基于單片機的遠程數據采集系統的設計-資料下載頁

【導讀】本論文提出一種利用DS18B20數字式溫度傳感器作為溫度采集的工具，用單片機AT89C52對它進行控制，并且通過RS-485總線做遠程傳送將采集到的數據通過RS-232接口送入PC機測溫系統的設計方法。基于單片機的遠程采集系統中，采用串行協議和RS-485總線，其中RS485總線的通信距離可以達到1000m左右；在此通信距離下，串行通信的速率最高可以達到9600bit/s。本文論述的系統單片機的晶振采用的是12MHz的，為了減小單片機串行通信中波特率的初始值誤差，采用4800bit/s的波特率。設計采用了模塊化的思想，條理清楚，主要有硬件設計與軟件程序設計兩部分。本系統接口簡單、使用方便、可靠性好，在溫度檢測中有較廣泛的應用前景，具有較強的使用價值。就其采樣頻率和分辨率來說屬于中速類型，適合對數據采樣頻率要求不是特別高的應用場合。數據采集系統是利用計算機、通信、測控等技術采集、記錄和顯示現場的各種物理參量，以供管理人員和現場操作者參考的系統，是現代測控系統的基礎，用于獲取各種現場測量數據。

　　

【正文】 二進制方式檢取回數據。OnComm常數。常數值描述如下：EvSend： 發送事件；EvReceive： 接收事件；EvCTS： cleartosend 線變化；EvDSR： dataset ready 線變化；EvCD： carrier detect 線變化；EvRing： 振鈴檢測；EvEOF： 文件結束。 PC人機界面設計PC機采用Visual Basic（簡稱VB）編程，在標準串口通信方面應用通信控件MSComm[33]。MSComm控件的使用方法如下： （1）MSComm控件的加入。，因此首先要把它加入到工具欄中。在VB運行后選擇“工程/部件”選項卡或在常用工具欄中點右鍵選擇“部件”，然后在彈出的部件中把“Microsoft Comm Control ”復選框選中。（2） （）函數中對MSComm作如下設置，以初始化串口。= =”, , , ”=256=256= ComInputModeBinary=1=1=True=True=True（3）。 該界面由兩個frame（框架）構成，它們的Caption（標題）屬性分別設置成“串口配置”和“溫度測量”，在“串口配置”框圖中可以分別對串口、波特率、奇偶檢驗位、數據位和停止位分別進行設置。在設置好這些屬性后，就可以在“溫度測量”框圖中點擊相應的命令按鈕來操作。顯然，從上圖可以看出。在程序開始運行時要進行初始化，這里主要是對串口的初始化，如對波特率、校驗位、數據位和停止位進行設置，當然，還要指定打開的是哪個串口等等[34]。如界面示出的那樣，要想在界面上顯示PC機接收到溫度數據，就少不了對數據進行處理的程序等。，PC機的界面源程序見附錄4。 PC機上的軟件設計流程圖4 系統仿真與分析 單片機中測溫顯示模塊的仿真系統仿真以程序加硬件電路進行仿真，先在proteus里面檢查電路是否正確，軟件程序的仿真可在keil 51里面進行正確性檢查，如主函數、DS18B20復位函數、DS18B20讀、寫字節函數、溫度轉換及顯示函數等，再把程序編譯成目標程序HEX文件[35]。軟件與硬件部分仿真都成功的話，把目標程序HEX文件導入到Proteus里面的芯片中，進行顯示電路的仿真等[36][37]。DS18B20的精度很高，誤差指標可以限制在177。℃以內。 單片機測溫顯示部分仿真電路圖 串口通信仿真在仿真單片機的串行口時，采用這樣的思想：即單片機的串行口發送、接收程序設計成每收到字節立即發送出去，這樣在和PC機相連后，PC機鍵入的字符回顯在它的屏幕上[38]。這就能證明單片機的發送和接收都正常。當然也可以把系統的各部分完全連接起，運行一下看，采用發現問題就對該部分進行分析的方法測試，另外，在系統的上位機和下位機的連接時，在測試階段完全可以先不用單片機與PC機之間的通訊接口電路，即單片機的串口通過232轉換后直接與PC相連，然后再接下總線，測試遠程情況下通信的質量。PC串口的仿真可以采用專門的串口程序檢測軟件所發送的控制指令是否正確。使用Windows自帶的“超級終端”軟件進行串口的調試也是可以的，在Windows下，選擇“開始”菜單中的“附件”，從“附件”菜單中選擇“通訊”項，在“通信”中選擇“超級終端”，啟動“超級終端”、數據格式等設置[39]。 