《溫度檢測系統(tǒng)》

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1、多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 1 頁 共 25 頁目目 錄錄摘要2ABSTRACT3第一章緒 論41.1 系統(tǒng)背景 41.2 系統(tǒng)概述4第二章方案論證 52.1 傳感器部分 52.2 主控制部分62.3 系統(tǒng)方案 6第三章 硬件電路設計73.1 電源以及看門狗電路73.2 鍵盤以及顯示電路93.2 溫度測試電路113.3 串口通訊電路153.4 整體電路16第四章軟件設計 164.1 概述164.2 主程序方案 164.3 各模塊子程序設計 18第五章系統(tǒng)調試 205.1 分步調試205.2 統(tǒng)一調試20結束語21參考文獻 22附錄一:軟件流程圖24附錄二：電路原理圖 25致 謝27多點溫度檢測系統(tǒng)

2、設計第 2 頁 共 25 頁多點溫度檢測系統(tǒng)多點溫度檢測系統(tǒng)設計作者：譚詩煒（電信 200201 班） 指導老師：馮杰摘要摘要DS18B20 是一種可組網的高精度數字式溫度傳感器，由于其具有單總線的獨特優(yōu)點，可以使用戶輕松地組建起傳感器網絡，并可使多點溫度測量電路變得簡單、可靠。本文結合實際使用經驗，介紹了 DS18B20 數字溫度傳感器在單片機下的硬件連接及軟件編程，并給出了軟件流程圖。該系統(tǒng)由上位機和下位機兩大部分組成。下位機實現溫度的檢測并提供標準 RS232通信接口，芯片使用了 ATMEL 公司的 AT89C51 單片機和 DALLAS 公司的 DS18B20數字溫度傳感器。上位機部分

3、使用了通用 PC。該系統(tǒng)可應用于倉庫測溫、樓宇空調控制和生產過程監(jiān)控等領域。關鍵字關鍵字：溫度測量；單總線；數字溫度傳感器；單片機多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 3 頁 共 25 頁AbstractAbstract As a kind of high-accuracy digital net temperature sensor，DS18 B20 can be used building a sensor net easily. It can also make the net simple and reliable with its special 1-wire interface .This pa

4、per introduces the application of DS18B20 with single chip processor.The system is constituted by two parts the temperature measured part and displayed part. The temperature measured part has a RS232 interface. It used AT89C51 of ATMEL company and DS18B20 of DALLAS company .The displayed part uses P

5、C .This system is applied in such domains as warehouse detecting temperature；air-conditioner controlling system in building and supervisory productive process etc.KeyKey wordswords：temperature measure；single bus；digital thermometer；single chip processor；多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 4 頁 共 25 頁第一章第一章緒緒 論論1.11.1 系統(tǒng)背景系統(tǒng)

6、背景在工、農業(yè)生產和日常生活中，對溫度的測量及控制占據著極其重要地位。首先讓我們了解一下多點溫度檢測系統(tǒng)在各個方面的應用領域：消防電氣的非破壞性溫度檢測，電力、電訊設備之過熱故障預知檢測，空調系統(tǒng)的溫度檢測，各類運輸工具之組件的過熱檢測，保全與監(jiān)視系統(tǒng)之應用，醫(yī)療與健診的溫度測試，化工、機械等設備溫度過熱檢測。溫度檢測系統(tǒng)應用十分廣闊。1.2 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述本設計運用主從分布式思想，由一臺上位機（PC 微型計算機），下位機（單片機）多點溫度數據采集，組成兩級分布式多點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 RS-232 串行通訊標準，通過上位機（PC）控制下位機（單片機）進行現場溫度采集。溫度值

