系统功能结构及方案选择论证.doc

第二章 系统功能结构及方案选择论证2.1 系统原理、结构 本系统要完成的工作是采用多个温度传感器的独立系统采集计算机实验室整个空间的温度状态，并且把采集的温度值传输到远端的PC机上显示进行实时监测，通过PC机所采集的数据的变化情况来了解实验室的环境温度情况。其结构如下图2-1-1所示： 图2-1-1 系统结构框图在各个分机独立完成对单点温度的采集为一个工作模块进行设计，分机系统对传感器的温度信号先作一定的技术处理，把实时的温度数据保存并把它传送到总的主机处理系统去完成主机与PC机之间的数据传输的工作。主机则是分时地把各个分机系统传输的数据进行处理（计算机码的转换），然后通过PC机的处理成为可视的实时监测系统。2.2系统方案选择及论证在现社会生产中对温度进行监测的产品不计其数，其中的技术与功能也尤为先进，于是一个系统的设计要与所测对象相适应的性价比、可移植性及在设计结构的简单方面等的考虑。本系统的主机与分机处理系统都是采用MS-51系列单片机的AT89S51为处理核心，AT89S51单片机1是低功耗、高性能的8位COMS单片机，具有4KB可反复擦写的ISP Flash ROM，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，及看门狗（WDT）电路等特点，并且价格相对其他系列单片机低廉，应用方便、广泛，也是学习单片机入门的一种简单易学的单片机之一。所以在此系统中也是作为处理系统的首选。在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，在此采用新型数字温度传感器DS18B202具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果其具体特性如下：1、适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；2、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；3、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温；1.4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；5、温范围55125，在-10+85时精度为0.5；6、可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温；7、在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；8、测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力；9、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。在以AT89S51为处理核心的主机与各个分机之间的数据传输采用串口异步通信的方式进行数据传输工作，而对于较短距离通信可以采用较为简单的有线通信方式，并且通信质量还会受到传输线的影响与其架设不便；若采用无线通信技术不但应用方便，还大大增加了通信的距离，这样通信就不会受到空间的限制，但是由于采用无线通信技术在硬件及软件的调试带来一点难度。最终的数据要传送到PC机中，这就需要主机和PC机通信，在目前RS232C是最常用的一种串口通信接口，所以在主机上必须加上主机与PC机的电路，确保整个系统是由下位机，上位机P