本系统的总体结构框图如图1所示.doc

毕业论文专业：电子信息工程班级：2008级4班学生姓名：王超指导教师：郭小平完成时间： 2020年1月23日内蒙古师范大学多点温度测试仪设计制作一. 系统总原理及大致思路1.1 本系统采用了一台上位机和多个下位机的集总式结构。上位机采用AT89S51单片机，下位机采用AT89C2051单片机。1.1.1 上位机与下位机之间采用RS 485总线通信。其中上位机系统配置液晶显示屏、按键。按键用于调整各个点的预置温度和系统时间，查询各个点的预置温度值、实际温度值以及调温设备运行情况，输入下位机的控制信息。液晶显示屏用于显示系统时间，以及各点的预置温度值、实际温度值和调温设备运行情况，如1 min内没有任何操作，则液晶显示屏上开始循环显示各个点的实际温度值、预置温度值以及调温设备运转情况，每一个点的数据在液晶屏上显示的时间是8 s。下位机负责温度采集和控制调温设备运转，温度传感器采用DSl8B20。1.1.2 上位机首先将预置温度值发送到下位机，下位机将实际温度与预置温度进行比较后输出调温设备控制信号，并将实际温度与调温设备运转状态发送到上位机。1.2 本系统的总体结构设计原理框图如图1所示， 。二. 硬件电路设计21 上位机电路 上位机电路包括RS 485总线接口电路、键盘电路和液晶显示电路。其中总线接口电路与下位机总线接口电路基本一致。其电路原理图如图3所示。下面先介绍键盘电路和液晶显示电路，RS 485总线接口电路稍后介绍。211 键盘电路（需要电路图？） 上位机电路中提供6个按键用于温度设置、温度查询、系统时间设置、工作待机设置。它们是“ONOFF”键、“+”键、“”键、“SET”键、“ENQ”键、“TIME”键，分别与AT89S51的P20，P21，P22，P23，P24，P25相连。“SIET”键用于选择下位机，之后可按“ONOFF”键使对应的下位机工作待机，也可按“+”，“一”键给该分机设置预置温度。“ENQ”键用于查询下位机的预置温度、实际温度值和调温设备运转状态。设置系统时间需先按“TIME”键选择时或分，然后利用“+”，“一”键设置系统时间。212 显示电路（需要电路图？） 上位机系统采用162字符型液晶模组(LCM)，其为按键操作提供可视化依据，内部集成了LCD控制器、LCD驱动器、LCD显示装置。LCM与单片机的接口电路比较简单，单片机的P1口接LCM的数据总线，P35，P36，P37用于控制LCM。LCM的第一行显示系统时间，第二行显示分机的设置温度、实际温度和工作状态。如果在1 m内没有任何操作，则液晶显示屏上开始循环显示各个点的实际温度值、预置温度值以及工作状态，每一个点的数据在液晶屏上显示的时间是8 s。22下位机电路设计 下位机电路主要由三部分构成：温度采集电路、RS 485总线接口电路、调温设备的控制电路，其电路原理图如图2所示。 221 温度采集电路 温度传感器采用DSl8B20，其是一种单总线智能型温度传感器，只有三线接口，分别为地线、数据线、电源线。DSl8B20输出信号为数字信号，处理器与DSl8B20通过数据线来完成双向通信，因此采用DSl8B20使得电路十分简单。温度变换功率可以来源于外电源，也可以来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DSl8B20供电。DSl8B20的电压范围为+3O+55 V，测温范围为一55+125，固有的测温分辨率为O5，最高精度可达0067 5，最大的转换时间为200 ms。一条总线上面可以挂接多个Dsl8820实现多点测温。本系统中每台下位机只接一个DSl8B20。 采用单片机的P37口与DS18B20进行通信，采集温度信号，由于其是双向通信，内部结构是开漏，所以在总线上要加一个10。k上拉电阻。222 RS 485总线接口电路 本系统上位机与下位机之间采用RS 485总线通信，其通信距离可达1 200 m。总线驱动芯片采用MAX485，RO接单片机的RXD，DI接TXD，MAX485芯片的发送和接收功能转换由芯片的RE，DE端控制。DE=1时，MAX485处于发送状态；RE=O，DE=0时，芯片处于接收状态。将RE，DE接在单片机的一根口线P34上。 在上电复位时，为了避免分机咬总线的情况，总线上的各分机应处于接收状态。而在上电复位时，单片机各端口处于高电平状态，硬件电路稳定也需要一定的时间，则可能向总线发送信息，为了避免这种情况，将P34口接一个74HCl4反相器，使MAX485上电时处于接收状态。另外在数据传输之前，先要通过一个低电平起始位实现握手，给R0外接10 k上拉电阻，防止干扰信号误触发产生负跳变，使单片机进入接收状态。总线上面挂接多个分机，其中任何一只芯片故障就可能将总线“拉死”，因此在MAX485的A，B口线与总线之间各串接一只20的电阻实现总线隔离。如果是最后一台分机，则在差分端口A，B之间接120 的平衡匹配电阻，减少由于不匹配而引起的反射，并且能够吸收噪声，抑止干扰，保证通信质量。注意不能在中间分机节点上并接平衡匹配电阻。223 输出控制电路 上位机向下位机发送命令和预置温度，下位机接收到之后，解析命令，并将预置温度与实际温度比较，根据命令和比较结果，利用P35口控制调温设备。当P35输出低电平时，U1导通发光，使晶体管导通，从而T1导通，驱动继电器K工作，使调温设备导通工作。当P35为高电平时，U1不导通，晶体管不导通，T1也截止，继电器不通电，调温设备不工作。3 RS 485通信协议 为实现上位机与多台下位机通信可靠稳定，上位机与下位机通信波特率都为9 600 bs，通信方式均为串行工作方式3，每帧通信数据包括1个起始位，1个停止位，8个数据位，1个奇校验位。通信模式采用主从方式，上位机为主机，下位机为从机，主机地址为1，从机地址是2，3，4，；主机与从机之间采用一问一答方式，从机之间不能相互通信。每个上行下行的数据包的字节个数都是一样的，从机收到数据包后向主机回复一个数据包。每个数据包长度为4 B，下行数据包格式：地址信息(1 B)、命令信息(1 B)、温度设置值(1 B)、检验码(1 B)；上行数据包格式：主机地址信息(1 B)、命令应答信息(1 B)、实测温度值(1 B)、检验码(1 B)。命令信息和命令应答信息就是指从机的工作状态。 主机采用轮询方式访问各从机，在发出指令后，主机进入查询状态，等待从机应答。从机不断查询总线，如主机访问地址与从机地址相符，并且校验通过，则执行指令，并保存设置温度值，然后将相关信息以上行数据包格式发回主机。如不是本机地址或校验码错误，则丢弃指令及数据。传输过程中的误码校验采用校验和的方式，即先将要发送的数据包的所有字节相加，然后截短到一个字节长度。4 系统软件设计41 下位机程序设计 下位机程序主要包括DSl8820传感器温度采集子程序、串行通信子程序、输出控制子程序。主程序循环调用温度采集子程序和输出控制子程序，利用串行中断来接收上位机发送的信息并回复主机(上位机)，接收数据包的长度是4 B，发送数据包的长度也是4 B。其串行中断接收发送程序流程图如图4所示。42 上位机程序设计 上位机程序主要包括键盘扫描子程序、串行通信子程序、液晶显示子程序。 利用T0产生50 ms定时中断来进行时间换算、实时更新液晶显示屏上的信息；在主程序中利用循环来查询按键、向下位机发送数据；利用串行中断来接收下位机的回复数据