基于單片機的無線溫度自動監控系統設計-資料下載頁

【導讀】撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文。中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。智能化，但仍采用測溫儀器與人工抄錄、管理相結合的傳統方法，這不僅效率低，本文設計了一種能自動監控大棚、倉庫溫度的無線溫度自動監控系統。信協議標準直接到PC機上顯示。程序采用靈活的C語言編寫，各發送節點實時。口發送數據至電腦屏幕顯示或用LCD顯示,由此實現無線溫度自動監控功能。

　　

【正文】 湖南人文科技學院畢業設計 20 2KR5VCC21X12X23GND4VCC15SCLK6I/O7RST8U4DS1302BT1Battery2KR32KR4VCC12Y2104C11Cap104C10CapVCC 圖 實時時鐘電路 報警電路 設計 本設計還具有 超限報警功能，當節點溫度大于預設的溫度時，系統會自動啟動報警，提示用戶，并自動啟動降溫裝置。其報警電路圖如圖 所示 ： 1KR6Res2VCCLS1BellQ12N39061KR10 圖 報警電路 繼電器電路 設計 本設計中當采集溫度與預設溫度相比，過高時將會啟動降溫裝置，過低時會啟動加熱裝置，使溫度始終維持在用戶預設的溫度 允許的范圍內，其加熱 或降溫都通單片機通過繼電器電路對相關裝置實現控制的，其繼電器與單片機連接的電路圖如圖 所示： 湖南人文科技學院畢業設計 21 K2RelayDPSTQ32N3906DS1LED2123P1Header 3H1KR201KR21Res2VCC 圖 繼電器電路 LCD 顯示電路 設計 本設計的溫度和時間顯示是通過 12864 的液晶顯示器來顯示的 。 帶中文字庫的 12864 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864 內置 8192 個 1616 點漢字和 128 個 168 點 ASCII 字符集 。 利用該模塊靈活的接口方式和簡樸、方便的操作指令可構成 全中文人機交互圖形界面。可以顯示 84行 1616 點陣的漢字 ， 也可完成圖形顯示 。 低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 在設計中，單片機 I/O 口通過串行傳輸往 LCD 里傳送數據。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1STC89C52VCCVSS1VDD2VO3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714PSB15NC16/RES17NC18LED19LED220*LCD 圖 LCD 顯示電路 湖南人文科技學院畢業設計 22 第四章 系統軟件的設計 系 統 的 軟件設計時充分考慮到各傳感器和無線收發器之間的時序問題，既要做到程序簡單，又要盡量降低無線數據傳輸的誤碼率，提高系統的抗干擾能力，保證 系統的穩定性。本系統的軟件 都是 采用 C 語言 編程，在 Keil uVision2 環境下運行。 系統的 主要程序模塊 程序主要由以下功能模塊組成：上電初始化程序、無線收發程序、數據包打包拆包程序、數據處理程序。采集端和接收端在上電后首先調用初始化程序，完成無線收發頻率、工作模式、發射速率、內部寄存器的初始化配置 ； 無線收發程序負責接收和發送經過打包后的數據 ； 數據打包程序將采集數據根據通信協議加上幀頭、地址、 CRC 校驗字節，形成完整的數據包 ； 數據拆包程序根據通信協議將接收到的數據包去掉幀頭、地址信息、取出 其中的有用數據，并檢驗數據包中的CRC 字節以檢驗接收到的數據的正確性 ； 數據處理程序對接收到的有效數據進行簡單的計算處理后將其通過串口發送到計算機，進一步的分析和處理。在實際應用時，當上電后該系統處于等待狀態，當接到 PC 機的啟動命令后，進行數據采集，并把數據發送給 PC 機 ； 在測量任務完成后， PC 機向數據采集系統發送結束指令 ；當系統接收到 PC 機的結束指令后，系統進入休眠狀態停止采集數據。 其總體框圖如 圖 所示 ： 溫 度 采 集 發 送 接 收 P C 機顯 示處 理 圖 系統 程序模塊圖 湖南人文科技學院畢業設計 23 系統軟 件總流程圖 本 設計 軟件總的流程圖包括溫度采集、溫度數據發送、溫度數據接收、實時時鐘、實時顯示、實時監控、實時調整、超限報警。無線溫度監控系統的總體設計分為主機和節點兩個部分，其節點為溫度采集部分，主機部分為溫度處理部分。其主機總流程圖如圖 所示： 開 始初 始 化 S T C 8 9 C 5 2 、 初 始 化n R F 2 4 L 0 1 、 初 始 化 D S 1 3 0 2 、 初 始 化液 晶 、 設 置 串 口 方 式 、 波 特 率設 置 n R F 2 4 L 0 1 為接 收 模 式L C D 顯 示 日 歷根 據 不 同 地 址 判 斷各 不 同 節 點 傳 來 的溫 度 數 據結 束接 到 數 據 ？數 據 接 收預 設 各 節 點 溫 度P C 機 上 顯 示 系 統 名稱 ， 并 提 示 輸 入 密碼密 碼 正 確 ？各 接 收 的 溫 度 與 預設 各 節 點 溫 度 相 比 溫 度 超 限 ？報 警 ， 啟 動降 溫 裝 置啟 動 升 溫 裝 置 重 設 溫 度 鍵 是 否 按 下 ？提 示 重 新 輸 入 各 節預 設 點 溫 度在 L C D 和 P C 機 上顯 示 各 節 點 預 設 溫度 和 當 前 溫 度啟 動 D S 1 3 0 2L C D 顯 示 系 統 名 稱溫 度 超 限 ？