毕业设计4321607

兰州工业学院兰州工业学院 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题目题目 信息中心机房环境远程检测系统信息中心机房环境远程检测系统 系系 别别 电子信息工程电子信息工程 专专 业业 应用电子技术应用电子技术 班班 级级 应电应电 10 2 班班 姓姓 名名 杨杨 昭昭 学学 号号 201010102240 指导教师 职称 指导教师 职称 龚成莹 讲师 龚成莹 讲师 日日 期期 2013 年年 03 月月 兰州工业学院兰州工业学院 毕业设计 论文 任务书毕业设计 论文 任务书 电子信息工程电子信息工程 系系 2013 届届 电子信息工程技术电子信息工程技术 专业专业 毕业设计 论文 任务书毕业设计 论文 任务书 毕业设计 论文 题目信息中心机房环境远程检测系统 课题内容性质工程设计 课题来源性质结合教师科研课题设计 论文 校内 外 指导教师职 称工作单位及部门联系方式 龚成莹讲师电子信息工程系一 题目说明 目的和意义 通过设计一个远程环境检测系统 解决信息中心机房无人值守时的环境 温湿度等环境特性 检测 问题 具有一定的实用价值 系统要求熟练掌握单片机系统 温度湿度等传感器的使用等技能 通过本 课题使学生对专业知识的综合应用 查阅专业技术资料 科技论文撰写 电子产品设计等方面的能力得 到进一步的提高 二 设计 论文 要求 工作量 内容 设计内容 设计一个远程环境检测系统 解决信息中心机房无人值守时的环境 温湿度等环境特性 检测问题 可以先利用软件Protues进行系统电路的模拟 模拟成功后可设计实际电路 系统要求能够检测并显示当前温湿度信息 并都够进行环境量基准的设置 当环境量超过设定值 系统能够进行远程告警 远程告警方案可自行考虑实现 设计环境 单片机实验板 LED或LCD 键盘 串行接口等 Protues软件 设计步骤 1 题目分析 2 电路设计 模拟 3 系统程序设计 4 系统测试 5 完成毕业设计论文 设计报告要求 1 论文撰写应该符合兰州工业高等专科学校毕业论文撰写规范要求 2 论文中应该包括绪论 实现功能说明 方案论证 电路仿真 单元电路设计 完整的硬件电路设 计及软件流程等内容 注意事项 1 毕业设计的时间安排根据时间表 最后一周 检查程序 交毕业设计论文 毕业设计论文要求有 封面 封面上写明班级 姓名 指导教师 时间等 并装订成册 2 指导老师打分方案 毕业设计成绩 考勤 30 论文 40 系统 30 3 每周考勤二次 有特殊情况需向指导教师或班主任老师请假 三 进度表 日 期内 容 第 15 16 周根据设计任务书查阅资料 确定设计方案 第 17 18 周系统设计 第 19 20 周整理资料 撰写论文 下学期开学 1 2 周毕业设计答辩 完成日期本学期末 答辩日期下学期第二周 四 主要参考文献 资料 设备和实习地点及翻译工作量 1 黄智伟 朱卫华 433MHz 单片机射频收发芯片 nRF401 J 世界电子元器件 2001 2 李朝青 PC 机及单片机数据通信技术 M 北京 科学出版社 2003 3 沙占友 集成化智能传感器原理及应用 M 北京 北京航空航天大学出版社 2004 4 陈伟人 MCS 1 系列单片机实用子程序集锦 M 北京 清华大学出版社 1993 5 陈汝全 林永生等 实用微机与单片机控制技术 M 成都 电子科技大学出版社 1998 6 赵负国 现代传感器集成电路 M 北京 人民邮电出版社 2001 7 卢胜利 智能仪器设计与实现 M 重庆 重庆大学出版社 2003 8 徐爱钧 智能化测量控制仪表原理与设计 M 北京 北京航空航天大学出版社 1999 9 谢自美 电子线路设计 实验 测试 M 武汉 华中科技大学出版社 2000 10 433MHz Single Chip RF Transceiver nRF401 Nordic 200 设 备 单片机实验板 LED 按键 电路板 焊接材料工具等 实 习 地点 学校实验室 和学生的外部地点 翻译工作量 对论文标题 关键字 摘要进行英文翻译 指导教师签字教研室主任签字主管系领导签字 年 月 日 年 月 日 年 月 日 注 本任务书要求一式两份 一份系部留存 一份报教务处实践教学科 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 I 摘要摘要 首先本论文针对远程温湿度采集及监测系统的设计加以研究和介绍 并讨论系 