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一、系统方案构想
温度的检测有许多方法,可供选择的器件和运用的技术也有多种。三路无线温度检测系统采用近几年来成熟的各种温度传感技术、短距离无线通信技术、数据处理控制技术和功能化模块来构造基本的系统功能。本系统要实现的是温度数据的测量、存储、显示及后期处理等功能,因此系统的总体结构可以构想为温度采集模块、短距离无线通信模块、系统控制及数据处理模块等几大部分。
二、系统硬件电路的设计
1.温度采集部分电路设计
(1)温度数据采集硬件接口电路。89S51的 I/O 口线较少的特点,用多只DS18B20 型单线数字式集成温度传感器组成多点温度采集网络。
(2) 数字式温度传感器 DS18B20。单总线是美国 DALLAS 半导体公司近年推出的新技术,它只定义了一根信号线,总线上的每个器件都能够在适当的时间驱动它,相当于把单片机的地址线、数据线、控制线合为一根信号线对外进行数据交换。
2.显示电路设计
(1)串行液晶显示模块。本次笔者在主机采用的是串行液晶显示模块。该模块只占用5个I/O口。采用得是串行通讯方式。一个I/O口负责发送数据。另一个I/O口负责输出串行时钟脉冲。其余三个I/O中有一个负责复位,一个是LCD选择。最后一个是数据地址选择。由于液晶显示需要一个3V的背光电源所以再电路中加了一个芯片AMS1117,它起到的作用是将输入的5伏电压转换成3伏电压送给液晶显示模块。
(2)静态显示模块。笔者选择74LS164 移位寄存器芯片用来做静态显示。芯片将在串行口同步脉冲的作用下把串行口的数据按从低到高的顺序一位一位的送到移位寄存器中,再并行输出并持续保持其输出状态。
3.多路无线温度测量系统结构图
系统由温度数据采集模块、键盘/显示模块、数据上传等部分组成。一片PTR8000无线收发模块作为下位机,与多片温度传感器组成温度采集网络,完成多点温度数据的采集和无线发送;另一片 PTR8000 无线收发模块作为上位机,通过扩展显示、键盘等模块,完成温度数据的接收、显示。
三、 系统的软件设计
温度测量系统的功能是在程序控制下实现的。该系统采用模块化的设计思想,按整体功能分成多个不同的程序模块,分别进行设计、编程和调试,最后通过主程序和中断处理程序将各程序模块连接起来。温度测量系统的软件主要分为从机的温度度采集和数据无线传输程序以及主机的温度数据的接收、显示、设置程序。
1.主程序设计
系统的主程序设计主要实现各程序模块的连接。上位机的系统初始化主要包括 PTR8000 中寄存器、存储单元的设置、PTR8000子系统初始化、液晶显示模块初始化。下位机的系统初始化主要包括 PTR8000中寄存器、存储单元的配置、PTR8000 子系统初始化、DS18B20 的初始化.
2.上位机主程序
上位机程序当中除了包含个元件的初始化程序为还需要有接收子程序用来接收从机发送过来的数据;数据处理程序将发送过来的数据进行处理以方便显示;液晶显示子程序把处理过的数据显示出来;报警子程序,对数据进行比较超过预设值则进行报警。
3.下位机主程序
下位机程序中除了必要的初始化程序外还要有DS18B20控制程序分别从三个芯片中读出温度数据;数据传输发送子程序将读出的温度传送给上位机;数据处理程序将读出的数据进行必要的处理供显示用;显示子程序将想要显示的温度显示出来。
4.DS18B20程序设计
(1)DS18B20的命令及含义。READROM命令代码[33H]:如果只有一片DS1820,可用此命令读出其序列号,若在线DS1820多于一个,将发生冲突。
·MATCHROM命令代码[55H]:多个DS1820在线时,可用此命令匹配一个给定序列号的DS1820,此后的命令就针对该DS1820。
·SKIPROM命令代码[CCH]:此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有DS1820。
(2)DS18B20的通信协议。数字式温度传感器和模拟传感器最大的区别,是将温度信号直接转化成数字信号,然后通过串行通信的方式输出。所有的DS18B20器件要求采用严格的通信协议,以保证数据的完整性。与DS18B20的通信,是通过操作时隙完成单总线上的数据传输。发送所有的命令和数据时,都是字节的低位在前,高位在后。
本次设计的三路无线温度测量系统是短距离无线通信技术在温度测量方面的一个具体应用。系统以单片机89S51为核心,采用数字式温度传感器 DS18B20,应用传感技术、无线收发技术及计算机技术,实现多点温度数据的采集和短距离无线传输。
该温度测量系统电路简单,性能稳定,抗干扰能力强,可靠性高、搭建方便、易于扩展,室内实际发射距离约 25 m(通过改进天线的设计可适度增加),经过软件进行非线性及温度补偿后,测温精度可进一步提高,因此本系统适用于在短距离对多种环境温湿度的监测,有广阔的应用前景。
