基于單片機的溫濕度采集管理系統畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 率為 9600，有上述公式，對于 的晶振，可以得到 TH1=0XFD，則計數器的初值為 TL1=0xFD。 IE 中斷允許控制寄存器 在每接收或發 送 SBUF 寄存器的內容時，就會產生中斷請求，串口中斷是為串行數據傳送而設置的。在設置 IE=0x90，表示中斷總允許（ EA=1），允許串口中斷（ ES=1）。 nRF905 與單片機通信 nRF905 與單片機通信主要是通過模擬 SPI 接口進行，其通信主要任務是發射接收數據。 nRF905一共有四種工作模式 , 其中有兩種活動 RX/TX 模式和兩種節電模式?；顒幽Ｊ接?ShockBurst RX 模式、ShockBurst TX 模式兩種。節電模式有掉電和 SPI 編程、 STANDBY 和 SPI 編程兩種。 nRF905 工作 模式由 TRX_CE、 TX_EN、 PWR_UP 的設置來設定。具體設置情況如表 7。 表 7 RF905 工作模式 WR_UP TRX_CE TX_EN 工作模式 0 X X 掉電和 SPI 編程 1 0 X Standby 和 SPI 編程 1 1 0 ShockBurst RX 1 1 1 ShockBurst TX nRF905 的數據發送 發送數據時的工作流程如 圖 21 所示。 其工作流程為： ，通過模擬 SPI 接口，按時序把接收機的地址 (TX address) 和要發送的數據 (Tx payload) 送傳給 nRF905， SPI 接口的速率在通信協議和器件配置時確定； TRX_CE 和 TX_EN 置高，激發 nRF905 的 ShockBurstTM 發送模式； C. nRF905 的 ShockBurstTM 發送： (1) 射頻寄存器自動開啟； (2) 數據打包 (加字頭和 CRC 校驗碼 )； (3) 發送數據包； (4) 當數據發送完成，數據準備好引腳（ DR）被置高； D. AUTO_RETRAN 被置高， nRF905 不斷重發，直到 TRX_CE 被置低 ； E. 當 TRX_CE 被置低， nRF905 發送過程完成，自動進入空閑模式。注意： ShockBurstTM 工作模式保證，一旦發送數據的過程開始，無論 TRX_EN 和 TX_EN 引腳是高或低，發送過程都會被處理完。只有在前一個數據包被發送完畢， RF905 才能接受下一個發送數據包。 22 T X _ E N = 1P W R _ U P = 1T R X _ C E = 0初 始 化 S P I模 塊 接 收 地 址發 送 數 據T R X _ C E = 1 ?發 射 部 分 上 電N r f S h o c k B u r s t T X生 成 C R C 和 前 導 碼發 送 數 據置 D R = 1T R X _ C E = 1 ？A U T O _ R E T = 1 ?前 導 碼 完成 后 D R 置低YNYNYN 圖 21 nRF905 發射數據流程 nRF905 的數據接收 當系統接收數據時，其接收數據流程圖如圖 22 所示。系統的工作過程如下： A. 當 TRX_CE 為高、 TX_EN 為低時， nRF905 進入 ShockBurstTM 接收模式； B. 650us 后， nRF905 不斷監測，等待接收數據； C. 當 nRF905 檢測到同一頻段的載波時，載波檢測引腳被置高； D. 當接收到一個相匹配的地址， AM 引腳被置高； E. 當一個正確的數據包接收完畢， nRF905 自動移去字頭、地址和 CRC 校驗位，然后把 DR 引腳置高； F. 微控制器把 TRX_CE 置低， nRF905 進入空閑模式； 23 G. 微控制器通過模擬 SPI 口，以一定的速率把數據移到微控制器內； H. 當所有的數據接收完畢 ， nRF905 把 DR 引腳和 AM 引腳置低； I. nRF905 此時可以進入 ShockBurstTM 接收模式、 ShockBurstTM 發送模式或關機模式。 當正在接收一個數據包時， TRX_CE或 TX_EN引腳的狀態發生改變， nRF905立即把其工作模式改變，數據包則丟失。