统软硬件的选择及具体开发调试环境 然后 详细介绍了系统设计方案及其实现 并着重介绍了上位机部分的设计 通过界面的形式完成远程人机互动 更高效快捷 的完成对复杂环境因素的把握 系统监测参数包括现场多点温湿度值 主控单片机通过将设定阈值与测定值进 行比较进而驱动蜂鸣器报警同时触发继电器进行相应电气控制 实现现场温湿度调 控 同时上位机通过串行通信与下位机进行数据通信 将下位机检测到的数据在上 位机上进行实时显示和相应控制 后台运行的数据库通过将下位机采集数据进行录 入存档 同时数据库支持上位机的调用 关键词关键词 温湿度采集 STC 单片机 上位机 远程控制 数据库 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 II AbstractAbstract This paper firstly remote temperature and humidity acquisition and monitoring system design to research and introduce and discuss the selection and specific system hardware and software development of commissioning environment Then detailed introduces system design scheme and realization and introduces emphatically the design of computer parts through the form complete remote human machine interface the more highly effective quick interactive environment factors of complex complete assurance System monitoring parameters including the scene multipoint control temperature and humidity value set threshold microcontroller through comparison with determination value and buzzer alarm and trigger relay driver corresponding electric control and realizing scene temperature and humidity control Meanwhile PC through serial communication and lower level computer data communication will lower place machine detected on the data real time display in the upper and the corresponding control The background database by will lower level computer acquisition data input file and database support PC calls Keywords Temperature and humidity collecting STC microcontroller Principal computer Remote control Database 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 III 目录目录 摘要摘要 I I ABSTRACTABSTRACT IIII 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 1 课题研究的目的和意义 1 1 2 课题研究的背景 2 1 3 设计原则 2 1 4 本课题完成内容 3 第二章第二章 选择方案选择方案 4 4 2 1 远程温湿度监测系统的特点 4 2 1 1 课题研究的意义 4 2 1 2 论文研究的内容 4 2 1 3 论文研究的目标 5 2 1 4 论文的结构 5 第三章第三章 环境无线监测硬件系统的设计环境无线监测硬件系统的设计 6 6 3 1 STC 