7、既可以送回主控 PC 進行數據處理，由顯示器顯示。也可以由下位機單獨工作，實時顯示當前各點的溫度值，對各點進行控制。下位機采用的是單片機基于數字溫度傳感器 DS18B20 的系統(tǒng)。DS18B20 利用單總線的特點可以方便的實現多點溫度的測量，輕松的組建傳感器網絡，系統(tǒng)的抗干擾性好、設計靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進行現場溫度測量。本系統(tǒng)可以應用在大型工業(yè)及民用常溫多點監(jiān)測場合。如糧食倉儲系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)、溫控制程生產線之溫度影像檢測、醫(yī)療與健診的溫度測試、空調系統(tǒng)的溫度檢測、石化、機械等。第二章第二章方案論證方案論證溫度檢測系統(tǒng)有則共同的特點：測量點多、環(huán)境復雜、布線分散、現場離監(jiān)

8、控室遠等。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號，則需要設計信號調理電路、A/D 轉換及相應的接口電路，才能把傳感器輸出的模擬信號轉換成數字信號送到計算機去處理。這樣，多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 5 頁 共 25 頁由于各種因素會造成檢測系統(tǒng)較大的偏差；又因為檢測環(huán)境復雜、測量點多、信號傳輸距離遠及各種干擾的影響，會使檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。所以多點溫度檢測系統(tǒng)的設計的關鍵在于兩部分：溫度傳感器的選擇和主控單元的設計。溫度傳感器應用范圍廣泛、使用數量龐大，也高居各類傳感器之首。2.1 傳感器部分傳感器部分方案一：方案一：采用熱敏電阻，可滿足 40 攝氏度至 90 攝氏度測量范圍，但熱敏電阻精度、

9、重復性、可靠性較差，對于檢測 1 攝氏度的信號是不適用的。而且在溫度測量系統(tǒng)中,采用單片溫度傳感器,比如 AD590,LM35 等.但這些芯片輸出的都是模擬信號,必須經過 A/D 轉換后才能送給計算機,這樣就使得測溫裝置的結構較復雜.另外,這種測溫裝置的一根線上只能掛一個傳感器,不能進行多點測量.即使能實現，也要用到復雜的算法，一定程度上也增加了軟件實現的難度。方案二：方案二：在多點測溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測溫方法是將模擬信號遠距離采樣進行 AD 轉換，而為了獲得較高的測溫精度，就必須采用措施解決由長線傳輸，多點測量切換及放大電路零點漂移等造成的誤差補償問題。采用數字溫度芯片 DS18B20 測量溫

10、度，輸出信號全數字化。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。在 0100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1 攝氏度。DS18B20 的最大特點之一采用了單總線的數據傳輸，由數字溫度計 DS1820 和微控制器 AT89C51 構成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數字信號,可直接與計算機連接。這樣,測溫系統(tǒng)的結構就比較簡單,體積也不大,且由于 AT89C51 可以帶多個 DSB1820,因此可以非常容易實現多點測量.輕松的組建傳感器網絡。采用溫度芯片 DS18B20 測量溫度，可以體現系統(tǒng)芯片化這個趨勢。部分功能電

11、路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測量電路的精確度。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢。本方案應用這一溫度芯片，也是順應這一趨勢。多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 6 頁 共 25 頁2.2 主控制部分主控制部分方案一：方案一：此方案采用 PC 機實現。它可在線編程，可在線仿真的功能，這讓調試變得方便。且人機交互友好。但是 PC 機輸出信號不能直接與 DS18B20 通信。需要通過 RS232 電平轉換兼容，硬件的合成在線調試，較為繁瑣，很不簡便。而且在一些環(huán)境比較惡劣的場合，PC 機的體積大，攜帶安裝不方便，性能不穩(wěn)定，給工程帶

