)品。在辦公自動(dòng)化設(shè)備、消費(fèi)電子、電信、智能儀器儀表、汽車電子、金融電子、工業(yè)控制等不同領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。選項(xiàng) 4：ARM 處理器ARM 處理器是 Acorn 計(jì)算機(jī)為低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的第一個(gè) RISC 微處理器。 ARM 處理器本身是 32 位設(shè)計(jì)，但也帶有 16 位指令集。通常比等效的 32 位代碼節(jié)省高達(dá) 35% 的成本，同時(shí)保留 32 位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì)。 ARM 的 Jazelle 技術(shù)使 Java 加速能夠?qū)崿F(xiàn)比基于軟件的 Java 虛擬機(jī)更高的性能，并且比同等的非 Java 加速內(nèi)核消耗的功率低 80%。 CPU 功能增加了 DSP 指令集

23、，提供增強(qiáng)的 16 位和 32 位算術(shù)運(yùn)算能力，提高了性能和靈活性。 ARM 還提供了兩個(gè)領(lǐng)先的功能來(lái)幫助調(diào)試具有深度嵌入式處理器的高度集成的 SoC 設(shè)備，即嵌入式 ICE-RT 邏輯和嵌入式跟蹤宏 (ETMS) 系列。2.2 傳感器的選擇2.2.1溫度感應(yīng)器方案一：模擬溫度傳感器AD590AD590是美國(guó)ADI公司生產(chǎn)的電流輸出溫度傳感器。供電電壓范圍330V，輸出電流223A（-50 ）423A（+150），靈敏度1A/ 。當(dāng)電路中串聯(lián)一個(gè)采樣電阻R時(shí)，R兩端的電壓可以作為輸出電壓。注意R的阻值不能太大，以保證AD590兩端的電壓不低于3V。 AD590輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)1以上。作

24、為高達(dá) 20M 的高電阻電流源，它不必考慮由選擇開關(guān)或 CMOS 多路復(fù)用器引入的額外電阻引起的誤差。適用于多點(diǎn)測(cè)溫和遠(yuǎn)程測(cè)溫的控制。選項(xiàng) 2：熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器是一種敏感元件，用于傳感電路中的電子元件。只要在基板上加電極，在電路中就可以通過(guò)熱敏電阻阻值的變化來(lái)測(cè)量環(huán)境溫度的變化。它最大的特點(diǎn)是電阻值隨著溫度的變化而變化很大，因此可以通過(guò)其電阻值的變化來(lái)感知環(huán)境溫度的變化。目前常用的電阻有正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。選項(xiàng) 3：數(shù)字溫度傳感器 DS18B20DS18B20是實(shí)現(xiàn)單總線測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件，主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM和單總線接口、存儲(chǔ)中間數(shù)據(jù)

25、的高速暫存RAM、TH和TL翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器、存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼發(fā)生器等七部分。用戶可以設(shè)置報(bào)警溫度存儲(chǔ)在芯片的EEPROM中，掉電后仍會(huì)保存。它為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了極大的便利，不僅具有良好的性能，而且具有突出的功能。2.3 顯示器的選擇方案一：LED數(shù)碼管顯示LED是一種較為常用的發(fā)光元件。目前，以LED為發(fā)光元件開發(fā)的顯示屏的應(yīng)用，可在實(shí)時(shí)工控系統(tǒng)中作為遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)信息顯示，實(shí)時(shí)顯示高要求的工藝流程。 .數(shù)碼管可以理解為封裝了8個(gè)發(fā)光二極管的組件。它成本低、亮度高，是電子設(shè)備中常用的顯示器件。但由于數(shù)碼管的特性，只能顯示簡(jiǎn)單的字符，而且數(shù)碼管占用了大量的資源。由于單片機(jī)的I/O驅(qū)動(dòng)能