单片机简介 6 3 1 1 STC 单片机接口性能分析 6 3 2 基于 WEB 的远程温湿度监测系统的硬件接口设计 7 3 2 1 STC89C52 引脚介绍 7 3 3 下位机硬件电路介绍与设计 7 第四章第四章 环境无线监测系统软件设计环境无线监测系统软件设计 1212 4 1 软件设计流程 12 4 2 键盘及显示部分程序设计 13 4 3 报警和继电控制程序设计 13 4 4 数据采集程序设计 15 4 5 串行通信接口程序设计 15 4 5 1 下位机部分程序设计 16 4 5 2 上位机部分程序设计 17 4 6 调用本地数据库网页设计 20 第五章第五章 系统调试系统调试 2222 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 IV 5 1 硬件调试 22 5 1 1 硬件静态的调试 22 5 1 2 系统硬件调试 23 5 2 软件调试 23 5 2 1 系统软件调试步骤 23 5 3 软硬联调 24 第六章第六章 结论与展望结论与展望 2626 6 1 难点与创新 26 6 2 测试结果讨论 26 6 3 前景与展望 27 参考文献参考文献 2828 致致 谢谢 2929 附录附录 3030 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 1 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1 课题课题研究的目的和意义研究的目的和意义 随着通信事业的迅速发展 各地电信运营商在广阔的地域内运行着众多的机房 及设备 承载着庞大的信息流 一旦机房系统出现故障 或出现侵入 破环等事件 就会对数据传输 存储及系统运行的可靠性构成威胁 如事故严重又不能及时处理 就可能损坏硬件设备 造成严重后果 目前许多机房的管理不得不采用 24 小时专 人值班 或是定时巡查机房环境 这样不仅加重了运营的负担和成本 而且更多的 时候 不能及时获知排除故障 对事故发生的时间及责任也无科学的管理 为了解 决上述问题 我利用先进的网络视频监控技术 提供基于视频的远程监控方案 能 够配合电信运营商实现机房的无人值守 提高了系统的可靠性 降低了系统维护成 本 实现了机房的科学管理 近年来 随着有线电视业务的不断发展 机房设备种 类和数量在不断增加 如数据设备 EDFA 光纤收发器 UPS 电源 机房环境控制 设备 机房监控 机房防火 机房温湿度环境 等等 另外 在分前端机房建设方 面 逐渐向着无人化 智能化方向发展 这给机房的管理带来巨大挑战 设备的管 理必须网络化 远程化 便于在中心机房对远端机房的设备实现管理 而环境检测 是智能化的必备设施 机房作为数据传输中心 处理中心和数据交换中心 在整个信息网络工程中占 着重要的位置 对机房环境具有重要意义 信息中心机房环境远程检测系统主要应 用需求包括 温度是机房环境中最重要的参数 合理的温度保证了机房设备的正 常运行 数据传输质量高 实时性好 以保证对机房环境的实时和有效监测 支持远程访问 便于对多个机房环境的集中监测 针对上述需求 设计了一种基于 B S 架构的远程监测系统 以满足远程访问 低成本 实时性好的机房环境远程 监测需求 机房的设备 环境量 门禁 窗禁 温湿度 烟雾 红外 水浸等 机房 图 像 通过机房监控单元可对上述全部监控对象进行可靠 准确的监控 的运行状态 温度 湿度 洁净度 供电的电压 电流 频率 配电系统的开关状态 测漏系统 等进行实时监控并记录历史数据 同时将机房 基站设备的工作状态的进行实时的 视频监控 实现对机房 基站五遥 遥测 遥信 遥控 遥调 遥视 的管理功能 使机房 基站监控达到无人或少人值守 为机房 基站高效的管理和安全运营提供有 力的保证 远程机房综合监控集中管理系统 集门锁控制 环境 动力安全监控 实时查 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 2 询 及时告警 记录存档等功能于一身 采用了网络 低频远程控制 微电脑控制 语音平台等技术 利用移动 固定电话的通讯网络 实现了对无人值守机房的综合 监控和集中统一管理 该系统的应用 使分散机房的管理工作 由被动转为主动 由人管变为机管 由混乱成为有序 体现了规范 简化 有效的管理理念 大大减 少了由于基站故障未能及时排除而给企业和消费者带来的不便和损失 系统通过 PSTN 电话网与远程机房控制器遵循 