会员注册 | 登录 | 微信快捷登录 支付宝快捷登录 QQ登录 微博登录 | 帮助中心 人人文库renrendoc.com美如初恋!
站内搜索 百度文库

热门搜索: 直缝焊接机 矿井提升机 循环球式转向器图纸 机器人手爪发展史 管道机器人dwg 动平衡试验台设计

   首页 人人文库网 > 资源分类 > DOC文档下载

基于DS18B20分布式多点测温方式实现.doc

  • 资源星级:
  • 资源大小:232.23KB   全文页数:32页
  • 资源格式: DOC        下载权限:注册会员/VIP会员
您还没有登陆,请先登录。登陆后即可下载此文档。
  合作网站登录: 微信快捷登录 支付宝快捷登录   QQ登录   微博登录
友情提示
2:本站资源不支持迅雷下载,请使用浏览器直接下载(不支持QQ浏览器)
3:本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

基于DS18B20分布式多点测温方式实现.doc

毕业设计论文1第1章绪论多点温度控制系统是比较常见的和典型温度测控系统,温度是塑料大棚生产过程中重要的被控参数之一,在塑料大棚中要根据温度光照等参量惊醒调节。是光合作用和呼吸作用达到一个理想的状态,从而增加蔬菜的产量。因此,对温度的时时测控是达到目的的一种重要的手段。本设计是针对MCS51型AT89C51系列单片机在检测和控制方面的应用,分析温度控制系统实际。在设计中,首先介绍了一下在设计中用到的一些重要芯片,如AT89C51、AD0809等,使读者在阅读过程中,对各个芯片的具体功能更加清晰在温度采集电路设计中,以大量的篇幅介绍了温度采集与数据变换过程,并将设计的流程图,并将温度的数据时时的传递到上位机上,使用户可以足不出户就能了解大棚内的温度。毕业设计论文2第2章整体方案本方案采用基于DS18B20分布式多点测温方式实现对整个大棚内温度实施测控,并且采用比较流行的AT89S51作为电路的控制核心,使用12位的高精度模数转换器AD574A进行数据转换,控制电路部分采用继电器控制通风机从而实现降温要求。(图一)有多个DS18B20采集数据,从而实现分布式多点测温,再有单片机上传到上位机在上位机上显示温度。该设计结构简单,控制电路可靠,有较强的通用性。所设计的控制系统有以下功能温度控制设定波动范围小于±1,测量精度小于±1,控制精度小于±2,超调整量小于±4当温度过高时可以通过通风设施实现降温实时显示当前温度值按键控制设置复位键、运行键、功能转换键。越限报警,当越限是上位机按钮颜色有绿变红。当温度回到设定范围时按钮颜色恢复正常。单片机报警上位机执行机构数码管显示温度采集毕业设计论文32.1方案实现利用单片机、DELPHI和USB测控模块设计一个温度控制系统,灯模拟加热系统,DS18B20进行测温,对温度在一定范围内进行控制,如果超出上限范围将关闭,如果温度低于下限温度将打开模拟加热系统进行加热。打开系统后首先点停止,然后设置上下限温度(上限温度应超过下限温度,当设置上限温度小于下限温度时则会出现警告您输入的数据错误),然后点开始,系统进行工作。例如设置上限温度为40度,下限温度为35度。点击开始报警点为白色当温度在35度和40度之间时,报警变绿当温度超过40度时,报警变红。2.2设计方案及工作原理利用单片机的18B20测得环境温度,经过单片机处理,不十进制的温度数转化成8位二进制数并发送到P0口,连接USB模块和单片机P0口,让他们同电位,也就是说单片机测得的温度就转化成了USB模块可以是别的二进制数,经过串口线接口送到上位机,再利用DELPHI软件编程获得实际温度的十进制数并显示出来。毕业设计论文4第3章硬件3.1DS18B20单总线数字温度计3.1.1DS18B20特性独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯简单的多点分布应用无需外部器件可通过数据线供电零待机功耗测温范围55125℃,以0.5℃递增。华氏器件67257F,以0.9F递增温度以9位数字量读出温度数字量转换时间200ms(典型值)用户可定义的非易失性温度报警设置报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统3.1.2DS18B20说明DS1820数字温度计以9位数字量的形式反映器件的温度值。DS1820通过一个单线接口发送或接收信息,因此在中央微处理器和DS1820之间仅需一条连接线(加上地线)。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得,无需外部电源,因为每个DS1820都有一个独特的片序列号,所以多只DS1820可以同时连在一根单线总线上,这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。