26、力不強(qiáng)，軟件編寫比較麻煩，所以本設(shè)計(jì)沒有選擇這種方案。選項(xiàng) 2：字符 LCD 顯示液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓來(lái)控制其顯示區(qū)域，有電就有顯示，從而可以顯示圖形。液晶顯示器具有厚度薄的特點(diǎn)，可直接驅(qū)動(dòng)大規(guī)模集成電路，易于實(shí)現(xiàn)全彩顯示，目前已得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，還具有功耗低、顯示能力靈活等優(yōu)點(diǎn)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)的信息很多，液晶顯示器可以充分輸出系統(tǒng)的所有信息。根據(jù)實(shí)際需要，需要顯示不同的界面和編程菜單顯示。液晶顯示方式為靜態(tài)顯示，只需要更新實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)即可。2.4 通訊方式的選擇方案一：RS232網(wǎng)絡(luò)RS232是一種常用的串行設(shè)備，一般用于通訊和人機(jī)交互領(lǐng)域中傳輸數(shù)據(jù)。串口系統(tǒng)

27、雖然比并口系統(tǒng)復(fù)雜，但在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中需要的數(shù)據(jù)線比并口系統(tǒng)少，因此效率也更高。由于發(fā)射電平與接收電平相差僅2V3V左右，其共模抑制能力較差，再加上傳輸電纜上的分布電容，傳輸距離只能達(dá)到15米左右，最高速率是 20kb/s。 RS-232專為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只有一對(duì)接收和發(fā)送設(shè)備）通信而設(shè)計(jì)，其驅(qū)動(dòng)負(fù)載為37k。所以RS-232適用于本地設(shè)備之間的通訊。方案二：RS485通訊方式RS485標(biāo)準(zhǔn)由電子行業(yè)協(xié)會(huì)和通信行業(yè)協(xié)會(huì)共同制定和制定。 RS485作為多點(diǎn)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姳?，已成為世界上?yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之一。 RS485標(biāo)準(zhǔn)理論上最多可以接入32個(gè)設(shè)備（受芯片驅(qū)動(dòng)能力影響），可以工作在雙工或

28、全雙工模式，最大傳輸距離約1219米，最大傳輸速率約10Mbps。但是，通常網(wǎng)絡(luò)采用平衡雙絞線作為傳輸介質(zhì)。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，只有在20Kbps的傳輸速率下才能達(dá)到最大傳輸距離。一般15米長(zhǎng)的雙絞線最大傳輸速率只有1Mbps。但是，對(duì)于速度要求較低的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)足夠了。方案三：CAN總線通訊網(wǎng)絡(luò)CAN總線是德國(guó)梅賽德斯-奔馳公司在1980年代采用的一種串行通信協(xié)議，用于解決汽車中眾多控制設(shè)備和儀表之間的數(shù)據(jù)交換。隨著技術(shù)的發(fā)展，它可以作為現(xiàn)場(chǎng)總線廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。根據(jù)不同需要或采用主從模式?；蛘咭远嘀鲝姆绞焦ぷ?。 CAN總線采用雙絞線或其他電纜進(jìn)行通訊，傳輸

29、速率可達(dá)1Mbps。 CAN總線由于其可靠的設(shè)計(jì)和高速遠(yuǎn)距離傳輸，更適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備的互連。經(jīng)過(guò)對(duì)本系統(tǒng)的分析，最終處理器決定采用AT89S52單片機(jī)，采用單總線方式采集環(huán)境信息。這允許在單個(gè)總線上收集溫度數(shù)據(jù)。溫度傳感器采用DS18B20傳感器。單總線具有組網(wǎng)方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)。在該系統(tǒng)中，可以方便地將多個(gè)傳感器探頭連接到單條總線上，每條單條總線都可以通過(guò)其唯一的序列號(hào)進(jìn)行操作，非常方便。 .在下位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，環(huán)境信息通過(guò)液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示，數(shù)據(jù)通過(guò)RS485網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程上位機(jī)。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 AT89S52 單片機(jī)AT89S52 是一款低功耗、高性能 CMO