e MONITOR SYSTEM 远程通讯控制 协议进行协议通信 从而使系统控制中心的监控人员能实时地操控远程机房 并获 得远程机房各种报警信息 机房开启和关闭报告信息 在每一次通信结束后 由数 据库存储并管理协议通信的结果数据 供监控人员查询 编辑之用 1 21 2 课题研究的背景课题研究的背景 对于温湿度的检测系统的研究有很多 归纳起来有两个大的走向 一是趋于小 型化的手持式或现场式的检测设备 数据的记录需要人工干预 工作效率和精度都 不高 二是采用检测元件集中管理的数据采集模式 但是管理范围大都只局限在本 地计算机上 通过网络对现场数据访问的技术目前的研究发展还是不够的主要体现 在检测系统功能的完备性上 所以本设计集中检测技术 上位机控制 数据库存储 和访问技术于一体 最大限度的满足实际工作需要 提高工作效率 1 31 3 设计原则设计原则 本方案的设计中遵循了以下原则 1 先进性 2 稳定性 系统采用三层架构 中心采用主 备服务器架构 具备灾难转移能力和容错能 力 3 开放性 系统提供标准的开发接口 可以方便地和现有的第三方系统软件进行对接 同时可以兼容多种厂商的终端 4 安全性 5 经济性 在制定总体设计方案时 充分考虑了方案经济实用性 6 易用性 易用性体现在一下两个方面 系统操作界面方便易用 设计时充分考虑了用户的使用习惯 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 3 系统维护升级的方便性 系统和终端设备都可以在线升级 1 41 4 本课题完成内容本课题完成内容 1 实现现场温度的实时采集与显示 可应用于环境温度的检测 2 在温度检测的基础上完成报警功能 即完成对现场温度的设定比对 超过 设定值现场及时报警 3 无线传输及控制部分已完成硬件电路的原理设计 同时完成硬件实物电路 的制作及控制部分电路完成测试 4 完成无线传输模块双工多通道通信程序设计 5 由于时间仓促 毕业设计制作时间有限 暂时未能完成整机的统调 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 4 第二章第二章 选择方案选择方案 2 12 1 远程温湿度监测系统的特点远程温湿度监测系统的特点 要通过 Intemet 实现温湿度的远程监测 一般是采用在现场计算机系统中构建 服务器的方法 采用这种方法在本地构建的服务器运行后可以支持访问服务器本地 数据 同时由于本地服务器的特殊性管理者可以通过设置较高的安全等级提高系统 的安全性 随着科技的发展网络几乎无处不在 这为远程监测提供了强大的硬件支 持 只要有网络的地方就可以实现 远程监测 2 1 12 1 1 课题研究的意义课题研究的意义 本项目采用价格低廉的单片机对现场数据进行采集 通过串行通信方式完成前 置单片机与计算机间的通信 采用 VB 进行上位机的编程并结合数据库对采集数据 进行存储 方便数据分析和网络上其他主机对现场检测数据的访问和调用 是一套 造价低廉 方便实用的现场监控平台 同时 该平台具具有良好的兼容性和稳定性 此次设计的突出优势是 1 突破了检测系统高成本 移植性差的通病 以单片机作为控制中心实现了 成本最小化 通过采用 DS18B20 温度传感器元件通过单总线技术既节约控制端口同 时增加了系统的可扩展性 同时该元件的温度适用范围比较大从而实现了可移植性 的突破 2 远程多点实时监控 并对现场设备进行了冗余备份 解决了现场监控和故 障检修的不便 实现远程对现场生产条件的掌控和现场设备的故障检测和判断 3 系统硬件部分采用模块化的设计方法 将功能模块与主控模块分离 便于 系统扩展和故障检修 提高系统可用性 2 1 22 1 2 论文研究的内容论文研究的内容 1 分析温湿度传感器的工作原理 由于此次论文是对于温湿度的监控 因而对于传感器的选择很重要 不同的传 感器对环境的适应能力不同 可移植性也存在较大差异 选择一个适合的传感器在 系统设计成本和系统可移植性的方面具有重要意义 2 分析继电控制原理和应用 在进行现场监控的过程中控制相关电气设备对现场进行调控是本系统中一个重 要的环节 由于系统控制核心采用单片机架构 而单片机属于弱点控制范畴 要驱 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 5 动中大型现场设备运行即必须实现小电压对大电压的控制 采用继电器可以很好的 解决这一问题 实现远程控制 3 分析串行通信方法 