YNYNNY YNYN圖 主機部分軟件設計流程圖 湖南人文科技學院畢業設計 24 節點 部分為 溫度采集發射，其流程圖如圖 所示： 開 始初 始 化 S T C 8 9 C 5 2初 始 化 n R F 2 4 L 0 1初 始 化 D S 1 8 B 2 0設 置 n R F 2 4 L 0 1 為發 射 模 式啟 動 D S 1 8 B 2 0采 集 溫 度讀 出 溫 度 數 據 并 將其 裝 載 在 發 射 寄 存器數 據 發 射結 束 圖 節點溫度采集發射軟件流程圖 溫度采 集軟件設計 DS18B20 以單總線協議工作， STC89C52 單片機首先發送復位脈沖，使信號線上的 DS18B20 被復位，接著發送 ROM 操作命令 ， 使 DS18B20 被激活進入接收內存訪問命令狀態。內存訪問命令完成溫度轉換、讀取等工作 (單總線在 ROM 命令發送之前存儲命令和控制命令不起作用 )。 程序 流程圖 如 圖 所示 ： 流程 圖 此 外有問題 湖南人文科技學院畢業設計 25 開 始報 錯 并 返 回初 始 化 成 功 ？向 D S 1 8 B 2 0 發 送C C H轉 化 結 束 ？向 D S 1 8 B 2 0 發 送 4 4 H ,啟 動 溫 度 的 轉 化向 1 8 B 2 0 發 送 初 始化 脈 沖初 始 化 成 功 ？向 D S 1 8 B 2 0 發 送C C H報 錯 并 返 回向 D S 1 8 B 2 0 發 送B E H , 準 備 讀 取 溫 度取 取 出 溫 度 及 C R C校 驗 位C R C 校 驗 ？保 留 該 溫 度 ， 并高 精 度 運 算 ， 返回 舍 棄 該 值 ， 等 待下 一 次 采 樣向 D S 1 8 B 2 0 發 送初 始 化 脈 沖 NYNYNYYN結 束 圖 DS18B20 采集溫度流程圖 系統以 ROM 命令和存儲器命令的形式對 DS18B20 操作 。 ROM 操作命令均為8 位，命令代碼分別 為 ： 讀 ROM(33H)、匹配 ROM(55H)、跳過 ROM(CCH)、搜索ROM(F0H)和告警搜索 (ECH)命令。存儲器操作命令為 ： 寫暫存存儲器 (4EH)、讀暫存存儲器 (BEH)、復制暫存存儲器 (48H)、溫度變換 (44H)、重新調出 E2PRAM(B8H)和讀電源供電方式 (B4H)命令。 DS18B20 對時序及電特性參數要求較高，必須嚴格按照 DS18B20 的時序要求去操作。 DS18B20 數據的讀寫由主機讀寫時間來完成的，包括初始化、讀數據和寫數據。主機 控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即 主機發 一個復位脈沖 (最短為 480us 的低電平 )，接著主機釋放總線進入接收狀態。 DS18B20 在檢測到 引腳上的上升沿之后，等待一段時間，然后發出存湖南人文科技學院畢業設計 26 在脈沖。寫數據 ： 將數據線從高電平拉至低電平，產生寫起始信號。在 15us 之內將所需寫的位送到數據線上，在 15us 到 60us 之間對數據線進 行采樣，如果采樣為高電平 就寫 1， 如果為低電平寫 0。在開始另一個寫周期前必須有 1us 以上的高電平恢復期。讀數據 ： 主機將數據線從高電平拉至低電平 1us 以上，再使數據線升為高電平，從而產生讀起始信號。主機在讀時間下降沿之后 的 15us 內完成 讀位。每個讀周期最短的持續期為 60us，各個讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復期。 DS18B20 的初始化 DS18B20 的初始化時序：總線的所有的操作都是從初始化開始的，主機從總線發送一個復位脈沖最短為 480us 的低電平信號，接著主機釋放總線進入接收狀態。單總線經過 的上拉電阻被拉至高電平狀態， DS18B20 在檢測到總線上升沿之后，等待 15～ 60us 接著發出 60～ 240us 的低電平信號作為存在脈沖響應。初始化時序如圖 所示，其圖例同樣適用于寫時序和讀時序 [2]： 圖 DS18B20 復位及應答關系示意圖 DS18B20 的初始化是通過以下代碼實現的： /********************************************************************* *功能 :延時函數 *******************************************************************/ void delay1(unsigned int i) { while(i)。 湖南人文科技學院畢業設計 27 } /****************************************************************** *功能 :初始化 DS18B20 ******************************************************************/ void Init_DS18B20(void) { unsigned char x=0。 DQ = 1。 //DQ 復位 delay1(1)。 //稍做延時 DQ = 0。 //單片機將 DQ 拉低 delay1(80)。 //精確延時 大于 480us DQ = 1。 //拉高總線 delay1(5)。 x=DQ。 //稍做延時后 如果 x=0 則初始化成功 x=1 則初始化失敗 while(x)。 delay1(15)。 } DS18B20 的寫數據 DS18B20 的數據讀寫是通過時間隙處理位和命令字來確認信息交換的。寫時間隙分為寫 “0”和寫 “1”，時序如圖 。在寫數據時間隙的前 15us 總線需要是被控制器拉置 為 低電平，而后則將是芯片對總線數據的采樣時間，采樣時間在 15～60us，采樣時間內如果控制器將總線拉高則表示寫 “1”，如果控制器將總線拉低則表示寫 “0”。每一位的發送都應該有一個至少 15us 的低電平起始位，隨后的數據 “0”或 “1”應該在 45us 內完成。整個位的發送時間應該保持在 60～ 120us，否則不能保證通信的正常。 湖南人文科技學院畢業設計 28 圖 DS18B20 寫時間隙圖 下面為根據寫數據的時序圖編寫的