30、S 8 位微控制器，具有 8K 字節(jié)系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存程序存儲(chǔ)器。它采用 Atmel 的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 8051 產(chǎn)品完全指令和引腳兼容。片上閃存允許在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)程序存儲(chǔ)器進(jìn)行編程，也適用于傳統(tǒng)編程器。 AT89S52 在單芯片上具有智能 8 位 CPU 和系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了高度靈活和有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash、256字節(jié)RAM、32位I/O線、看門狗定時(shí)器、2個(gè)數(shù)據(jù)指針、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、一個(gè)6向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、全-雙工串口，芯片時(shí)鐘電路。3.1.1 AT89S52單片機(jī)管腳排列圖 3.1 AT8

31、9S52 管腳布局AT89S52 特點(diǎn)：兼容MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品；8K字節(jié)系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存；不少于 1000 次擦寫循環(huán)；3級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；32條可編程I/O線；三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；八個(gè)中斷源；全雙工UART串行通道；低功耗空閑和掉電模式；掉電后可以喚醒中斷；看門狗定時(shí)器；雙數(shù)據(jù)指針；掉電標(biāo)識(shí)符；3.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)示意圖圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)示意圖3.2 PT12864M液晶顯示器SPRT12864M漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字和圖形，具有8192個(gè)漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）和64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。3.2.1模塊引腳說(shuō)

32、明表 3.1 SPRT12864M管腳說(shuō)明別針引腳名稱方向功能說(shuō)明1VSS-模塊電源地2VDD-模塊電源正極3V0-LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸入4后勤(CS)高/升并行命令/數(shù)據(jù)選擇信號(hào)；串行片選信號(hào)5讀/寫(SID)高/升并行讀寫選擇信號(hào)；串行數(shù)據(jù)端口6E(時(shí)鐘)高/升并行使能信號(hào)；串行同步時(shí)鐘7DB0高/升數(shù)據(jù) 014DB7高/升數(shù)據(jù) 715公安局高/升并行/串行接口選擇：H-parallel； L系列16數(shù)控空腳17/RET高/升復(fù)位低電平有效18數(shù)控空腳19LED_A-背光陽(yáng)極（LED+5V）20LED_K-背光負(fù)極 (LED-OV)3.2.2接口時(shí)序圖 3.3 寫 LCD 數(shù)據(jù)時(shí)序模塊有并行和

33、串行兩種連接方式（ 8位并行連接方式時(shí)序圖如圖3.3所示）：將數(shù)據(jù)寫入模塊。從模塊讀取數(shù)據(jù)圖 3.4 讀取 LCD 數(shù)據(jù)時(shí)序3.2.3具體說(shuō)明介紹1)、清屏：清屏，調(diào)整DDRAM地址計(jì)數(shù)器為“00H”2）、地址返回：調(diào)整DDRAM地址計(jì)數(shù)器為“00H”，光標(biāo)返回原點(diǎn)，不影響顯示DDRAM3)、顯示狀態(tài)開/關(guān)：D=1；整體顯示 ON C=1；游標(biāo)開 B=1;游標(biāo)位置 ON4)、光標(biāo)或顯示移位控制：設(shè)置光標(biāo)移動(dòng)和顯示移位控制位：該命令不改變DDRAM的內(nèi)容。5）功能設(shè)置：DL=1（必須設(shè)置為1）RE=1；填充指令集； RE=0：基本指令集；6）、設(shè)置CGRAM地址：設(shè)置CGRAM地址為地址計(jì)數(shù)器（

34、AC）7）、設(shè)置DDRAM地址：設(shè)置DDRAM地址為地址計(jì)數(shù)器（AC）8）、讀取忙狀態(tài)（BF）和地址：讀取忙狀態(tài)（BF）可以確認(rèn)部分動(dòng)作是否完成，可以讀取地址計(jì)數(shù)器（AC）的值9)、寫數(shù)據(jù)到RAM：寫數(shù)據(jù)到部門的RAM10）、讀取RAM的值：從外部RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）讀取數(shù)據(jù)3.3 1-wire總線技術(shù)3.3.1單總線技術(shù)概述單總線（1-wire）是達(dá)拉斯半導(dǎo)體的專利技術(shù)。與當(dāng)前大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通信方法不同，它使用單根信號(hào)線，數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。具有節(jié)省I/O口線資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、總線擴(kuò)展維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。目前，Dallas公司采用單總線接口的芯片有很多種