在系统实现过程中上位机和下位机的通信是重要组成环节 上位机下位机通过 串行口进行串行通信 串行通信速度快 误码率低 通信高效可靠 4 了解 VB 界面开发和相关控件使用 VB 是一款面向对象的软件界面开发工具 简单易用 利用 VB 开发串口通信程 序既可以使用 MSComm 控件也可以调用 Windows API 函数实现 本系统采用 MSComm 控件实现 因为 MSComm 控件的功能和 API 调用一样强 甚至比它还好且使用起来 更加简单 5 采用通信实现系统的远程监测 互联网技术的发展为这一方案提供了可能性 远程监控脱离传统意义上的 远 通过网络访问本地数据库实现更远距离的实时监测 2 1 32 1 3 论文研究的目标论文研究的目标 1 能过对现场进行多点温湿度数据采集和传输 2 通过程序控制 实现设定阈值 报警和继电控制功能等 3 下位机能够显示多点测试数据和其他数据量 4 能通过串行通信的方法实现上位机和下位机的实时通信 并且可以通过上 位机实现对下位机的控制功能 5 能够在上位机界面实现对各监测数据的实时显示和报警 并可以对数据库 进行相应操作 比如实现查询和报表打印等功能 6 能够通过网络访问本地数据库 读取相关数据 2 1 42 1 4 论文的结构论文的结构 本论文的结构如下 第一部分介绍远程温湿度采集及控制系统的设计的基本框架 以及课题的背景 及意义 并论述了研究内容和目标 最后说明了本论文的组织结构 第二部分介绍了下位机硬件电路设计 以及对选用器件的性能要求所作的简要 分析 第三部分是对软件设计部分的介绍 第四部分是对网络访问的技术介绍以及本次设计的前景和展望分析 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 6 第三章第三章 环境无线监测硬件系统的设计环境无线监测硬件系统的设计 本节介绍下位机的硬件电路设计 其流程如图 3 性能分析选择器件接口设计硬件测试结束 图 3 硬件设计流程图 3 13 1 STCSTC 单片机简介单片机简介 STC89 系列单片机是 MCS 51 系列单片机的派生产品 它们在指令系统 硬件结 构和片内资源上与标准 8052 单片机完全兼容 DIP40 封装系列与 8051 为 pin to pin 兼容 STC89 系列单片机高速 最高时钟频率 90MHz 低功耗 在系统 在应用 可编程 ISP IAP 不占用户资源 3 1 13 1 1 STCSTC 单片机接口性能分析单片机接口性能分析 3V 5V 工作电压 操作频率 0 33MHz STC89LE516AD 最高可达 90MHz 5V 工作 电压 操作频率 0 40MHz 大容量内部数据 RAM 1K 字节 RAM 64 32 16 8kB 片内 Flash 程序存储器 具有在应用可编程 IAP 在系统可编 程 ISP 可实现远程软件升级 无需编程器 支持 12 时钟 默认 或 6 时钟模式 双 DPTR 数据指针 SPI 串行外围接口 和增强型 UART PCA 可编程计数器阵列 具有 PWM 的捕获 比较功能 4 个 8 位 I O 口 含 3 个高电流 P1 口 可直接驱动 LED 3 个 16 位定时器 计数器 可编程看门狗定时器 WDT 低 EMI 方式 ALE 禁止 兼容 TTL 和 COMS 逻辑电平 掉电检测和低功耗模式等 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 7 3 23 2 基于基于 WEBWEB 的远程温湿度监测系统的硬件接口设计的远程温湿度监测系统的硬件接口设计 3 2 13 2 1 STC89C52STC89C52 引脚介绍引脚介绍 进行单片机的接口设计首先需要分析一下 STC89C52 单片机的引脚 STC89C52 单片机拥有四个并行口其中 P1 口为准双向口 P2 口为可作为地址总线输出口的准 双向口 P0 口可作为地址 数据总线口的三态双向口 当 P3 口作为 8 为双向 I O 端 口时 其内部具有上拉电阻 输出缓冲器具有对称的驱动特性 可以输出和吸收 20mA 大电流 此外 它还可以作为 AD 转换引脚 当 P0 P1 P2 端口全作为普通 I O 口时 和 P3 口功能基本相同 另外 P3 0 和 P3 1 作为串行通信口实现上位机 和下位机间的串口通信连接 单片机结构见图 3 2 1 图 3 2 1 STC89c52 单片机引脚图 3 33 3 下位机硬件电路介绍与设计下位机硬件电路介绍与设计 