超級終端的設置如只有一臺計算機，可將串口1的2和3管腳短接。在用戶控制軟件和超級終端中都選擇COM1口作為通信的串口。此時，COM1的3管腳發送控制指令而通過2管腳將控制指令傳輸到超級終端。用戶也可使用同一計算機上的不同串口，如使用COM1和COM2互連，： 對同一COM口的調試 COM1和COM2互連的連接方式一般來說，如果能在VB中正常運行，那么在單獨運行時也不可能出錯，因為VB的編程界面和效率是很不錯的，這是很多程序員認可的。 結果分析在仿真好各個模塊后，將下位機測試端的溫度采集器、串口通信及485總線與PC機的串口連接起來，形成一個整體的遠程溫度測試系統[40][41]。在測試溫度采集系統的性能中，為了形成比較，分別記錄了DS18B20溫度傳感器上面顯示的溫度與LED顯示器上顯示的溫度。在PC機運行程序后。 兩種記錄溫度值的比較DS18B20（℃）LED顯示器（℃）誤差溫度傳感器（℃）000000000表中同時給出兩者對比的誤差，從中不難看出采用單片機AT89C52對DS18B20所測的溫度值相對來說是很精確的。5 結論本文論述了一種實現遠程溫度采集的方法，在系統中利用單片機AT89C52作為下位機，PC機作為上位機。通過AT89C52控制DS18B20數字式溫度采集器，利用RS485總線和串行通信實現數據的長距離傳輸，傳輸電平經過232轉換后再上傳到上位機。對于日常生活及工農業生產等諸多的領域中，都可能要用到溫度采集器，采用本文設計可實現這種功能，就其采樣頻率和分辨率來說是屬于中速類型，適合對數據采樣頻率要求不是特別高的應用場合。如在此系統上稍加改進，如加上能實現PC機對采集現場的溫度進行加溫和降溫等處理的智能監控操作，系統將會有更廣泛的應用。基于串行協議和RS485總線的溫度采集系統中，RS485總線的通信距離可以達到1000m左右；在此通信距離下，串行通信的速率最高可以達到4800bit/s。本文論述的系統單片機的晶振采用的是12MHz的，為了減小單片機串行通信中波特率的初始值誤差，只好采用4800bit/s的波特率。本系統設計完成了對溫度數據的采集、數碼管顯示以及PC機的用戶程序界面。設計采用了模塊化的思想，條理清楚，主要有硬件設計與軟件程序設計兩部分。本設計接口簡單、使用方便、可靠性好，在溫度檢測中有較廣泛的應用前景，具有較強的使用價值。就其采樣頻率和分辨率來說屬于中速類型，適合對數據采樣頻率要求不是特別高的應用場合。此外，在本設計存在的一些有待改進的方面：溫度測量的精度不高、溫度測量的范圍不大、系統功耗過大等。可通過選用功耗低的控制芯片等方法來處理。參考文獻[1] 李光飛,李良兒,[M].北京: 北京航空航天大學出版社，2005[2] 梅麗鳳，王艷秋，汪毓鐸，張軍. 單片機原理與接口技術(修訂本) [M]. 北京: 清華大學出版社；北京交通大學出版社，2006[3] [M].上海：華東理工大學出版社，2006 [4] 毛德平，、濕度測控系統[D].安徽：安徽工程科技學院，2006[5] [DB].[6] Software Guide Device Description[DB]. [7] [M].北京:人民郵電出版社,2004[8] (串口通信技術)[DB].[9] [DB].[10] 李建華，[M].北京：人民郵電出版社，2001[11] 倪繼烈，[M].成都：電子科技大學出版社，2004[12] [M].北京：北京航空航天大學出版社，1997[13] 彭為，黃科，[M].北京：電子工業出版社，2006[14] [M].北京：人民郵電出版社，2000[15] [M].北京：北京航空航天大學出版社，2002[16] andyzx的開發日記.[17] [M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2000[18] 孫傳友，[M]. 北京：電子工業出版社，2002[19] [M]. 北京：人民郵電出版社，1998[20] [M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2000[21] 孫傳友，[M].北京：高等教育出版社，2006[22] 安福林，[D].