35、，包括數(shù)字溫度計(jì)、數(shù)字電位器、A/D轉(zhuǎn)換器、RAM或EEPROM存儲(chǔ)器等。使用單個(gè)總線接口設(shè)備可以很容易地組成一個(gè)數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)。由單個(gè)總線設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)稱為微局域網(wǎng)（MicroLAN）。作為主從網(wǎng)絡(luò)，單片機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)可以作為網(wǎng)絡(luò)上的主設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)中的其他單總線設(shè)備作為從設(shè)備。通過(guò)主設(shè)備對(duì)單總線的控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。因此，這種網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模是靈活多變的。網(wǎng)絡(luò)中可能有數(shù)個(gè)或數(shù)千個(gè)單總線設(shè)備。理論上，幾乎沒有限制。因?yàn)槲⒕钟蚓W(wǎng)的組網(wǎng)非常簡(jiǎn)單，只需要一對(duì)普通的雙絞線。因此具有組網(wǎng)速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，非常適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，成為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的新選擇。3.3.2單總線接口的硬件結(jié)構(gòu)單總線用于通過(guò)總線接收和

36、傳輸數(shù)據(jù)。任何單一的總線系統(tǒng)都包括一個(gè)主機(jī)和一個(gè)或多個(gè)從機(jī)。個(gè)別設(shè)備可以通過(guò)總線獲得工作電源。當(dāng)數(shù)據(jù)線為高電平時(shí)，電荷存儲(chǔ)在器件部分；當(dāng)數(shù)據(jù)線處于低電平時(shí)，設(shè)備通過(guò)這些電荷提供能量。對(duì)于單總線設(shè)備，為了使每個(gè)設(shè)備在正確的時(shí)間被驅(qū)動(dòng)，它們與總線的匹配端口也必須具有開漏輸出或三態(tài)輸出功能，并且總線上必須有上拉電阻的主設(shè)備。系統(tǒng)才能正常工作。圖 3.5 單總線接口硬件結(jié)構(gòu)3.3.3單總線芯片序列號(hào)單總線的一個(gè)基本特點(diǎn)是每個(gè)芯片都有唯一的序列號(hào)，任何兩個(gè)單總線設(shè)備的序列號(hào)都不會(huì)重復(fù)。當(dāng)一條總線上有多個(gè)單總線設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)主機(jī)可以通過(guò)不同的序列號(hào)來(lái)識(shí)別每個(gè)單總線設(shè)備。單總線設(shè)備的序列號(hào)共有64位8字節(jié)，其

37、中第一個(gè)字節(jié)代表設(shè)備的家族代號(hào)。例如數(shù)字溫度傳感器DS18B20的系列代號(hào)為28H；中間六個(gè)字節(jié)代表設(shè)備的序列號(hào)；序列號(hào)的后 8 位代表前 56 位的 CRC 校驗(yàn)碼。通過(guò)對(duì)讀出的64位CRC校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，可以保證數(shù)據(jù)通信的正確性。3.3.4單總線通訊信號(hào)類型單總線定義了復(fù)位脈沖、響應(yīng)脈沖、寫0、寫1、讀0、讀1。除響應(yīng)脈沖外，所有信號(hào)均由主機(jī)發(fā)送同步信號(hào)，發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)均為低字節(jié)。向前。圖 3.6 單總線寫時(shí)隙圖 3.7 單總線讀時(shí)隙3.3.5單總線通信初始化單總線上的所有通信都從初始化開始。初始化包括主機(jī)發(fā)送的復(fù)位脈沖和從機(jī)發(fā)送的響應(yīng)脈沖。這個(gè)過(guò)程如圖 3.8 所示。圖中黑色實(shí)線

