分布式遠程溫濕度智能監控系統的設計與研究畢業設計-資料下載頁

【導讀】溫濕度監測很難運作。由于傳統的溫度和濕度監測系統的布線繁瑣，傳輸距離有限，不能解決實際問題。目前，分布式系統的主要發展方向是計算機控制系統。間的相互監控，主機通過總線控制器MCP2515和驅動器TJA1050連接到CAN總線上，從機檢測到當前溫。和溫度報警等操作。設計了基于CAN總線的監控系統，實現了在多節點，環境惡劣，通。信距離遠等不同場合的應用。論文主要介紹了各種芯片的硬件設計和軟件設計，勾畫。自己的設計與研究思想。使設計出最簡便、經濟的系統。關鍵詞：CAN總線；STC89C52RC單片機；DS18B20；SJA1000控制器；MCP2515控制

　　

【正文】 If (iramp。0x04) error( )； //如果是出錯中斷，則調出錯處理函數 If (iramp。0x08) overruN( )； //如果是超載中斷，則 調超載處理函數 while (iramp。0x01) //如果是 接收 中斷 ，則開始接收 { RxID[0] = Receivebuffer1。 RxID[1] = Receivebuffer2。 If (! (Receivebuffer2amp。0x10)) /*如果是數據幀，則接收數據 */ {Rxdata[0] = Receivebuffer3。 Rxdata[1] = Receivebuffer4。 計算機信息工程學院畢業設計說明書 18 Rxdata[2] = Receivebuffer5。 Rxdata[3] = Receivebuffer6。 Rxdata[4] = Receivebuffer7。 Rxdata[5] = Receivebuffer8。 Rxdata[6] = Receivebuffer9。 Rxdata[7] = Receivebuffer10。 Command = 0x04。 //SJA1000 的接收緩存器被釋放 } else if (Receivebuffer2amp。0x10) /*如果是遠程幀，則作相應處理 */ { /*相應處理程序 */ } } EA= 1。 } 測溫模塊（ DS18B20） DS18B20 是 DALLAS 公司的最新單線數字溫度傳感器，可把溫度信號直接轉換成串行數字信號供微處理器處理， 支持“一線總線”接口， 測量溫度范圍為 55℃ +125℃，在 10℃ +85℃范圍內，精度為177。 ℃。 現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，從 DS18B20 讀出的信息或寫入 DS18B20 的信息，僅需要一根口線，大大提高了系統的抗干擾性。讀寫及溫度變換功率來源于數據總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外電源。 DS18B20 提供 9 位溫度讀數，可構成多點溫度檢測系統而無需任何 外圍硬件。 DS18B20 內部結構如圖 34 所示，主要由 4 部分組成： 64 位 ROM 序列碼、溫度傳感器、溫度報警觸發器 TH和 TL、配置寄存器。 6 4 位R O M和單 線接 口存 儲 器 和 控 制 器高 速緩 存存 儲 器溫 度 靈 敏 元 件低 溫 觸 發 器 T L高 溫 觸 發 器 T H配 置 寄 存 器8 位 C R C 生 成 器電源檢測 圖 34 DS18B20 內部結構 每一片 DS18B20 都包含一個唯一的 64 位長 ROM 代碼，開始的 8 位為出廠代碼(DS18B20 為 28H)是固定的；接下來的 48 位是唯一的序列號，每一片 DS18B20 都只對應一個序列號，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進行通信的原因；最后的 8 位是前面 56 位的 CRC 校驗碼。其 結構如下 圖 所示： 計算機信息工程學院畢業設計說明書 19 8 位 C R C 校 驗 碼 4 8 位 序 列 號 8 位 出 廠 代 碼 ( 2 8 H )M S B L S B M S B L S B M S B L S B 圖 35 64 位 ROM 結構圖 DS18B20 的內部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性 E2 PROM(高溫觸發器 TH，低溫觸發器 TL 和配置寄存器 )。暫存存儲機制有利于在單線通信時確保數據的完整性。數據通常首先寫入暫存存儲器，在哪里 它可以被讀回。