河北：河北科技大學學報，1999，20(3)[23] MT88E39 Calling Number Indentification Circuit Advance Information[M].CMOPUTERS IN INDUSTRY，2002[24] Microcontroller with 8K Bytes InSystem Programmable Flash[M].CMOPUTERS IN INDUSTRY，2001[25] Na [M].CMOPUTERS IN INDUSTRY，,1999[26] 唐朝京，[M].國防科技大學出版社，2003[27] [M].西安:西安電子科技大學出版社,2000[28] [M].北京:北京航空航天大學出版社,1998[29] [M].西安:西北工業大學出版社,2001[30] 張曾科，[M].北京:清華大學出版社,2000[31] Txomin Nieva，Alain model for remote data aequisition systems[M].CMOPUTERS IN INDUSTRY，2002，47(2)[32] Low TINI Specification and Developer’s GuideDallas Semiconductor Corporation[M].CMOPUTERS IN INDUSTRY，2001[33] [M].北京:北京航空航天大學出版社2004[34] Low Network Microcontroller[DB].，2003:2932[35] Low ，PWM StepDown Regulator[DB].，1998[36] Liner Regulator in MAX[DB].，2000[37] Jan ，LowPowerP Supervisory Circuits withBattery Backup and Chip Enable Gating[DB].，2001[38] Jan lWire Digital Thermometer[DB].[39] Basic 案例教程[M].北京:[40] Jan [M].北京：中國電力出版社，2001[41] Basic串口通信工程開發實例導航[M].北京:附 錄附錄1 系統的整體硬件電路附錄2 DS18B20顯示模塊相關程序TMPL EQU 29HTMPH EQU 28HFLAG1 EQU 38HDATAIN BIT ORG 00H LJMP MAIN1 ORG 03H LJMP ZINT0 ORG 13H LJMP ZINT1 ORG 30HMAIN1: SETB IT0 SETB EA SETB EX0 SETB IT1 SETB EX1 SETB SETB MOV 74H,0 MOV 75H,0 MOV 76H,9 MOV 77H,0MAIN: LCALL GET_TEMPER LCALL CVTTMP LCALL DISP1 AJMP MAININIT_1820: SETB DATAIN NOP CLR DATAIN MOV R1,3TSR1: MOV R0,107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB DATAIN NOP NOP NOP MOV R0,25HTSR2: JNB DATAIN,TSR3 DJNZ R0,TSR2 CLR FLAG1 SJMP TSR7TSR3: SETB FLAG1 CLR MOV R0,117TSR6: DJNZ R0,$TSR7: SETB DATAIN RETGET_TEMPER: SETB DATAIN LCALL INIT_1820 JB FLAG1,TSS2 NOP RETTSS2: MOV A,0CCH LCALL WRITE_1820 MOV A,44H LCALL WRITE_1820 ACALL DISP1 LCALL INIT_1820 MOV A,0CCH LCALL WRITE_1820 MOV A,0BEH LCALL WRITE_1820 LCALL READ_1820 RETWRITE_1820: MOV R2,8 CLR CWR1: CLR DATAIN MOV R3,6