基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)和控制畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 技術(shù)的使用使外圍電路變得簡單，減少了硬件開銷，成本低，軟件設(shè)計(jì)簡單，易于總線擴(kuò)展和維護(hù)。 （二）數(shù)字溫度傳感器ds18b20優(yōu)點(diǎn) DS18B20以封裝體積小，適用電壓寬，經(jīng)濟(jì)，從而適用于小系統(tǒng)中，其優(yōu)點(diǎn)如下：（1） 使用單個(gè)微處理器總線接口實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信連接。單總線設(shè)計(jì)節(jié)省單片機(jī)資源，抗外界擾動(dòng)能力強(qiáng)，適合野外惡劣環(huán)境的溫度測(cè)量；易用性，使用戶能夠輕松構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量系統(tǒng)。（2） 溫度測(cè)量范圍寬。 DS18B20測(cè)溫范圍為55℃?+125℃ 。在10℃?+85℃，精度誤差控制在177。℃的范圍內(nèi)。（3） 可以兩個(gè)以上DS18B20同時(shí)，只需占用一個(gè)端口就可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度測(cè)量。減少硬件開銷。（4） 寬電壓供電。?5v的系統(tǒng)中，從而使其得到廣泛的應(yīng)用。（5） 測(cè)量精度可以編程配置。DS18B20測(cè)溫分辨率可設(shè)定為9?12位 。（6） 掉電保護(hù)。DS18B20包含一個(gè)內(nèi)部的EEPROM ，在系統(tǒng)斷電時(shí)，它仍然可以保存報(bào)警設(shè)定點(diǎn)的溫度和分辨率。四、 網(wǎng)絡(luò)模塊（一）以太網(wǎng) 通常W5100和ENC28J60都是被常常使用到的芯片，W5100技術(shù)較enc28j60成熟，對(duì)系統(tǒng)資源要求不高。在傳統(tǒng)單片機(jī)的以太網(wǎng)接入中被廣泛使用，此外在開源硬件的以太網(wǎng)擴(kuò)展中同樣發(fā)揮的重要作用。（二）Enc28j60以太網(wǎng)控制器特性 Enc28j60工作參數(shù)216。 使用的7個(gè)中斷源，分布在兩個(gè)引腳中。216。 25MHz時(shí)鐘晶振。數(shù)據(jù)處理速度快。216。 ?；TTL電平輸入。 216。 溫度范圍：工業(yè)級(jí)的芯片40攝氏度到+85攝氏度，商業(yè)級(jí)為0度到+70度，僅限SSOP封裝。 216。 引腳最大驅(qū)動(dòng)電流為4毫安到12毫安不等；引腳可接受輸入電壓為5v。 W5100屬于Arduino官方出品，性能穩(wěn)定，單片機(jī)資源占用少，節(jié)省了MCU資源，但是硬件模塊整體體積大，且價(jià)格比enc28j60貴很多。Enc28j60屬于第三方產(chǎn)品，采用微星公司的以太網(wǎng)芯片，該芯片沒有成熟的TCP/IP協(xié)議棧，對(duì)單片機(jī)的資源占用大，且初始化時(shí)，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)解析時(shí)間過長，兩者發(fā)熱量和功耗相當(dāng)。出于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮，要求整體尺寸盡量小，從而使用enc28j60以太網(wǎng)模塊完全可以滿足設(shè)計(jì)要求，加之enc28j60價(jià)格便宜，所以最終選定enc28j60作為我們的以太網(wǎng)接入使用芯片。五、 繼電器繼電器具有控制系統(tǒng)輸入電路和被控系統(tǒng)輸出電路，繼電器基本原理和目的是使用小電流控制較大電流的電路。它起到了自動(dòng)調(diào)整電路、電路安全切換的作用。 圖23繼電器內(nèi)部解剖（一） 繼電器技術(shù)參數(shù)直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過三用電表測(cè)量。釋放電流或電壓是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流或最大電壓。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)。觸點(diǎn)切換電壓和電流 是指繼電器接點(diǎn)允許承載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制的電壓和電流大小，使用時(shí)不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。繼電器測(cè)試 測(cè)觸點(diǎn)電阻，用萬用電表的電阻檔，測(cè)量常閉觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為0；而常開觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)的阻值就為無窮大。由此可以區(qū)別出哪個(gè)是常閉觸點(diǎn)。 測(cè)量釋放電壓和釋放電流 也是像上述那樣連接測(cè)試，當(dāng)繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當(dāng)聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時(shí)，記下此時(shí)的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。當(dāng)控制電壓地獄十分之一吸合電壓時(shí)，則不能正常使用了，這樣會(huì)對(duì)電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。