38、表示系統(tǒng)主機(jī)將總線拉低，灰色實(shí)線表示從機(jī)將總線拉低，黑色虛線表示上拉電阻將總線拉高。圖 3.8 單總線復(fù)位時(shí)序3.3.6用于單總線通信的 ROM 命令搜索ROM（代碼為F0H）系統(tǒng)上電時(shí)，主機(jī)通過(guò)總線找出從機(jī)的ROM序列號(hào)，以便主機(jī)確定從機(jī)的編號(hào)和類型。主設(shè)備可以通過(guò)反復(fù)執(zhí)行搜索ROM命令找出總線上的所有從設(shè)備。讀取 ROM（代碼為 33H）該命令適用于總線上只有一個(gè)設(shè)備的情況，主機(jī)通過(guò)該命令讀出從機(jī)的序列號(hào)，而無(wú)需執(zhí)行查找ROM的過(guò)程。如果在多點(diǎn)系統(tǒng)中使用此命令，則每個(gè)設(shè)備響應(yīng)時(shí)都會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。配套R(shí)OM（代碼為55H）主機(jī)發(fā)送匹配的 ROM 命令后，必須跟隨 64 位單總線設(shè)備的序列號(hào)。

39、只有當(dāng)總線上的從機(jī)與 64 位序列號(hào)完全一致時(shí)，才會(huì)響應(yīng)主機(jī)發(fā)出的后續(xù)命令，而其他設(shè)備則處于等待復(fù)位脈沖的狀態(tài)。直接訪問(wèn) ROM（代碼 CCH）主機(jī)可以通過(guò)該命令同時(shí)控制總線上的所有從機(jī)，無(wú)需發(fā)送任何ROM碼信息。例如，主機(jī)可以使用該命令啟動(dòng)總線上的所有溫度傳感器啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，或者同時(shí)啟動(dòng)所有A/D轉(zhuǎn)換。這樣主機(jī)就只能通過(guò)匹配ROM來(lái)讀取各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了大量的時(shí)間。 ，提高單總線系統(tǒng)的可靠性。條件搜索（代碼 ECH）支持該命令的單總線設(shè)備很少，在支持該命令的設(shè)備中，只有設(shè)置了告警的設(shè)備才響應(yīng)該命令。它的工作方式類似于搜索 ROM 命令，在完成條件搜索循環(huán)后，主機(jī)必須返回命令序列的初始

40、化步驟。3.4 單總線溫度傳感器 DS18B203.4.1概述DS18B20是Dallas生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器。它可以通過(guò)單一總線為設(shè)備供電或傳輸數(shù)據(jù)。它廣泛用于溫度采集應(yīng)用。它具有以下特點(diǎn)：測(cè)溫精度： DS18B20在-10 + 85 范圍內(nèi)精度為0.5 ；分辨率：DS18B20 的分辨率可通過(guò)用戶編程設(shè)置在 9 位到 12 位之間；溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間：分辨率為9位時(shí)最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為93.75ms； 12位最大轉(zhuǎn)換時(shí)間設(shè)置為750ms；電源電壓范圍：在保證溫度轉(zhuǎn)換精度的情況下，電源電壓可以為+3.0V +5.5V；64位ROM編碼：每個(gè)單總線設(shè)備都有一個(gè)全球唯一的序列號(hào)；程序設(shè)置寄存器：設(shè)置設(shè)

41、備工作在工作模式還是測(cè)試模式，可以設(shè)置傳感器的分辨率；溫度數(shù)據(jù)寄存器：該寄存器由兩個(gè)字節(jié)組成。對(duì)于 DS1820 和 DS18B20，每個(gè)字節(jié)的含義或溫度值是不同的。 DS18B20 12位分辨率為0.0625 ；DS18B20的內(nèi)存分配：DS18B20內(nèi)含EEPROM，可設(shè)置報(bào)警上下限溫度及分辨率；3.4.2引腳圖圖 3.9 DS18B20 引腳排列表 3.1 DS8B20 管腳說(shuō)明SOIC8TO92象征闡明31接地地面42DQ用于單線操作的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳：開漏53VDD可選 VDD 引腳3.4.3部結(jié)構(gòu)圖 3.10 中的框圖顯示了 DS1820 的主要組件。 DS18B20 具有三個(gè)主