12、來很多麻煩！方案二：方案二：此方案采用 AT89C51 八位單片機實現。單片機軟件編程的自由度大，可通過編程實現各種各樣的算術算法和邏輯控制。而且體積小，硬件實現簡單，安裝方便。既可以單獨對多 DS18B20 控制工作，還可以與 PC 機通信.運用主從分布式思想，由一臺上位機（PC 微型計算機） ，下位機（單片機）多點溫度數據采集，組成兩級分布式多點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng),實現遠程控制。另外 AT89C51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應用，編程技術及外圍功能電路的配合使用都很成熟。2.3 系統(tǒng)方案綜上所述,溫度傳感器以及主控部分都采用第二方案。系統(tǒng)采用針對傳統(tǒng)溫度測溫系統(tǒng)測溫點少，系統(tǒng)兼容性及擴

13、展性較差的特點，運用分布式通訊的思想。設計一種可以用于大規(guī)模多點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的是 RS-232 串行通訊的標準，通過下位機（單片機）進行現場的溫度采集，溫度數據既可以由下位機模塊實時顯示，也可以送回上位機進行數據處理，具有巡檢速度快，擴展性好，成本低的特點。實際采用電路方案如下圖：多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 7 頁 共 25 頁第三章第三章 硬件電路設計硬件電路設計系統(tǒng)底層電路的功能主要包括：多點溫度測試及其相關處理，實時顯示溫度信息，與上位機通訊傳輸溫度數據。硬件設計主要包括以下幾個模塊：電源以及看門狗電路， 鍵盤以及顯示電路，溫度測試電路，串口通訊電路。下面對電路分模塊進

14、行說明3.1 電源以及看門狗電路電源以及看門狗電路a電源電路 因為單片機工作電源為+5V，且底層電路功耗很小。采用 7805 三端穩(wěn)壓片即可滿足要求。具體電路圖如下：下位機（AT89C51）上位機（PC）下位機（AT89C51）傳感器模塊顯示模塊控制模塊傳感器模塊顯示模塊控制模塊上位機（PC）下位機（AT89C51）傳感器模塊顯示模塊控制模塊傳感器模塊顯示模塊控制模塊多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 8 頁 共 25 頁b看門狗電路考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對惡劣，單片機會受到周圍環(huán)境的干擾，而出現程序跑飛，死機等一些不可預知的不正常工作現象。工作人員也不可能到現場對單片機重起，本設計為單片機電路添加

15、一個外部看門狗電路。定時查詢單片機的工作狀態(tài),一但發(fā)現異常即對單片機延時重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運行。NE56604能為多種微處理器和邏輯系統(tǒng)提供復位信號，其門限電平為4.2V 。在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時。NE56604將產生精確的復位信號。NE56604內置一個看門狗定時器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微處理器的正常運行?？撮T狗能產生一個系統(tǒng)復位信號用來終止任何由于微處理器故障而引發(fā)的不正常的系統(tǒng)操作。NE56604的看門狗的監(jiān)控周期為100mS（典型值）。特性特性. .正負雙邏輯輸出的有效復位信號。.精準的門限電平監(jiān)測。.上電復位內部延時。.可利用外部電阻調節(jié)的內部看門狗定

16、時器。.看門狗定時器的監(jiān)控周期為100mS 典型值。.VCC=0.8VDC時產生有效的復位信號典型值。.僅需很少的外圍元件。具體電路圖如下:多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 9 頁 共 25 頁3.2 鍵盤以及顯示電路鍵盤以及顯示電路鍵盤電路鍵盤電路單片機應用系統(tǒng)中除了復位按鍵有專門的復位電路,以及專一的復位功能外,其它的按鍵或鍵盤都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數據。鍵盤有編碼和非編碼兩種。非編碼鍵盤硬件電路極為簡單。故本系統(tǒng)采用撥碼開關來控制。具體電路如下：A.A. 開關狀態(tài)的可靠輸入開關狀態(tài)的可靠輸入鍵開關狀態(tài)的可靠輸入有兩種解決方法。一種是軟件去抖動：它是在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個 10ms

