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文档简介

1、课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸基于单总线的实时温度监控系统1 引言基于数字温度传感器构成的实时监控系统确实具有精度高、抗干扰能力强、电路简单等诸多优点,温度传感器得到电缆长度达到几十米都可以正常读取温度数据,并且已经在站长开发的机房安全监控系统中得到了实际考验,那可是要365天从不间断地对机房及相关设备提供实时温度监控。1.1 流程图本系统软件部分采用Delphi来实现初始化、数据采集处理、温度报表管理,其主程序的流程图见图1。 图1主程序流程图本系统软件部分共分为3个部分,分别是:1)初始化程序。a设置串行通信波特率;b串行通讯方式的初始化;c对TO,T1两个计数器的初始化;d中断控

2、制程序的初始化。此外,还负责从E2PROM 中调出以前的采样参数,使器件能够以它采样温度数据。2) 当监控到ONTIME1和NTIME2标记时作相应温度的存储、转换、发送处理。ONTIME1和NTIME2的标记主要有定时电路决定,当到达采样间隔时,做出相应的处理。3)采用动态显示方式即时显示温度,以节省电路规模,使得整个系统的体积变小。2 硬件电路设计在硬件电路设计时,应着重考虑电子器件的供电方式,以及对器件的限压和限流保护。因为本次设计要求利用单总线技术,所以可以考虑使用寄生供电方式。设计的电路图如下。图2 基于单总线的温度实时监控系统硬件电路总图2.1软件设计2.1.1设计窗体本次设计要求

3、软件的可视化窗体中包含实时温度显示、数据记录、存储管理和ROM数据,并且能将测得的数据保存到指定的数据库中。窗体界面如下。(a)温度计 (b)存储管理(c) 数据记录(d)存储管理(e)ROM数据图3 窗体界面实时温度显示中可以看到当前室温,并且可以显示摄氏温度和华氏温度。数据记录包含温度曲线和温度日志,可以显示一天内的温度变化曲线。存储管理和ROM数据用来对数据库中已经保存的温度数据进行管理,如删除、转移等操作。3 元器件的选择3.1主要元器件知识3.1.1DS18B20DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO92小体积封装形式;温度测量范围为55125,可

4、编程为9位12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。 1) DS18B20的内部结构DS18B20内部结构如图5所示,主要由4部分组成:64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图7所示,DQ为数字信号输入输出端;GND为电源地;VDD为外

5、接供电电源输入端,在寄生电源接线方式时接地,见图5。图4 DS18B20的内部结构图5 DS18B20的管脚排列ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码(CRC=X8X5X41)。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量,用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以0.0625/LSB形式表达,其中S为符号位。例如125的数字输出为07D0H,25.0625的数字输出为01

6、91H,25.0625的数字输出为FF6FH,55的数字输出为FC90H。 高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成,使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。其中配置寄存器的格式如下:0 R1 R0 1 1 1 1 1 MSBLSBR1、R0决定温度转换的精度位数:R1R0=“00”,9位精度,最大转换时间为93.75ms;R1R0=“01”,10位精度,最大转换时间为187.5ms;R1R0=“10”,11位精度,最大转换时间为375ms;R1R0=“11”,12位精度,最大转换时间为750ms;未编程时默认为12位精度。高速暂存器是一个9字节的存储

7、器。开始两个字节包含被测温度的数字量信息;第3、4、5字节分别是TH、TL、配置寄存器的临时拷贝,每一次上电复位时被刷新;第6、7、8字节未用,表现为全逻辑1;第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码,可用来保证通信正确。 2) DS18B20的工作时序DS18B20的一线工作协议流程是:初始化ROM操作指令存储器操作指令数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序,如图6(a)(b)(c)所示。(a)初始化时序(b)写时序(c)读时序图6 DS18B20的工作时序图3) DS18B20与微处理器的连接DS18B20与微处理器的连接如下图7所示。(a)寄生电源工作方式(b)外接电源工作

8、方式图7 DS18B20与微处理器的典型连接图3.1.2DS2480B1) DS2480B主要特性串口UART/RS232至单总线通信协议的转接桥,可直接连到UART和5V RS232系统中, 支持Dallas全系列单总线器件,如数字温度传感器DS18B20、A/D转换器DS2450等;将主机从单总线时序控制中解脱出来,提供规范的、灵活的和强驱动的单总线定时;支持标准UART通信,支持9.6(默认)、19.2、57.6和115.2 kbps速率;具有较强的总线驱动能力,通信距离可达300 m;可编程下拉摆率控制和有源上拉,工作范围 5 V,-40 +85 ,8引脚SOIC封装。12348765

9、RXDTXDPOLVPPGND1-WNCVDD2)管脚图及引脚说明图8 DS2480B的封装和引脚DS2480B为8脚贴片式封装,如图8所示。引脚功能如表1所列引脚号引脚名称引 脚 功 能1GND地线21-W单总线输入输出端3NC悬空4VDD4.55.5V电压5VPPEPROM编程电压6POLRXD/TXD选择端7TXD发送端8RXD接收端表1 引脚功能说明DS2480B工作原理框图如图9所示。图9 DS2480B工作原理框图3) DS2480B与RS232的接口技术:DS2480B与RS232的接口如图10所示。 图10 DS2480B与RS232的接口图 3.2元件清单序号元件个数1PC机