首先 介绍一下时钟和复位电路的设计 时钟电路的设计 本设计采用石英晶体振荡器 石英晶体频率较稳定 抗干扰 能力较强 具体电气连接电路见图 3 3 1 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 8 图 3 3 1 时钟电路 图 3 3 2 复位电路 2 复位电路的设计 51 单片机使用的是高电平复位 其连接方法比较固定 其常见接法见图 3 3 2 刚上电时 电容 C7 促使 REST 引脚保持一段时间的高电平使电路复位 这属于 上电复位 当按键按下时 REST 与电源正极通变高电平 电路发生复位 程序终止 运行后从新开始运行 程序运行的起点是 main 函数 这是手动复位 采用上电复 位和手动复位相结合的硬件电路设计提高了系统的可靠性 3 键盘接口电路采用独立键盘的方法 利用三个按键完成系统参数的设定 三个按键分别定义为功能选择键 加一键和减一键 具体实现过程为系统初始化后 后 系统以轮询的方式进行键盘操作扫描 当检测到功能定义键第一次输入低电平 即第一次按下时 启动设置下限功能 功能定义脚第二次按下启动设置上限功能 功能键第三次按下则退出阈值设置功能 采用功能键控制的方式可以在节约接口的 同时使系统功能集约化 键盘电路见图 3 3 3 图中硬件电路采用上拉电阻的作用 是保证按键没有被按下时各引脚输入为高电平 提高系统稳定性 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 9 图 3 3 3 键盘接口电路 4 显示电路部分采用了 LCD1602 液晶 具体的电路如图 3 3 4 图 3 3 4 LCD 液晶显示电路 5 串行接口及其电路的设计 串行通信的发送方向和接收方向共用一个缓冲 器 只是缓冲器的地址不同 工作方式分为单工 半双工和全双工三种 本系统采 用全双工方式进行通信 即在下位机上传数据时上位机可以同时接收数据和发送数 据 51 单片机的串行口是一个全双工的异步串行通信端口 特殊功能寄存器 SCON 对串行通信起控制作用可设置工作波特率等 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 10 图 3 3 5 MAX232 芯片引脚及连接图 图 3 3 6 MAX232 硬件连接方法 MAX232 芯片介绍 电平 0 5v max232 就是用来进行电平转换的 该器件包含 2 驱动器 2 接收器和一个电压发生器电路提供 TIA EIA 232 F 电平 MAX232 芯片引 脚及内部逻辑见图 3 3 5 该器件符合 TIA EIA 232 F 标准 每一个接收器将 TIA EIA 232 F 电平转换成 5 V TTL CMOS 电平 每一个发送器将 TTL CMOS 电平转 换成 TIA EIA 232 F 电平 6 传感器的选择和使用 温度传感器采用 DS18B20 温度传感器 DS18B20 单 线数字温度传感器 即 一线器件 其具有独特的优点 采用单线制数据传输 支持单线元件扩展 测温范围大适应范围广 因而具有较好的环境适应能力 湿度 传感器采用 DHT11 传感器 该传感器具有体积小测定范围大的特点同样也为单总线 原件 便于系统功能扩展 硬件连接图分别见图 3 3 7 图 3 3 8 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 11 图 3 3 7 DS18B20 管脚及内部结构图图 图 3 3 8 DHT11 连接方法 7 继电控制模块和报警模块 继电控制是系统控制核心环节 采用 5V 继电器 实现控制过程小电压对大电压的控制 继电器采用三极管驱动 继电器驱动电气设 备在图中以 LED 指示灯代替 本设计采用的继电器型号为 SRD 05VDC SL C 可由 5V 电压驱动 最大控制变量达到 10A 250V 可以满足大部分电气设备的运行要求 电 气连接电路如图 3 3 9 所示 图 3 3 9 继电器连接电路图 图 3 3 10 实物图 报警模块主要功能是在现场温湿度超出设定阈值时对外界发出警报 此部分采 用蜂鸣器作为报警设备 同时考虑到系统的稳定性对硬件进行了冗余备份 具体做 法是在蜂鸣器上并联 LED 指示灯 这样在其中一个报警设备出现故障时另一个冗余 设备可以继续工作而不会影响系统稳定性 8 硬件整体实物图和电路图如图所示 