當微處理器接到 AM引腳的信號之后， 其就知道 nRF905正在接收數據包，其可以決定是讓 RF905繼續接收該數據包還是進入另一個工作模式 。 T X _ E N = 0P W R _ U P = 1T R X _ C E = 1接 收 部 分 上 電接 收 部 分 檢 測 檢 波 置 C D 為 高A D D R 正 確 ？A M 置 為 高接 收 數 據C R C 正 確 ？Ａ Ｍ 置 低D R 置 為 高T R X _ C E = 1進 入 空 閑 狀 態單 片 機 從 Ｓ Ｐ Ｉ 接 收 數 據D R 和 A M 置 低YNNYNYYN 圖 22 nRF905 接收數據流程 24 掉電模式 在掉電模式中， nRF905 被禁止，電流消耗量最小，典型值低于 。當進入這種模式時， nRF905是不活動的狀態，這時候平均電流消耗最小，電池使用壽命最長，在掉電模式中，配置字的內容保持不變。 Standby 模式 Standby 模式在保持電流消耗最小的同時保證最短的到 ShockBurstRX， ShockBurstTX 的啟動時間，當進入這種模式時，一部分晶體振蕩器是活動的。電流消耗取決于晶體振蕩頻率。如果 uPclock(pin3)被使能，電流消耗將增加，并且取決于負載電 容和頻率。在此模式中。配置字的內容保持不變。 DS18B20 數據采集 DS18B20 在一根數據線實現數據的雙向傳輸，而對 AT89S52 單片機來說，硬件上并不支持單總線協議，因此，采用軟件的方法來模擬單總線的協議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。 DS18B20用 嚴格的通信協議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。數據和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B2020 傳感器的軟件操作流程及訪問協議如下如圖 23 所示。 初 始 化R O M 操 作 命 令存 貯 器 操 作 命 令處 理 數 據R e a d R O M [ 3 3 H ]M a t c h R O M [ 5 5 H ]S k i p R O M [ C C H ]S e a r c h R O M [ F 0 H ]A l a r m R O M [ E C H ]讀 暫 存 存 儲 器 [ b e h ]復 制 暫 存 存 儲 器 [ 4 8 h ]溫 度 變 換 [ 4 4 h ]重 新 調 出 E 2 [ b 8 h ]讀 電 源 [ b 4 h ] 圖 23 DS18B20 軟件操作流程 DS18B20 初始化 檢測總線控制器發出的復位脈沖和 DS18B20 的任何通訊都要從初始化開始，初始化序列包括一個由總線控制器發出的復位脈沖和跟在其后由從機發出的存在脈沖。 具體操作：總線控制器發出（ TX）一個復位脈沖（一個最少保持 480μ s 的低電平信號），然后 25 釋放總線，進入接收狀態（ RX）。單線總線由 5K 上拉電阻拉到高電平。探測到 I/O 引腳上的上升沿后 DS1820 等待 15~60μ s，然后發出存在脈沖（一個 60~240μ s 的低電平信號）。 DS18B20 讀時序 微處理器將總線拉低，讀時隙起始于微處理器將總線拉低至少 1us，拉低總線后接著釋放總線，讓從機 DS18B20 能夠接管總線，輸出有效數據。小延時一下，讀取 DS18B20 上的數據 ,因為從 DS18B20上輸出的數據在讀 時間隙 下降沿出現 15us 內有效，所有讀 時間隙 必須 60~120us，這里 77us，然后返回有效數據。 DS18B20 寫時序 DS18B20 的寫時序分為寫 0 時序和寫 1 時序兩個過程。 對于 DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同 ，當要寫 0 時序時，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的 “0”電平，當要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之內就得釋放單總線。 