17、 的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響。另一種為硬件去抖動：即為按鍵添加一個鎖存器。兩種方法都簡單易行，本設計采用的是硬件去抖。B.B. 對按鍵進行編碼給定鍵值或給出鍵號對按鍵進行編碼給定鍵值或給出鍵號對于按鍵無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉換成為與累加器中數值相對應的鍵值，以實現按鍵功能程序的散轉轉移。為使編碼間隔小，散轉入口地址安排方便，常采用依次序排列的鍵號。撥碼開關值撥碼開關值含義含義0000實時顯示通道一的溫度值0001實時顯示通道二的溫度值0010實時顯示通道三的溫度值多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 10

18、 頁 共 25 頁0011實時顯示通道四的溫度值0100實時顯示通道五的溫度值0101實時顯示通道六的溫度值0110實時顯示通道七的溫度值0111實時顯示通道八的溫度值1*自動循環(huán)顯示所有通道的溫度C.C. 選擇鍵盤監(jiān)測方法選擇鍵盤監(jiān)測方法對是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。本設計采用的查詢法，即在在 CPU 空閑時調用鍵盤掃描子程序。溫度顯示電路溫度顯示電路設計采用的是共陰極七段數碼管。顯示方式有動態(tài)掃描和靜態(tài)顯示，兩種方法在本設計中皆可。由于靜態(tài)掃描要用到多片串入并出芯片，考慮到電路板成本計算。本人采用是節(jié)約硬件資源的動態(tài)掃描方式。即用兩塊芯片就可以完成顯示功能。顯示數據

19、由4511 譯碼器輸出，ULN2003 為位驅動掃描信號。具體電路圖如下：多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 11 頁 共 25 頁3.2 溫度測試電路溫度測試電路這里我們用到溫度芯片 DS18B20。DS18B20 是 DALLAS 公司生產的一線式數字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO92 小體積封裝形式。測溫分辨率可達 0.0625，被測溫度用符號擴展的 16 位數字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生。CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。DS18B20 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 -55C

20、+125C，在-10+85C 范圍內,精度為0.5C。現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產品等。多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 12 頁 共 25 頁 DS18B20DS18B20 內部結構內部結構（1） DS18B20 的內部結構如下圖所示。 DS18B20 內部結構圖DS18B20 有 4 個主要的數據部件： 64 位激光 ROM。64 位激光 ROM 從高位到低位依次為 8 位 CRC、48 位序列號和 8 位家族代碼(28H)組成。 溫度靈敏元件。 非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL

21、。可通過軟件寫入用戶報警上下限值。 配置寄存器。配置寄存器為高速暫存存儲器中的第五個字節(jié)。DS18B20 在 0 工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉換成相應精度的數值，其各位定義如圖所示。TMR1R011111MSB DS18B20 配置寄存器結構圖LSB其中，TM：測試模式標志位，出廠時被寫入 0，不能改變；R0、R1：溫度計分辨率設置位，其對應四種分辨率如下表所列，出廠時 R0、R1 置為缺省值：R0=1，R1=1（即12 位分辨率），用戶可根據需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。配置寄存器與分辨率關系表 ：R0R1溫度計分辨率/bit最大轉換時間/us多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 13 頁

22、共 25 頁00993.750110187.510113751112750（2） 高速暫存存儲器高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如下圖所示。當溫度轉換命令發(fā)布后，經轉換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1 個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數據，讀取時低位在前，高位在后，數據格式如圖所示。對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值。溫度低位溫度高位THTL配置保留保留保留8 位 CRCLSB DS18B20 存儲器映像圖MSB溫度值格式圖 DS18B20 溫度數據表：2 23 32 2

23、2 22 21 12 20 02 2-1-12 2-2-22 2-3-32 2-4-4MSBMSBLSBLSBS SS SS SS SS S2 26 62 25 52 24 4典型對應的溫度值表:溫度/二進制表示十六進制表示+125 +25.0625+10.125+0.50-0.500000111 1101000000000001 1001000100000000 1010001000000000 0000100000000000 0000000011111111 1111100007D0H0191H00A2H0008H0000HFFF8H多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 14 頁 共 25 頁-10.