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 12 图 3 3 11 下位机硬件电气连接图 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 13 第四章第四章 环境无线监测系统软件设计环境无线监测系统软件设计 4 14 1 软件设计流程软件设计流程 本节将根据相应的硬件自下而上的设计相应程序或软件 首先对键盘 显示 报警 串行通信部分设计对应的程序 并对这些程序加以排列 组合以获得最佳控 制状态 最后设计高层人机接口程序 上位机 软件总体程序流程见图 4 1 1 具体软件流程图如图 4 1 1 所示 图 4 1 1 软件流程图 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 14 4 24 2 键盘及显示部分程序设计键盘及显示部分程序设计 键盘部分 设计中使用三个独立键盘 分为一个功能键和两个设置键 将单片 机接口设为高电平输出 键盘引脚接低电平 检测到输入引脚有低电平时 使用软 件延时 10ms 防止干扰 再次检测 若仍然为低电平 则说明有键按下 执行相应 程序 显示部分 设计采用的是 LCD1602 液晶显示器 其工作指令如表 1 LCD1602 液 晶显示器的初始化过程如下 1 延时 15ms 2 写指令 38H 不检测忙标志 3 延时 5ms 4 写指令 38H 不 检测忙标志 5 延时 5ms 6 写指令 38H 以后每次写指令 读 写数据操作之 前均需检测忙信号 7 写指令 38H 显示模式设置 8 写指令 08H 关闭显示 9 写 指令 01H 显示清屏 10 写指令 06H 显示光标移动设置 11 写指令 0CH 显示开 及光标设置 表 1 LCD1602 指令表 4 34 3 报警和继电控制程序设计报警和继电控制程序设计 控制中心将检测元件测得的数据与预先设定的阈值相对比 得到相应的返回值 从而触发报警和电气运行 具体分为三个信号输出 当现场任一检测点温湿度超出 设定阈值时蜂鸣器控制引脚均输出脉冲信号触发蜂鸣器和 LED 告警 继电器的控制 则在进行数据比对之后分别触发不同的继电器达到控制目的 继电器控制流程见图 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 15 4 3 1 图 4 3 1 继电控制流程图 继电控制部分具体代码为 if tempsheding2 temp1sheding2 temp2 sheding2 P3 6 1 else P3 6 0 if temp sheding1 temp1 sheding1 temp2sheding2 temp1 sheding2 temp2 sheding2 P3 3 1 else P3 3 0 4 44 4 数据采集程序设计数据采集程序设计 温度量采集使用 DS18B20 温度传感器 温度数据关系如表 2 所示 表 2 DS18b20 温度数据关系图 根据 DS18B20 的通讯协议 主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤 每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位 复位成功后发送一条 ROM 指令 最后发 送 RAM 指令 这样才能对 DS18B20 进行预定的操作 复位要求主 CPU 将数据线下拉 500 微秒 然后释放 DS18B20 收到信号后等待 16 60 微秒左右 后发出 60 240 微秒的存在低脉冲 主 CPU 收到此信号表示复位成功 DHT11 湿度传感器的工作流程为 通过单总线访问 DHTXX 顺序归纳如下 1 主机发开始信号 2 主机等待接收 DHT11 响应信号 3 主机连续接收 40Bit 的数据 4 校验和数据处理 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 17 4 54 5 串行通信接口程序设计串行通信接口程序设计 本设计用到的硬件和软件清单如表 3 所示 表 3 设计用软 硬件 序 号名 称数 量 1 PC 或 IPC 2 2 串口通信线 三线制 1 3Visual Basic 6 01 4 Access 2003 数据库 1 设计目的是实现下位机与上位机的实时通信包括下位机实时上传数据和上位机 对下位机发送控制命令 以及完成上位机对数据库的调用和查询功能 