42、要的數(shù)字部分： 1) 64 位激光 ROM； 2）溫度傳感器； 3）備忘錄記憶；圖 3.10 DS18B20 框圖DS18B20 依靠單線端口進(jìn)行通信。在單線端口條件下，必須先建立 ROM 操作協(xié)議，然后才能執(zhí)行存儲(chǔ)器和控制操作。因此，控制器必須首先提供 5 種 ROM 操作命令之一：讀取 ROM，2）匹配 ROM，3）搜索 ROM，4）跳過(guò) ROM，5）報(bào)警搜索。這些命令對(duì)每個(gè)設(shè)備的激光ROM部分進(jìn)行操作，當(dāng)多個(gè)設(shè)備掛在單線總線上時(shí)，可以區(qū)分不同的設(shè)備。當(dāng)一個(gè)ROM操作序列成功執(zhí)行后，就可以進(jìn)行內(nèi)存和控制操作了，控制器可以提供6條內(nèi)存和控制操作指令中的任意一條?？刂撇僮髅钪甘?DS18B2

43、0 完成溫度測(cè)量。測(cè)量結(jié)果放在DS18B20的寄存器中，寄存器中的數(shù)據(jù)可以用讀寄存器命令讀出。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 各包含一個(gè) EEPROM 字節(jié)。3.4.4工作原則DS18B20的核心是一個(gè)數(shù)字傳感器，可以將-55 到+125 的溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 DS18B20上電后，默認(rèn)分辨率為12位。當(dāng)設(shè)備在總線上接收到主機(jī)發(fā)送的溫度轉(zhuǎn)換命令（44H）時(shí)，DS18B20開始進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換結(jié)果放入16位溫度寄存器，數(shù)據(jù)格式擴(kuò)展二進(jìn)制補(bǔ)碼，低位LSB 位在前，MSB 高位在后。器件上電時(shí)溫度寄存器的值為 85 C 。部分溫度與數(shù)字輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 3.2 所示。表 3.2 部分溫度與數(shù)

44、字輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系溫度數(shù)字輸出（二進(jìn)制）數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）+125 0000 0111 1101 000007D0H+85 0000 0101 0101 00000550H+25.0625 0000 0001 1001 00010191H+10.125 0000 0000 1010 001000A2H+0.5 0000 0000 0000 10000008H0 0000 0000 0000 00000000H-0.5 1111 1111 1111 1000FFF8H-10.125 1111 1111 0101 1110FF5EH-25.0625 1111 1110 0110 1111FE6FH

45、-55 1111 1100 1001 0000FC90H3.4.5功能命令DS18B20包含1條溫度轉(zhuǎn)換指令和5條記憶功能指令，分別是：寫筆記記憶、讀筆記記憶、復(fù)制筆記記憶、回讀EEPROM和讀電源指令。3.5 RS485通訊原理3.5.1MAX1487簡(jiǎn)介：因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，下位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與機(jī)房的距離比較遠(yuǎn)，使用RS232顯然不能滿足實(shí)際需要。本系統(tǒng)RS485通信接口芯片采用MAX1487，具有以下特點(diǎn)：ESD（防靜電放電）保護(hù)：15KV人體靜電保護(hù)；低靜態(tài)電流典型值為230uA；-7V12V共模電壓范圍；三態(tài)輸出；30nS 傳播延遲，5nS 斜率；全雙工或半雙工通信；可附加128個(gè)節(jié)點(diǎn)

46、；3.5.2傳輸速率和傳輸距離RS485 的最大傳輸速率為 10Mbps。在這個(gè)速率下，傳輸距離為10m。數(shù)據(jù)速率在 105 到 107bit/s 的范圍內(nèi)。通信距離主要受限于傳輸線電阻損耗和集膚效應(yīng)造成的信號(hào)失真。損耗與頻率有關(guān)，因此隨著通信距離的增加，數(shù)據(jù)速率會(huì)降低。通常RS485的數(shù)據(jù)速率為105bit/s，傳輸距離大于1200m。3.5.3電路連接圖圖 3.11 RS485 通訊電路示意圖如上圖所示，P485用于控制MAX1487的接收/發(fā)送狀態(tài)。輸出端需要匹配120個(gè)電阻到RS485總線。通過(guò)跳線可以選擇多機(jī)通訊時(shí)匹配電阻的位置。3.6 電源設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)系統(tǒng)需要+5V電源，可