24、125-25.0625-5511111111 0101111011111110 0110111111111100 10010000FF5EHFE6FHFC90HDS18B20 最大的特點是單總線數據傳輸方式，DS18B20 的數據 I/O 均由同一條線來完成。硬件連接電路如下圖：AT89C51DS18B201#DS18B202#DS18B203#DS18B2020#VCC=5V4.7K1WIRE本系統(tǒng)為多點溫度測試。DS18B20 采用外部供電方式，理論上可以在一根數據總線上掛 256 個 DS18B20，但時間應用中發(fā)現，如果掛接 25 個以上的 DS18B20 仍舊有可能產生功耗問題。另外

25、單總線長度也不宜超過 80M，否則也會影響到數據的傳輸。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機的多個 I/O 來驅動多路 DS18B20。在實際應用中還可以使用一個 MOSFET 將 I/O 口線直接和電源相連，起到上拉的作用。對 DS18B20 的設計，需要注意以下問題（1）對硬件結構簡單的單線數字溫度傳感器DS18B20 進行操作，需要用較為復雜的程序完成。編制程序時必須嚴格按芯片數據手冊提供的有關操作順序進行，讀、寫時間片程序要嚴格按要求編寫。尤其在使用DS18B20 的高測溫分辨力時，對時序及電氣特性參數要求更高。（2）有多個測溫點時，應考慮系統(tǒng)能實現傳感器出錯自動指示，進行自動

26、DS18B20 序列號和自動排序，以減少調試和維護工作量。多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 15 頁 共 25 頁（3）測溫電纜線建議采用屏蔽4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。DS18B20 在三線制應用時，應將其三線焊接牢固；在兩線應用時，應將VCC與GND接在一起，焊接牢固。若VCC脫開未接，傳感器只送85.0 的溫度值。（4）實際應用時，要注意單線的驅動能力，不能掛接過多的DS18B20，同時還應注意最遠接線距離。另外還應根據實際情況選擇其接線拓撲結構。3.3 串口通訊電路串口通訊電路AT89C51 有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可

27、以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232 電平的，而單片機的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個電平轉換電路，我們采用了專用芯片MAX232 進行轉換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。具體電路如下：C2-5C2+4R2O9T2IN10T1O14R1IN13C1-3C1+1GND15VS-6R2IN8T2O7T1IN11R1O12VS+2VCC16U18MAX232VCCC321u/25VC331u/25VC341u/25VC351u/25VC361u/25V162738495J15DB9RXDTXD我們采用了三線

28、制連接串口，也就是說和電腦的 9 針串口只連接其中的 3 根線：第5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3 腳的 TXD。這是最簡單的連接方法，但是對本設計來說已經足夠使用了，電路如上圖所示。通信線采用交叉接法，即兩者信號線對應成為 RT，TR。 具體連接電路如下:多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 16 頁 共 25 頁162738495J1DB9 AT89C51162738495J2DB9 PCRXDRXDTXDTXD3.4 整體電路整體電路 見附件二（電路原理圖）第四章第四章軟件設計軟件設計4.1 概述概述 整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現的，當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來

29、了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序） ，它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系。二是執(zhí)行軟件（子程序） ，它是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結構，然后根據實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調度關系。4.2 主程序方案主程序方案主程序調用了 4 個子程序，分別是數碼管顯示程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度測試

30、程序、中斷控制程序、單片機與 PC 機串口通訊程序。鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實現鍵盤的輸入按鍵的識別及相關處理。溫度測試程序：對溫度芯片送過來的數據進行處理，進行判斷和顯示。多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 17 頁 共 25 頁數碼管顯示程序：向數碼的顯示送數，控制系統(tǒng)的顯示部分。中斷控制程序：實現循環(huán)顯示功能。串口通訊程序：實現 PC 機與單片機通訊，將溫度數據傳送給 PC 機。將各個功能程序以子程序的形式寫好，當寫主程序的時候，只需要調用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調整，消除寄存器沖突和 I/O 沖突即可。程序應該盡可能多的使用調用指令代替跳轉指令。因為跳轉指令使得程序難以看懂各程序段之