異常情況處理 無線溫濕度傳輸系統傳輸傳感器采集的數據，其中主要目的之一就是為了檢測數據的異常性，比如溫度過高，濕度對比度過大等。因此對于上述情況，系統會自動提供報警，指示燈會不停地閃爍，同時蜂鳴器也會報警。知道用戶對其進行控制和處理。 第 5 章 溫濕度采集管理系統的設計 數據管理中心 (上位機 )軟 件系統的總體設計 前面詳細敘述了無線溫濕度傳輸系統的總體設計，并給出了具體的硬件架構和軟件設計。一個完善的系統除了利用了現有的先進技術，進行正確的現場硬件按照施工外，還必須有一個穩定的管理軟件，協調好現場的設備工作，進行數據在線監測、實時數據采集、數據備份、歷史查詢、等管理，同時實現遠程通信的管理。下面就來重點著手溫濕度采集管理系統的軟件的開發工作。 系統功能模塊設計 模塊化的結構是目前比較流行的軟件結構，它具有易于調試和升級換代等優點。因此，溫濕度采集管理系統全部采用模塊化結構設計。溫濕度管理 系統能模塊主要由系統數據采集模塊、數據維護模塊、統計分析模塊、異常處理模塊和使用幫助模塊等五大模塊組成，軟件系統功能模塊框圖如圖24，各功能模塊具體說明如下： 26 溫 濕 度 管 理 系 統主 模 塊 （ m a i n f r m ）數據采集數據維護統計分析幫助溫度曲線圖異常處理數據備份手動采集數據自動采集數據數據刪除數據保存最值分析關于預警用戶控制終端操作 圖 24溫濕度管理系統功能模塊框圖 (1) 數據采集模塊。是系統接收終端監測站點適時采集到的、并通過 nRF905 無線模塊發送到上位機無線通信模塊、再通過 RS232 串口進入管理系統的溫濕度數據。采集數據的頻率可有用戶自己設定。另外，該模塊還實現了手工添加數據的功能。 (2) 數據維護模塊。本模塊包括實現數據備份 、數據刪除、保存數據和報表打印等幾部分的功能。 (3) 統計分析?？梢詫⒔K端進行時時記錄、監測，然后通過統計圖將數據趨勢時時顯示出來。同時能實時顯示當前為止的今天、 24H 內、 3 天內、一個月內、三個月內等特定期段最高溫度、最低溫度、以某個字段排序等分析。 (4) 異常處理模塊。用戶可以設置溫度的上下限，超過范圍，系統則會不斷地提醒用戶，有異常狀況發生，并能觸發終端的報警系統。 (5) 歷史記錄模塊。可以顯示歷史檢測的具體數據。 (6) 幫助模塊。該系統軟件的使用文檔及版本信息等。 27 數據庫邏輯結構設計 主要數據表的結構如表 8： 表 8數據表結構 列名 數據類型 主鍵否 功能描述 ID 數字 是 溫度編號 Month 數字 否 月 Day 數字 否 日 Hour 數字 否 時 Minute 數字 否 分 Temp 數字 否 溫度 humidity 數字 否 濕度 系統開發及運行環境 (1) 系統開發平臺： Delphi 7 (2) 數據庫管理系統軟件： Access 20xx (3) 運行平臺： Windows XP (4) 溫濕度管理系統使用 Delphi 7 開發，它是當前最流行的可視化快速應用程序開發環境，對數據庫有強大的支持。后 臺數據庫使用 Access20xx，以保證數據的安全和執行高效。 系統管理方法 溫濕度管理系統由 Delphi 開發的軟件管理模塊和后臺數據庫組成，集 Delphi 開發技術、串口通信技術、數據庫技術、 wfChart 技術等技術于一體。串口通信采用 MSComm 控件，實現管理系統與控制器的通信；數據庫技術實現了數據存儲、備份、歷史記錄查看、刪除等功能； wfChart 組件實現了利用曲線圖實時顯示當時采集的溫度變化趨勢。整個系統是利用 Delphi 7 的 Object Pascal 語言，在 IDE 集成開發環境下進行 設計、運行和測試。 溫濕度管理系統各功能模塊介紹 整個管理系統的主題界面如下圖 25 所示。 28 圖 25 溫濕度管理系統主體界面 MSComm 控件注冊模塊 本系統正常運行的必要條件是 PC 機已安裝 MSComm 控件，因此首先安裝此控件，本系統采用MSComm 控件注冊和通用 Activex 控件注冊兩種方法。對于 MSComm 控件注冊，在 VB 安裝目錄下可以找到 , ， 這三個文件， 把這三個文件拷貝到 Windows的 system 目錄下。 然后用 Windows 下的注冊工具 re