本設(shè)計(jì)考慮到電磁繼電器在切換的瞬間會(huì)對(duì)單片機(jī)外圍電路產(chǎn)生電磁干擾，容易造成誤觸發(fā)，同時(shí)防止干擾通過繼電器的電路進(jìn)入系統(tǒng)，所以在繼電器驅(qū)動(dòng)電路之間設(shè)置一個(gè)光耦合器，可以有效消除繼電器切換時(shí)產(chǎn)生的脈沖沖擊和避免把外界干擾帶入系統(tǒng)，光耦合器在此的應(yīng)用起到了良好的抗干擾的隔離作用。圖24 帶光耦合的2路繼電器電路 模塊參數(shù)，單刀雙擲。一個(gè)公共端、一個(gè)常開端、一個(gè)常閉端，抗干擾性好，高電平釋放。六、面包板（一）面包板簡介面包板，因其板面上有許多的小插孔而得名。各種電子元器件可根據(jù)需要隨意地插入或者拔出，免去焊接，同時(shí)使用過的電子元器件可以隨時(shí)拔插，任意組裝再使用，所以修改時(shí)較為方便，主要用于構(gòu)造電子樣品，作為前期教學(xué)和訓(xùn)練使用。與印刷電路板不同的是，它不采取軟釬焊， 無焊面包板由塑料與眾多的錫磷青銅鍍或根據(jù)穿孔鎳銀合金彈簧夾穿孔塊，該片段通常被稱為連接點(diǎn)或接觸點(diǎn)。連接點(diǎn)的數(shù)量通常在面包板的規(guī)范中給出。是電子設(shè)計(jì)中所常用的一種基底。無焊面包板的優(yōu)點(diǎn)是體積小，易攜帶，但缺點(diǎn)是比較簡陋，電源連接不方便，而且面積小。不宜進(jìn)行大規(guī)模電路實(shí)驗(yàn)。若要用其進(jìn)行大規(guī)模的電路實(shí)驗(yàn)，則要用螺釘將多個(gè)面包板固定在大木板上，再用導(dǎo)線相連接。（二）面包板內(nèi)部結(jié)構(gòu)面包板內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，一般情況規(guī)定將每5個(gè)小孔板用一條金屬條連接。板子中央凹槽是針對(duì)需要集成電路、芯片試驗(yàn)而設(shè)計(jì)的。板子兩側(cè)有兩排豎著的5個(gè)一組插孔。這兩組插孔是用于給板子上的電子元器件提供電源，母板使用帶銅箔導(dǎo)電層的玻璃纖維板，作用是把無焊面包板固定，同時(shí)起到絕緣的作用，并且引出電源接線柱。 圖213微型面包板 圖214面包板內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖析第三節(jié) 物聯(lián)網(wǎng)常用組網(wǎng)技術(shù)一、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) （一）現(xiàn)場(chǎng)總線概述現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是20實(shí)際80年代中期在國際上發(fā)展起來的一種暫新的工業(yè)控制技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）的出現(xiàn)引起了傳統(tǒng)可編程邏輯控制器和分布式控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的革命性變化。現(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)電器、現(xiàn)場(chǎng)儀表及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室主機(jī)系統(tǒng)之間的一種開放的、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)用于規(guī)定某個(gè)控制系統(tǒng)中一定數(shù)量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間如何進(jìn)行交換數(shù)據(jù)。（二）現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)1) 布線簡單。現(xiàn)場(chǎng)總線的最大化革命是不嫌方式的革命，最小化的不嫌方式和最大化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫沟孟到y(tǒng)的界限成本和維護(hù)成本大大降低。2) 開放性。主要只兩個(gè)方面：一方面能與不同的控制系統(tǒng)相連接；另一方面就是通信規(guī)約的開放，也就是開發(fā)的開放性。3) 可靠性。一般總線都具有一定的抗干擾性，同時(shí)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，具備一定的診斷能力，從而可以快速進(jìn)行檢修和維護(hù)。一、 WiFi技術(shù)（一）WiFi概述WiFi的覆蓋廣，接入便捷，有效距離也很長，一般在100米左右。在信號(hào)較弱或者有干擾的情況下，帶寬可以進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，最然降低上網(wǎng)速度，但是可以有效地保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。其主要有點(diǎn)為：速度快；可靠性高；開放領(lǐng)域通信距離可達(dá)305米，封閉區(qū)域內(nèi)通信距離為76米到122米；方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組網(wǎng)成本更低。（二）Wifi優(yōu)點(diǎn)1）無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍(lán)牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小，一般有效傳輸距離在10米之內(nèi)，而WiFi可以達(dá)100米左右。2）傳輸速度快。但是數(shù)據(jù)安全性較藍(lán)牙差一些。