31、間的結構關系。而調用指令則不同，調用指令使得程序結構清晰，無論是修改還是維護都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調用之外，還有一個好處那就是以后寫程序的時候如果要用到，就可以直接調用這個單元功能模塊。主程序流程圖如右圖:程序結構LED顯示數碼管顯示程序鍵盤掃描程序中斷控制程序溫度芯片傳數據程序繼電器控制程序與當前溫度相比較程序串口通訊程序程序結構LED顯示數碼管顯示程序鍵盤掃描程序中斷控制程序溫度芯片傳數據程序繼電器控制程序與當前溫度相比較程序串口通訊程序開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)硬件測試程序串口通訊子程序溫度顯示子程序撥碼開關掃描子程序溫度測試及處理子程序開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)硬件測試程序

32、串口通訊子程序溫度顯示子程序撥碼開關掃描子程序溫度測試及處理子程序多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 18 頁 共 25 頁4.3 各模塊子程序設計各模塊子程序設計下面對主要幾個子程序的流程圖做介紹：（1）溫度測試子程序設計見附錄一：溫度測試子程序流程圖（2）中斷控制程序設計如右圖:（3）串口通信程序設計本次通訊中，測控系統(tǒng)分位上位機和下位機之間的通信，系統(tǒng)中單片機負責數據采集、處理和控制，上位機進行現場可視化檢測，通信協(xié)議采用半雙工異步串行通信方式，通過RS232 的 RTS 信號進行收發(fā)轉換，傳輸數據采用二進制數據，上位機與下位機之間采用主從式通訊。本人采用的 VB 環(huán)境下 PC 機與單片機之間實現串

33、行通訊的軟硬件方案。VB是 Microsoft 公司推出的 Windows 應用程序開發(fā)工具，因其具有界面友好，編程簡便等優(yōu)點而受到廣泛的使用，而且 Visual Basic 6.0 版本帶有專門實現串行通訊的 MSCOMM控件。MSComm控件串口具有完善的串口數據的發(fā)送和接收功能。通過此控件，PC機可以利用串行口與其它設備實現輕松連接，簡單高效地實現設備之間的通訊。此控件的事件響應有兩種處理方式。事件驅動方式：由MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通訊錯誤及事件；查詢方式：通過檢查CommEvent屬性的值來判斷事件和錯誤。 1) MSComm 控件的主要屬性和方法 a. Comm

34、Port：設置或返回串行端口號，其取值范圍為 199，缺省為 1 b. Setting：設置或返回串行端口的波特率、奇偶校驗位、數據位數、停止位。 c. PortOpen：打開或關閉串行端口。 d. RThreshold：該屬性為一閥值，它確定當接收緩沖區(qū)內字節(jié)個數達到或超過該中斷入口到否定時器重新賦值裝下一個溫度顯示存儲單元地址返回中斷入口到否定時器重新賦值裝下一個溫度顯示存儲單元地址返回多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 19 頁 共 25 頁值后就產生 MSComml-OnComm 事件。 e. Input：從接收緩沖區(qū)移走一串字符。 f. Output：向發(fā)送緩沖區(qū)傳送一字符串。 軟件流程圖如下：

35、單片機程序流程圖PC 通訊程序流程圖參數設定：通信端口選擇 COM1，波特率設定為 1200B/SMSCOmm.CommPort=1MSComm.Setting=“1200， n, 8, 1” 。 START: MOVSP,#60HMOVTMOD,#20HMOVTH1,#0E6H開始自動接收數據子程序讀一個數據且存儲回復55H接受字節(jié)數據是聯(lián)絡信號AAH？返回8個字節(jié)到否？NYNY開始自動接收數據子程序讀一個數據且存儲回復55H接受字節(jié)數據是聯(lián)絡信號AAH？返回8個字節(jié)到否？NYNY開始發(fā)聯(lián)絡信號AAH發(fā)儲存單元數據是聯(lián)絡信號55H？NY返回開始發(fā)聯(lián)絡信號AAH發(fā)儲存單元數據是聯(lián)絡信號55H？