47、用三端穩(wěn)壓器LM7805作為系統(tǒng)電源。電路圖如圖 3.12 所示。圖 3.12 系統(tǒng)電源示意圖第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的硬件電路原理，編寫了模塊各部分的軟件子程序。下面將介紹軟件主程序、系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)處理、串口通信、軟件過(guò)濾、校驗(yàn)等子程序。4.1 主程序系統(tǒng)軟件的主程序也稱為系統(tǒng)監(jiān)控程序。與PC上位機(jī)相比，也稱為下位機(jī)程序。用于控制單片機(jī)系統(tǒng)按照預(yù)定的運(yùn)行模式運(yùn)行。監(jiān)控程序的主要任務(wù)是：完成系統(tǒng)自檢，初始化，配置單總線設(shè)備，處理接口命令，完成數(shù)據(jù)分析處理，同時(shí)啟動(dòng)輸出和顯示功能，通過(guò)串口發(fā)送數(shù)據(jù)，主程序流程圖如圖4.1所示：NYNY成功NY錯(cuò)誤開始初始化單片機(jī)，12864歡迎界面初始化

48、單總線輸出錯(cuò)誤信息讀ID開關(guān)開讀序列號(hào)CRC校驗(yàn)正確顯示序列號(hào)顯示錯(cuò)誤初始化DS18B20啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送DS18B20地址啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換讀取顯示結(jié)果串口發(fā)送讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果圖4.1系統(tǒng)軟件流程圖4.2 子程序各部分的設(shè)計(jì)4.2.1液晶驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)液晶顯示采用SPRT開發(fā)的SPRT12864M漢字庫(kù)液晶。采用8位模擬總線驅(qū)動(dòng)方式，P0口作為數(shù)據(jù)線； P2.7、P2.6、P2.5分別用作RS、R/W、E信號(hào)。其驅(qū)動(dòng)流程如圖4.2所示：開始開始初始化結(jié)束寫命令忙等待寫數(shù)據(jù)圖 4.2 LCD 驅(qū)動(dòng)流程圖4.2.2單車司機(jī)由于單總線硬件電路的簡(jiǎn)單性，軟件對(duì)時(shí)序的要求非常嚴(yán)格，需要按要求

49、完成精確的延時(shí)，單總線才能響應(yīng)主機(jī)的驅(qū)動(dòng)。單總線的驅(qū)動(dòng)主要包括初始化單總線、寫一位、讀一位。在本系統(tǒng)中，單總線的驅(qū)動(dòng)是通過(guò)寫一個(gè)字節(jié)和讀一個(gè)字節(jié)來(lái)完成的。詳細(xì)過(guò)程見附件，具體應(yīng)用見附件4.2.3。4.2.3讀取溫度程序應(yīng)用單總線驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)編寫相應(yīng)的命令來(lái)控制單總線溫度傳感器DS18B20，即可從設(shè)備中讀取溫度值。仿真大大提高了工作效率。仿真電路圖見附錄，程序流程圖如圖4.3所示：開始開始初始化匹配DS18B20啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換復(fù)位單總線匹配DS18B20讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果讀存儲(chǔ)器命令結(jié)束圖 4.3 溫度讀取過(guò)程4.3 軟件過(guò)濾和數(shù)據(jù)驗(yàn)證在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，處理器會(huì)在外部干擾等因素的影響下產(chǎn)生周期性或隨機(jī)誤差。為了提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)處理的可靠性，本系統(tǒng)采用軟件過(guò)濾、CRC校驗(yàn)和奇偶校驗(yàn)三種方法對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。常用的軟件濾波方法有限幅濾波、中值濾波、遞歸均值濾波和算術(shù)均值濾波等。本系統(tǒng)采用算術(shù)平均濾波方法，連續(xù)取5個(gè)采樣值對(duì)單總線A/D采集的值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，靈敏度高。在單總線驅(qū)動(dòng)中，讀取單總線設(shè)備的序列號(hào)是關(guān)