引脚说明(图二)(图二)的方框图示出了DS1820的主要部件表2.1的DS18B20详细引脚描述序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下,毕业设计论文5也可以向器件提供电源。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时,此引脚必须接地。(表2.1)DS1820有三个主要数字部件1)64位激光ROM,2)温度传感器,3)非易失性温度报警触发器TH和TL。器件用如下方式从单线通讯线上汲取能量在信号线处于高电平期间把能量储存在内部电容里,在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作,直到高电平到来再给寄生电源(电容)充电。DS1820也可用外部5V电源供电。DS1820依靠一个单线端口通讯。在单线端口条件下,必须先建立ROM操作协议,才能进行存储器和控制操作。因此,控制器必须首先提供下面5个ROM操作命令之一1)读ROM,2)匹配ROM,3)搜索ROM,4)跳过ROM,5)报警搜索。这些命令对每个器件的激光ROM部分进行操作,在单线总线上挂有多个器件时,可以区分出单个器件,同时可以向总线控制器指明有多少器件或是什么型号的器件。成功执行完一条ROM操作序列后,即可进行存储器和控制操作,控制器可以提供6条存储器和控制操作指令中的任一条。一条控制操作命令指示DS1820完成一次温度测量。测量结果放在DS1820的暂存器里,用一条读暂存器内容的存储器操作命令可以把暂存器中数据读出。温度报警触发器TH和TL各由一个EEPROM字节构成。如果没有对DS1820使用报警搜索命令,这些寄存器可以做为一般用途的用户存储器使用。可以用一条存储器操作命令对TH和TL进行写入,对这些寄存器的读出需要通过暂存器。所有数据都是以最低有效位在前的方式进行读写。3.1.3寄生电源寄生电源的方框图见图1。这个电路会在I/O或VDD引脚处于高电平时偷能量。当有特定的时间和电压需求时(见节标题单线总线系统),I/O要提供足够的能量。寄生电源有两个好处1)进行远距离测温时,无需本地电源,2)可以在没有常规电源的条件下读ROM。要想使DS1820能够进行精确的温度转换,I/O线必须在转换期间保证供电。由于DS1820的工作电流达到1mA,所以仅靠5K上拉电阻提供电源是不行的,当几只DS1820挂在同一根I/O线上并同时想进行温度转换时,这个问题变得更加尖锐。有两种方法能够使DS1820在动态转换周期中获得足够的电流供应。第一种方法,当进行温度转换或拷贝到E2存储器操作时,给I/O线提供一个强上拉。用MOSFET把I/O线直接拉到1上就可以实现,见图2。在发出任何涉及拷贝到E存储器或启动温度转换的协议之后,必须在最多10μs之内把I/O线转换到强上拉。使用寄生电源方式时,VDD引脚必须接地。毕业设计论文63.1.4分组测试方法本文以DS18B20与89C52接口进行分组方法说明,假设89C52的P1口可用于扩展的总线根数为4,测温系统共需100个DS18B20,可将100个传感器平均分配,分别挂在4根I/0线上,若存在传感器数量不能被总线根数整除现象,则可使所有总线上所挂传感器个数差别不超过1,在进行读数时稍作处理就能解决,电源方式采用外部供电方式,由于各DS18B20转换方式是采用同时转换,所以需要电流较大,不能利用信号线供电,否则系统无法正常工作。接线示意图如下图2所示同组的DS18B20信号线都挂在P1口的某根总线上。DS18B20的读写控制须严格按照时序要求进行,其流程如下,首先给所有的DS18B20发送一个复位脉冲,复位结束后同时从各I/O口发送SkipROM命令,接着发送转换命令,全部传感器开始转换,转换结束后向各路同时发送MatchRom命令,接着发送64位序列号,各组分别选中一个DS18B20,然后读取ScratchPad数据,最后进行数据转换,将串行读入的数据转换实际的温度值,循环读取25次将所有DS18B20温度数据完全读完,巡检一次的任务完成,流程具体如左图3所示。下面进行单总线方式和分组方式测试(都采用同时转换方式)系统耗时分析,图46分别为DS18B20的复位时序、微处理器写一位和读一位的时序3。由图可知复位时间为495us1020us写一位的时间60us120us读一位的时间60us以上毕业设计论文7读写相临一位时间间隔1us由于模数转换时间为97.35ms9位精度,所以总的巡检时间若均按最短时间计算分别为(1)总线方式495us28607us97.35ms495us10064606386079608us552.534ms2分组方式495us2(8607)us97.35ms2064606386079608us189.804ms数制转换和存储时间因为占总的巡检时间比重很小、以及晶振频率无法确定,此处未做计算,由计算结果可知,采用分组方式巡检时间能得到明显降低。