當數據被校驗后，復制暫存存儲器的命令把數據傳送到非易失性 E2 PROM。這一過程確保了更改存儲器時數 據的完整性。同時非易失性 E2 PROM 也保證了 TH、 TL 與配置寄存器內容在掉電后不會丟失，器件每一次上電時這三個字節的內容被重置到高速暫存 RAM 對應的空間。 高速暫存存儲器 是按 9 個 8 位字節存儲器來組織的。其中第 0、 1 個字節為只讀型字節，分別包含測得溫度信息的低位和高位字節，第 2 和第 3 字節是 TH 和 TL 的易失性拷貝，在每一次上電復位時被刷新。如果在使用 DS18B20 的過程中不對其施加告警搜索命令，則第 2 和第 3 個字節可用作通用用戶存儲器，定義這兩個字節存儲該溫度傳感器在系 統中的序號，為每個溫度傳感器分配的序號在系統中是唯一的。第 4 個字節為配置寄存器，接著的三個字節為器件內部使用而保留，不可對其施加寫命令。第 8 個字節為只讀型字節，它是前面所有 8 個字節 的循環冗余校驗字節 (CRC)。 其結構如下圖所示。 溫 度 低 字 節溫 度 高 字 節T HT L配 置 寄 存 器保 留保 留保 留C R CT HT L配 置 寄 存 器R A M B Y T E012345678E2P R O M 圖 36 高速暫存存儲器結構 當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2 字節。可通過發讀數據的功能命令取到該數據，讀取時低位在 前，高位在后，數據格式以 ℃計算機信息工程學院畢業設計說明書 20 /LSB 形式表示。溫度寄存器格式如下： 232221202 12 22 32 4S S S S S 262524b i t 7 b i t 6 b i t 5 b i t 4 b i t 3 b i t 2 b i t 1 b i t 0b i t 1 5 b i t 1 4 b i t 1 3 b i t 1 2 b i t 1 1 b i t 1 0 b i t 9 b i t 8L S BM S B 圖 37 溫度寄存器格式 其中 S 為符號位， S=0 時表示測得溫度值為正數， S=1 時表示溫度值為負數。當溫度值分辨率為 12bit 時， bit0bit10 的數據全部有效；當分辨率為 11bit 時，bit0 的數據無效；分辨率為 10bit 時， bit0 和 bit1 的數據無效；分辨率為 9bit時， bit0、 bit1 和 bit2 的數據無效。對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制數轉 換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。 設定的分辨率越高，所需要的溫度數據轉換時間就越長。本系統中對于各DS18B20 的配置寄存器都沒有進行修改，即采用其出廠的配置，使得采集到的溫度值分辨率可達到 12bit。 DS18B20 的測溫原理如下： 內部計數器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計數， 低溫時振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當到達某一設置高溫時振蕩器的脈沖無法通過門電路。計數器設置為55℃ 的值，如果計數器到達 0 之前，門電路未關閉，則溫度寄存器的值 將增加，這表示 前溫度高于 55℃ ； 同時，計數器復位在當前溫度值上，電路對振蕩器的溫度系數進行補償，計數器重新開始計數直到回零。如果門電路仍然未關閉，則重復以上過程。 本系統中 DS18B20 的分辨率設定為 12 位；故實際溫度 =溫度整數部分 +溫度小數部分 *。 本系統 DS18B20 采用單總線系統 (1Wire)，系統中的主機為單片機，從機為單總線器件 DS18B20 接在 STC89C52RC 的 口上 (如圖 38)。 圖 38 DS18B20 電路連接圖 單總線 (1wire)技術是近年來由美國 Dallas 半導體公司研發的一種總 線技 術。與 SPI、 I2C 等多種標準串行數據通信方式不同，它采用單根信號線傳輸時鐘和數據，以其具有的節約 I/O 資源、結構簡單、成本低廉、便于總線擴展和維護等優點越計算機信息工程學院畢業設計說明書 21 來越多的被廣泛應用于民用電器、工業控制領域。由于單總線系統只用了一根信號線作為總線，為了保證總線上的每個器件都能夠在不同的時間段中驅動總線，就必須能夠有效的區分總線上的不同器件。