三、藍(lán)牙技術(shù)（一）藍(lán)牙概述藍(lán)牙可以在短距離通信可以取代目前的多種電纜方案，通過統(tǒng)一的短距離無線鏈路在各種數(shù)字設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本、小功耗的語音和數(shù)據(jù)通信。(二)藍(lán)牙技術(shù)特性1）能傳送語音和數(shù)據(jù)。2）全球范圍內(nèi)適用，使用頻段無需申請(qǐng)。3）低成本、低功耗和低輻射。4）外界對(duì)其干擾影響不大，安全系數(shù)較wifi高。四、GPS技術(shù)（一）GPS概述 GPS是英文Global Position System（全球定位系統(tǒng)的簡稱）。GPS組成由GPS空間衛(wèi)星部分、GPS地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分三大部分組成。空間衛(wèi)星部分由24顆衛(wèi)星組成，包括21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星，均勻分布在6個(gè)軌道上。衛(wèi)星的這種分布保證了地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)候都能見到4顆以上衛(wèi)星。地面監(jiān)控部分：負(fù)責(zé)監(jiān)控全球定位系統(tǒng)的工作，包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站、五個(gè)監(jiān)控站。用戶設(shè)備部分：主要有各種GPS接收機(jī)組成，起作用就是接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)；按用途可分為導(dǎo)航型接收機(jī)、測(cè)地型、授時(shí)型接收機(jī)。（二）GPS特點(diǎn)1）定位精度高。GPS相對(duì)定位精度在50千米以內(nèi)可達(dá)106。2）觀測(cè)時(shí)間短。隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善及軟件的不斷更新，對(duì)于靜止不動(dòng)的物體定位且在20千米之內(nèi)只要15分鐘，然后可以隨時(shí)定位，每站觀測(cè)只需幾秒鐘。3）應(yīng)用廣泛。主要用途包括：陸地應(yīng)用、車輛導(dǎo)航、地球物理資源勘探、地震前期監(jiān)測(cè)等；海洋應(yīng)用，遠(yuǎn)洋船最佳航程航線測(cè)定，船只實(shí)時(shí)調(diào)度和導(dǎo)航、海洋救援等；航空領(lǐng)域方面，應(yīng)用在飛機(jī)導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。此外全球定位系統(tǒng)還具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便等特點(diǎn)。第四節(jié) 國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)一、yeelink平臺(tái)Yeelink的每一個(gè)門戶對(duì)應(yīng)一個(gè)“網(wǎng)關(guān)”設(shè)備，而創(chuàng)建“網(wǎng)關(guān)”設(shè)備也是在億聯(lián)網(wǎng)上開啟物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的第一步，“網(wǎng)關(guān)”是一個(gè)前端能夠與測(cè)量設(shè)備DTU（儀器儀表、各類傳感器等）適配通訊，采集測(cè)量數(shù)據(jù)；后端具備網(wǎng)絡(luò)功能，可以將測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)到樂聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上進(jìn)行存儲(chǔ)。可以轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)不僅包括測(cè)量數(shù)據(jù)，還可以包括視頻流數(shù)據(jù)和控制指令信息，還可通過網(wǎng)絡(luò)來對(duì)設(shè)備進(jìn)行反向控制。所謂的正反向控制，即設(shè)備具備半雙工通信Halfduplex Communication的功能，這種通信方式可以實(shí)現(xiàn)雙向的通信，但不能在兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行，必須輪流交替地進(jìn)行。也就是說，通信信道的每一段都可以是發(fā)送端，也可以是接收端。但同一時(shí)刻里，信息只能有一個(gè)傳輸方向。如日常生活中的例子有步話機(jī)通信,對(duì)講機(jī)等。半雙工傳輸?shù)膮f(xié)議是稱為線路規(guī)程的過程的一部分，它是OSI模型的第二層，數(shù)據(jù)鏈路層所包含的一項(xiàng)。簡而言之，就是雙向通信但不同時(shí)刻交替進(jìn)行。圖25二、樂聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)樂聯(lián)網(wǎng)，為您提供了一個(gè)迅速實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的平臺(tái)。無需繁瑣的編程和開發(fā)，您就可以將您的測(cè)量設(shè)備或傳感器連接到樂聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)上，并在該平臺(tái)上存儲(chǔ)、查詢和分析您的測(cè)量數(shù)據(jù)。另外，您還可以在這個(gè)平臺(tái)上公開您的測(cè)量設(shè)備，與別人做技術(shù)交流，可以說樂為物聯(lián)開放平臺(tái)還是一個(gè)技術(shù)交流和廣告展示的平臺(tái)。樂聯(lián)網(wǎng)可以提供的功能如下：設(shè)備集中管理支持通用的工業(yè)協(xié)議，可以將您的各類設(shè)備集中起來進(jìn)行管理