(作者单位:广东省河源市技工学校)
温度的检测有许多方法,可供选择的器件和运用的技术也有多种。三路无线温度检测系统采用近几年来成熟的各种温度传感技术、短距离无线通信技术、数据处理控制技术和功能化模块来构造基本的系统功能。本系统要实现的是温度数据的测量、存储、显示及后期处理等功能,因此系统的总体结构可以构想为温度采集模块、短距离无线通信模块、系统控制及数据处理模块等几大部分。
二、系统硬件电路的设计
1.温度采集部分电路设计
(1)温度数据采集硬件接口电路。89S51的 I/O 口线较少的特点,用多只DS18B20 型单线数字式集成温度传感器组成多点温度采集网络。
(2) 数字式温度传感器 DS18B20。单总线是美国 DALLAS 半导体公司近年推出的新技术,它只定义了一根信号线,总线上的每个器件都能够在适当的时间驱动它,相当于把单片机的地址线、数据线、控制线合为一根信号线对外进行数据交换。
2.显示电路设计
(1)串行液晶显示模块。本次笔者在主机采用的是串行液晶显示模块。该模块只占用5个I/O口。采用得是串行通讯方式。一个I/O口负责发送数据。另一个I/O口负责输出串行时钟脉冲。其余三个I/O中有一个负责复位,一个是LCD选择。最后一个是数据地址选择。由于液晶显示需要一个3V的背光电源所以再电路中加了一个芯片AMS1117,它起到的作用是将输入的5伏电压转换成3伏电压送给液晶显示模块。
(2)静态显示模块。笔者选择74LS164 移位寄存器芯片用来做静态显示。芯片将在串行口同步脉冲的作用下把串行口的数据按从低到高的顺序一位一位的送到移位寄存器中,再并行输出并持续保持其输出状态。
3.多路无线温度测量系统结构图
系统由温度数据采集模块、键盘/显示模块、数据上传等部分组成。一片PTR8000无线收发模块作为下位机,与多片温度传感器组成温度采集网络,完成多点温度数据的采集和无线发送;另一片 PTR8000 无线收发模块作为上位机,通过扩展显示、键盘等模块,完成温度数据的接收、显示。
三、 系统的软件设计
温度测量系统的功能是在程序控制下实现的。该系统采用模块化的设计思想,按整体功能分成多个不同的程序模块,分别进行设计、编程和调试,最后通过主程序和中断处理程序将各程序模块连接起来。温度测量系统的软件主要分为从机的温度度采集和数据无线传输程序以及主机的温度数据的接收、显示、设置程序。
1.主程序设计
系统的主程序设计主要实现各程序模块的连接。上位机的系统初始化主要包括 PTR8000 中寄存器、存储单元的设置、PTR8000子系统初始化、液晶显示模块初始化。下位机的系统初始化主要包括 PTR8000中寄存器、存储单元的配置、PTR8000 子系统初始化、DS18B20 的初始化.
2.上位机主程序
上位机程序当中除了包含个元件的初始化程序为还需要有接收子程序用来接收从机发送过来的数据;数据处理程序将发送过来的数据进行处理以方便显示;液晶显示子程序把处理过的数据显示出来;报警子程序,对数据进行比较超过预设值则进行报警。
3.下位机主程序
下位机程序中除了必要的初始化程序外还要有DS18B20控制程序分别从三个芯片中读出温度数据;数据传输发送子程序将读出的温度传送给上位机;数据处理程序将读出的数据进行必要的处理供显示用;显示子程序将想要显示的温度显示出来。
4.DS18B20程序设计
(1)DS18B20的命令及含义。READROM命令代码[33H]:如果只有一片DS1820,可用此命令读出其序列号,若在线DS1820多于一个,将发生冲突。
·MATCHROM命令代码[55H]:多个DS1820在线时,可用此命令匹配一个给定序列号的DS1820,此后的命令就针对该DS1820。
·SKIPROM命令代码[CCH]:此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有DS1820。
(2)DS18B20的通信协议。数字式温度传感器和模拟传感器最大的区别,是将温度信号直接转化成数字信号,然后通过串行通信的方式输出。所有的DS18B20器件要求采用严格的通信协议,以保证数据的完整性。与DS18B20的通信,是通过操作时隙完成单总线上的数据传输。发送所有的命令和数据时,都是字节的低位在前,高位在后。
本次设计的三路无线温度测量系统是短距离无线通信技术在温度测量方面的一个具体应用。系统以单片机89S51为核心,采用数字式温度传感器 DS18B20,应用传感技术、无线收发技术及计算机技术,实现多点温度数据的采集和短距离无线传输。
该温度测量系统电路简单,性能稳定,抗干扰能力强,可靠性高、搭建方便、易于扩展,室内实际发射距离约 25 m(通过改进天线的设计可适度增加),经过软件进行非线性及温度补偿后,测温精度可进一步提高,因此本系统适用于在短距离对多种环境温湿度的监测,有广阔的应用前景。
(作者单位:广东省河源市技工学校)