36、NY返回多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 20 頁 共 25 頁MOVTL1,#0E6H ;1200B/S，晶振為12MHZMOV PCON,#00HMOVSCON,#50HSETBTR1第五章第五章系統(tǒng)調試系統(tǒng)調試5.1 分步調試分步調試1 1、測試環(huán)境及工具、測試環(huán)境及工具測試溫度：0100 攝氏度。 （模擬多點不同溫度值環(huán)境）測試儀器及軟件：數字萬用表，溫度計 0100 攝氏度，串口調試助手。測試方法：目測。2 2、測試方法、測試方法使系統(tǒng)運行，觀察系統(tǒng)硬件檢測是否正常（包括單片機最小系統(tǒng)，鍵盤電路，顯示電路，溫度測試電路等） 。系統(tǒng)自帶測試表格數據，觀察顯示數據是否相符合即可。采用溫度傳感器和溫

37、度計同時測量多點水溫變化情況（取溫度值不同的多點） ，目測顯示電路是否正常。并記錄各點溫度值，與實際溫度值比較，得出系統(tǒng)的溫度指標。使用串口調試助手與單片機通訊，觀察單片機與串口之間傳輸數據正確否。3 3、測試結果分析、測試結果分析自檢正常，各點溫度顯示正常，串口傳輸數據正確。因為芯片是塑料封裝，所以對溫度的感應靈敏度不是相當高，需要一個很短的時間才能達到穩(wěn)定。5.2 統(tǒng)一調試統(tǒng)一調試將硬件及軟件結合起來進行系統(tǒng)的統(tǒng)一調試。實現 PC 機與單片機通訊，兩者可以實時更新顯示各點溫度值。多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 21 頁 共 25 頁結束語結束語AT89C51 的時鐘為 12M，I/O 口可達 32

38、 個，高的時鐘頻率和豐富的 I/O，都為實現電路功能提供了非常有利的條件。同時也 AT89C51 內含 4KB FLASH ROM，開發(fā)環(huán)境友好，易用，方便，大大加快本系統(tǒng)設計開發(fā)。撥碼開關的使用，使操作更為簡潔，易懂。實時顯示電路的設計，使溫度信息更迅速，直觀地發(fā)布。本制作的設計中使用了傳感器的只是插座電路，因此，該系統(tǒng)的可擴展性很強。整個系統(tǒng)硬件簡單、可靠，系統(tǒng)成本低。致此本人設計基本完成了預期的目標，系統(tǒng)在硬件自動測試，鍵盤操作，實時顯示方面做的比較好。但是由于時間倉促、條件有限，設計成果并不是很完美，還存在下面問題：串口通訊不穩(wěn)定，未對溫度數值統(tǒng)計處理以及存儲。我準備在今后的工作過程中

39、進一步完善此設計。 多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 22 頁 共 25 頁參考文獻參考文獻1. 賈振國. DS1820 及高精度溫度測量的實現J.電子技術應用，2000（1）：58 - 59.2. 余永權. 單片機原理及應用. 北京：電子工業(yè)出版社, 1997 3. 邦田. 電子電路實用抗干擾技術. 北京：人民郵電出版社，1994 4. Dallas semiconductor inc,ds18b20 programmable resolution 1wiredigital thermometer 2001Z .5. 曲喜貴. 電子元件材料手冊 M. 北京：電子工業(yè)出版社，1989.422-430.6