因此在單總線器件制作時都編制了唯一的芯片序列號，通過尋址就能把每個器件識別出來。 單總線器件采用 CMOS 技術，耗電量很小，如果不單獨供電，僅在總線空閑時利用信號線充少量電就可 以工作了。單總線上通常處在高電位，掛在它上面的器件必須是漏極開路或者是三態門輸出的，當其不工作時不會給總線增加負擔。 單總線的數據常以 的速率通信，超速模式下，用戶可設定傳輸速率為 100Kbps 左右，一般用于對速度要求不高的測控或數據交換系統中。單總線技術的作用距離一般達到200m，并允許掛接上百個器件。 經過單線接口訪問單總線器件有嚴格的命令序列如下： 1）初始化； 2） ROM 操作命令； 3）存儲器操作命令（功能命令）； 4）數據傳輸； 每次訪問單總線器件，都必須嚴格遵守這個命令序列。如果出現 序列混亂，則單總線器件不會響應主機。 初始化：基于單總線的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機發出的復位脈沖和從機響應的應答脈沖組成。應答脈沖使主機知道總線上有從機設備且準備就緒。 單總線復位時序圖如下所示： 主 機 發 送 復 位 脈 沖4 8 0 ~ 9 6 0 u sD S 1 8 B 2 0等 待1 5 ~ 6 0 u sD S 1 8 B 2 0 發送復 位 脈 沖6 0 ~ 2 4 0 u s主 機 接 收 至 少 4 8 0 u sV C CG N D圖 例 ：主 機 拉 低 總 線電 阻 上 拉D S 1 8 B 2 0 拉 低 總 線 圖 39 單總線復位時序圖 define uint unsigned int //宏定義 unsigned int 為 uint,主要是簡化程序的書寫 define uchar unsigned char //宏定義 unsigned char 為 uchar,主要也是為了簡化程序的書計算機信息工程學院畢業設計說明書 22 寫 sbit DQ=P3^6。 //位定義 （即 DS18B20 的數據輸入 /輸出端）為 DQ void Sendreset_ds18b20() //復位 { uchar i。 DQ=0。 //拉低總線 i= while(i0)i。 //延時 480us960us,這里取 500us DQ=1。 //釋放總線 i=15。 while(i0)i。 //延時 1560us，這里取 30us } 在對從機進行 ROM 命令和功能命令操作時還必須知道如何對從機進行讀寫操作，其讀寫時序如圖 310 和 311 所示，在 1Wire 單總線協議中數據的讀 /寫都是以位為單位的。 首先看寫時序，初態由主機拉低總線，主機在拉低總線超過 1us 后，若釋放總線，由上拉電阻將總線拉至高電平，則邏輯“ 1”被寫入從機器件；若保持低電平，則邏輯“ 0”被寫入從機器件，每一個讀寫時序（ Tx）至少需要 60us，連續的兩個獨立的時序之間至少需要 1us 的恢復時間（ Trec）。 當主機向從機發出讀數據命令后，必須馬上產生讀時序，即拉低總線 1us 后釋放總線，以便單總線器件能傳輸數據。若從機發送“ 1”，則總線繼續保持高電平；若發送“ 0”，則由從機拉低總線，在該時序結束后釋放總線，由上拉電阻將總線置為“ 1”狀態。從機發出的數據在起始時序之后，保持有效時間 15us，因此主機需在15us 內采樣總線狀態，以便接收從機發送來的數據（見圖 311 中的讀時序部分）。 在知道了如何對單總線器件（這里為 DS18B20）進行讀寫后，就可以發送 ROM 命令和功能命令了。 主 機 寫 “ 0 ” 時 間6 0 u s T x 1 2 0 u s主 機 寫 “ 1 ” 時 間1 u s TR E C ∞D S 1 8 B 2 0 采 樣 時 間M I N T Y P M A XD S 1 8 B 2 0 采 樣 時 間M I N T Y P M A X1 5 u s 1 5 u s 3 0 u s 1 5 u s 1 5 u s 3 0 u s 1 u s圖 例 ：主 機 拉 低 總 線電 阻 上 拉D S 1 8 B 2 0 拉 低 總 線 圖 310 單總線寫時序 /*向 DS18B20 寫字節函數 */ void Write_ds18b20(uchar WData) 計算機信息工程學院畢業設計說明書 23 { uchar i,j。 for(i=0。i8。i++) //每次發送一位，所以要循環 8 次 { if(WDataamp。0x01) //判斷要發送的數據是否為“ 1”，是則執行 if 內語句 { DQ=0。 //先拉低總線 _nop_