3.1.5DS18B20的使用方法由于DS18B20采用的是1-Wire总线协议方式,即在一根数据线实现数据的双向传输,而对AT89S51单片机来说,硬件上并不支持单总线协议,因此,我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。由毕业设计论文8于DS18B20是在一根I/O线上读写数据,因此,对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备,单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始,如果要求单总线器件回送数据,在进行写命令后,主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。DS18B20采用外部供电方式,单总线长度也不宜超过80M,否则也会影响到数据的传输。在实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/O口线直接和电源相连,起到上拉的作用。对DS18B20的设计,需要注意以下问题(1)对硬件结构简单的单线数字温度传感器DS18B20进行操作,需要用较为复杂的程序完成。编制程序时必须严格按芯片数据手册提供的有关操作顺序进行,读、写时间片程序要严格按要求编写。尤其在使用DS18B20的高测温分辨力时,对时序及电气特性参数要求更高。(2)测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线,其中一对线接地线与信号线,另一组接VCC和地线,屏蔽层在源端单点接地。DS18B20在三线制应用时,应将其三线焊接牢固在两线应用时,应将VCC与GND接在一起,焊接牢固。若VCC脱开未接,传感器只送85.0℃的温度值。(3)实际应用时,要注意单线的驱动能力,不能挂接过多的DS18B20,同时还应注意最远接线距离。另外还应根据实际情况选择其接线拓扑结构。另一种给DS1820供电的方法是从VDD引脚接入一个外部电源,见图3。这样做的好处是I/O线上不需要加强上拉,而且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。另外,在单线总线上可以挂任意多片DS1820。3.1.6AT89S51功能描述AT89S51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S51具有以下标准功能8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。端口引脚的第二功能毕业设计论文9(1)P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2INTO外中断0(2)P3.3INT1外中断1P3.4TO定时/计数器0P3.5T1定时/计数器1(3)P3.6WR外部数据存储器写选通P3.7RD外部数据存储器读选通3.2单总线目前常用的微机与外设之间进行数据传输的串行总线主要有I2C总线、SPI总线和SCI总线。其中I2C总线以同步串行2线方式进行通信(一条时钟线,一条数据线),SPI总线则以同步串行3线方式进行通信(一条时钟线,一条数据输入线,一条数据输出线),而SCI总线是以异步方式进行通信(一条数据输入线,一条数据输出线)的。这些总线至少需要两条或两条以上的信号线。近年来,美国的达拉斯半导体公司(DALLASSEMICONDUCTOR)推出了一项特有的单总线(1WireBus)技术。该技术与上述总线不同,它采用单根信号线,既可传输时钟,又能传输数据,而且数据传输是双向的,因而这种单总线技术具有线路简单,硬件开销少,成本低廉,便于总线扩展和维护等优点。单总线适用于单主机系统,能够控制一个或多个从机设备。主机可以是微控制器,从机可以是单总线器件,它们之间的数据交换只通过一条信号线。当只有一个从机设备时,系统可按单节点系统操作当有多个从设备时,系统则按多节

注意事项

本文(基于DS18B20分布式多点测温方式实现.doc)为本站会员(21ask)主动上传,人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知人人文库网([email protected]),我们立即给予删除!

温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。

copyright@ 2015-2017 人人文库网网站版权所有
苏ICP备12009002号-5