10、串行口UART/RS2321 个2转接桥DS2480B1 个3数字温度传感器DS18B201 个4电容U07HF1 个5稳压管2 个6二极管M72 个7电路板XF071 个 表2 元件清单4 学习心得实训结束了,说长也不长,说短也不短,但是的确难熬。因为每天对着一台电脑,机械着制作、调试。测试成功激动万分,可万一出现一些小问题,那这是像热锅上的蚂蚁,到处乱窜,找老师找同学来帮忙解决,虽然实训过程有些苦,中午都是在机房度过,也没好好吃过一顿好午餐,但是收获还是颇丰。每一门专业的学习都需要理论结合实践,只是有时候学校的教学条件受到限制。但是没关系,对于每一次的实训我们都很珍惜,因为每一次我们都有很

11、多的感受,因为这不仅仅是一次实训,也是对于我们各方面能力的培养,也能证明我们自己的实力。这次实训给我的最大的启发就是学习需要灵活应变,学以致用,更要动脑子去思考问题。因为,对于我个人而言,有些程序的代码我还是看得懂的,但是我没有联系到实际。如果我在实训当中能认真的去思考一些问题,并把操作好好调试几遍,我想问题也就会减少很多。也就是说,知识需活学活用,勤学善思,当然,在以后的生活中、学习中也是如此。5 参考文献1 DS18B20 Programmable Resolution 1-Wire Digital Thermometer2 DS2480B Serial 1-Wire Line Drive

12、r with Load Sensor3 左冬红,谢瑞和.实现单总线搜索ROM命令的一种算法4 求是科技.单片机典型模块设计实例导航附:源程序清单- procedure TForm1.ReadTemperature2(session_handle : longint);var tsht, i, tmp1 : smallint; cr,cpc, tmpf,tmp : Extended; rbuf : array0.9 of smallint ; st : longint; CRCByte ,xiaxianbyte: Byte;begin tmp := 0.00; access the device

13、 if (TMAccess(session_handle,StateBuf)= 1) then begin Send the recall E2 command (by setting $B8 to outbyte in TMTouchByte) make sure Scratch is correct TMTouchByte(session_handle, $B8); Send the start T command if (TMAccess(session_handle,StateBuf) = 1) then begin Prepare the strong pullup after ne

14、xt TMTouchByte TMOneWireLevel(session_handle,LEVEL_SET,LEVEL_STRONG_PULL_UP, PRIMED_BYTE); Send the conversion command (by setting $44 to outbyte in TMTouchByte) TMTouchByte(session_handle, $44); Sleep for a second st := GetTickCount + 1000; While (GetTickCount < st) do TMValidSession(Session_han

15、dle); Disable the strong pullup TMOneWireLevel(session_handle, LEVEL_SET,LEVEL_NORMAL,PRIMED_NONE); verify conversion is complete by setting $01 to outbit in TMTouchBit and check the return value with 1 if (TMTouchBit(session_handle,$01) = $01) then begin Access device If (TMAccess(session_handle,St

16、ateBuf) = 1 ) then begin Send read scratch command by setting $BE to outbyte in TMTouchByte TMTouchByte(session_handle,$BE); CRC8 := 0; Read scratch (setting $FF to outbyte in TMTouchByte) and check crc for each byte for i := 0 to 7 do begin rbufi:= TMTouchByte(session_handle, $FF); CRCByte := Byte(

17、rbufi); the byte to run through CRC8 routine CRC8 := TMCRC(1, CRCByte, CRC8, 0); end; Check crc CRCByte := Byte(TMTouchByte(session_handle, $FF); the byte to run through CRC8 routine CRC8 := TMCRC(1, CRCByte, CRC8, 0); if ( CRC8 = 0 ) then begin Calculate the temperarure tsht := rbuf0; if (rbuf1 and

18、 $01)= 1) then tsht := tsht or (-256); tmp1 := Round(tsht)/2); tmp := tmp1; cr := rbuf6; cpc := rbuf 7; if (rbuf7 <> 0) then tmp := tmp - (0.25) + (cpc-cr)/cpc; if (rbuf1 and $F8)= $F8) then BEGIN/温度为负值 END ELSE BEGIN/温度为正值 case (rbuf4 and $60) of $00: begin tmp:=(rbuf1 and $07)*16+(rbuf0 and $f8)/16;/9位分辨率 fenbianlv2 :=9; diwei2 :=(rbuf0 and $f8)/16; end; $20: begin fenbianlv2 :=10; tmp:=(rbuf1 and $07)*16+(rbuf0 and $fc)/16;/10位分辨率 diwei2 :=(rbuf0 and $fc)/16; end; $40: begin fenbianlv2 :=11; tmp:=(rbuf1 and $07)*16+(rbuf0 and $fe)/16;/11

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