4 5 14 5 1 下位机部分程序设计下位机部分程序设计 下位机部分串行发送数据系统框图如图 4 5 1 所示 图 4 5 1 下位机数据发送系统框图 下位机部分采用单片机作为主控中心 单片机控制信号为 TTL 电平高电平为 5v 低电平为 0v 而计算机串行通信采用 RS232 电平高电平为 12v 低电平为 12v 要 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 18 进行通信必须进行相应的电平转换本设计中采用 RS232 芯片进行电平转换 单片机 串行通信端口 P3 0 P3 1 连接到 MAX232 芯片进行电平转换 然后通过 9Pin 串行 接口连接到计算机 数据发送采用轮询方式进行 程序每运行一次发送一次数据 数据在发送时采用按位发送的方法 因为下位机需要上传的数据换算成十进制数是 一个三位数 而串行通信每次发送的数据为八位不能一次发送完 同时由于有多路 数据需要上传因而必须在所发送数据前添加相应的标志位以便对各发送数据进行区 分 上位机接收数据后再进行组装 具体数据发送格式如图 4 5 2 所示 各数据位 的分离方法具体为取余法和取模法 初 始 化 起始位 FA 第一个数 据百位 第一个数据 十位 第一个数据 个位 第二个数 据 结束位 FB 下一 次发 送 图 4 5 2 下位机发送数据格式 数据发送部分程序如下 void init ser void SCON 0 x50 串口工作模式 1 8 位数据 TMOD 0 x20 定时器 1 模式 2 8 位自动重装 PCON 0 x80 TH1 0 xFD 波特率为 19200 晶振为 11 0592 IE 0 x90 允许串口中断 TR1 1 启动定时器 1 TI 1 void serial interrupt 4 using 3 中断程序 用于数据发送 下位机数据发送处理 4 5 24 5 2 上位机部分程序设计上位机部分程序设计 上位机采用 VB 语言编写交互界面 同时后台运行 Microsoft Office Access 2003 数据库对现场数据进行存储 并通过上位机对数据库的调用在界面实时显示现 场温湿度数值及其相应曲线 上位机设计的重难点在于串口从下位机接收到数据和 将数据存储到数据库里并实时显示在界面上 上位机串行通信的实现借助于 VB 自 带的 Mscomm 控件等 相应控件从 VB 部件选项卡中进行调用 上位机总体流程图如 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 19 图 4 5 3 所示 图 4 5 3 上位机总体设计图 从串口采集数据主要采用的控件有 Mscomm32 ocx 控件 在 Microsoft Visual Basic 6 0 中添加该控件 需要设置 com 口 可修改 波特率 9600 数 据位 8 停止位 1 校验位 0 等 通过 OnComm 事件驱动方式接收数据 由于 VB 的串行通信组件并不会主动出现在工具箱里中 当我们需要 MSComm 控件时 首先要把它加入到工具箱中 让 MSComm 控件出现在工具箱中的步骤如下 选择 工程 菜单下的 部件 子菜单 在弹出的 部件 对话框中 在 控件 选项卡属性中选中 Microsoft Comm Control 6 0 复选框 单击 确定 按钮后 在工具箱中就出现了一个形似 电话 的图标 它就是 MSComm 控件 工具箱中有了 MSComm 控件 就可以选择 MSComm 控件的图标后将其添加到程序 窗体上 利用该控件编程 PC 就可以通过 VB 实现与串口设备的串口通信了 其他 需要的 控件调用方法与 MSComm 的调用方法一致 完成控件的添加之后开始上位机 界面的设计 1 首先向新建界面添加串口通信控件 MSComm 2 为了实现连续的自动接收 将工具箱中的 Timer 控件添加到程序窗体上 3 按需求添加文本框控件 用于输入要发送的字符和显示要接收的字符 4 添加两个标签控件 Label1 和 Label2 作为发送和接收字符区的标签 5 添加一些按钮控件 Command 用于执行执行发送或接收字符命令 兰州工业学院毕业设计说明书 论文 20 6 添加 ADO 控件 用于上位机和数据库表的连接 便于上位机对数据库表 的调用 7 添加 DATA Grid 控件即网格控件 用于将上位机调用的数据库表中的内 容进行显示 便于对数据库工作情况的监控 8 添加