40、. 黃賢武，鄭筱霞，曲波等. 傳感器實際應用電路設計M. 成都：電子科技大學出版社，1997.4-10.7. 劉君華. 智能傳感器系統(tǒng) M . 西安：西安電子科技大學出版社，1999.8. 余永權. Flash 單片機原理及應用 M. 北京：電子工業(yè)出版社，1997.9. 邦田. 電子電路實用抗干擾技術 M . 北京：人民郵電出版社，1994.10. 周云波. 由DS18B20單線數字溫度計構成的單線多點溫度測量系統(tǒng). 電子技術應用，1996(2):15- 20.11. 吉鵬 ,馬云峰等. 微機原理與接口技術 M. 北京:高等教育出版社,2001.12. 振國. DS1820 及高精度溫度測量

41、的實現 J . 電子技術應用，2000 (1) .13. 東耀，汪仁煌. 數字溫度傳感器在倉庫溫度檢測系統(tǒng)的應用J. 傳感器世界，2001（12）：30- 33.14. 月霞，孫傳友. DS18B20 硬件連接及軟件編程J. 傳感器世界，2001（12）：25- 29.15. 一線數字溫度傳感器資料M. 武漢：武漢力源電子有限公司，1996.16. 賢武，鄭霞，曲波. 傳感器實際應用電路設計M. 成都：電子科技大學出版社，1997.17. 偉正. 單線數字溫度傳感器的原理與應用1. 電子技術應用，2000,6.66-6818. DALLAS公司.DS18B20數據手冊Z19. 周月霞，孫傳友.

42、 DS18B20 硬件連接及軟件編程J. 傳感器世界，2001， （12）.多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 23 頁 共 25 頁20. 單線數字溫度傳感器資料M. 武漢：武漢力源電子有限公司，1996.21. 賈東耀，汪仁煌. 數字溫度傳感器在倉庫溫度檢測系統(tǒng)的應用J. 傳感器世界，2001（12）.22. 余永權. ATMEL 89系列單片機應用技術M. 北京:北京航空航天大學出版社2002.23. 胡漢才. 單片機原理及系統(tǒng)設計M. 北京:清華大學出版社，200224. 李更祥. 單總線數字式智能型溫度傳感器在測控領域中的應用J. 計算機自動測量與控制，1999，7（3）：51-53.25. 忠

43、梅. 單片機的C語言應用程序設計M. 北京:北京航空航天大學出版社，1997多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 24 頁 共 25 頁附錄附錄附錄一：溫度測試子程序流程圖初始化DS18B20匹配ROM命令發(fā)一個DS18B20序列號等待1us讀當前DS18B20溫度開始所有DS18B20都訪問完畢?存在一個DS18B20?發(fā)搜索ROM命令讀并存儲當前DS18B20序列號跳過ROM命令初始化DS18B20溫度轉換命令初始化DS18B20Y YN NY YN N初始化DS18B20匹配ROM命令發(fā)一個DS18B20序列號等待1ms轉換結束讀當前DS18B20溫度開始所有DS18B20都訪問完畢?存在一個DS18

44、B20?發(fā)搜索ROM命令讀并存儲當前DS18B20序列號跳過ROM命令初始化DS18B20初始化DS18B20Y YN NY YN N多點溫度檢測系統(tǒng)設計第 25 頁 共 25 頁附錄二：電路原理圖致致 謝謝本設計能夠順利的完成得到了院系領導老師的大力支持和幫助，尤其是我的指導老師馮杰副教授，在百忙之中抽出寶貴的休息時間，仔細耐心為我為我指導。設計過程中，馮老師一并幫我分析遇到的種種困難。一直支持，鼓勵我要有解決問題的信心，使設計得以順利的完成。在開發(fā)的同時，和同學們之間的相互探討也使我獲益匪淺。在此，對他們表示由衷的感謝！電子信息技術日新月異地飛速發(fā)展，人們總是處在不斷學習階段，再加上我水平有限，所以本設計肯定存在許多不盡如人意的地方，歡迎廣大老師和同學批評指正。最后，要感謝物電系所有老師，他們精心的栽培為我以后的學習工作打下了堅實的基礎。