基于Yeelink的溫度遠程采集系統(tǒng)實訓報告

Yeelink物聯(lián)網(wǎng)溫度遠程采集系統(tǒng)摘要 隨著網(wǎng)絡的飛速發(fā)展，許多新興產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)并蓬勃發(fā)展，億聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)平臺正是在這股浪潮下應運而生。Yeelink是一個開放的通用物聯(lián)網(wǎng)平臺，主要提供傳感器數(shù)據(jù)的訪問、存儲和展示服務，為所有開源軟硬件愛好者和制造企業(yè)提供物聯(lián)網(wǎng)項目的平臺。它使硬件和制造商能夠交付支持物聯(lián)網(wǎng)的電子產(chǎn)品，而無需關心服務器實施細節(jié)和運維。Yeelink平臺最大的特點是不僅可以提供數(shù)據(jù)的上游功能，還可以實現(xiàn)家電的控制功能?；丶仪耙磦€熱水澡，還是需要提前開空調？很簡單，用手機的智能APP，幾分鐘就搞定了。簡單來說，你可以將你收集到的數(shù)據(jù)提交給Yeelink，Yeelink會以一定的形式展示出來。比如我們采集體溫數(shù)據(jù)并提交，這樣無論您身在何處，只要能上網(wǎng)，就可以實時在線監(jiān)測體溫數(shù)值。本次培訓內(nèi)容是通過數(shù)字溫度傳感器將實時采集的溫度顯示在數(shù)碼管上，通過串口致到PC，PC通過yeelink串口轉發(fā)工具發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)。關鍵詞：溫度、傳感器、yeelink、物聯(lián)網(wǎng)、遠程采集目錄TOC\o"1-5"\h\z\u實習任務書總線，主要應用于18B20芯片。需要溫度傳感器才能使它們能夠像可以調試、更改和控制外部鍵盤一樣發(fā)揮作用。主要原則 系統(tǒng)整體硬件電路包括傳感器采集電路、溫度顯示電路、單片機主板電路等。主控制器顯示電路顯示電路采用3位共陽極LED數(shù)碼管，從P3口的RXD和TXD串口輸出段碼。溫度感應器DS18B20溫度傳感器是達拉斯半導體公司新推出的改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它可以直接讀取被測溫度，并可根據(jù)實際需要通過簡單的編程進行編程。實現(xiàn)9～12位的數(shù)值讀取方式。DS18B20的性能特點如下：●獨特的單線接口，僅需一個端口引腳即可通信；●可將多臺DS18B20并聯(lián)在單根三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；●無需外接設備；●可數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍3.0~5.5V；●零待機功耗；●9位或12位溫度；●用戶自定義報警設置；●報警搜索命令識別和標記超出編程溫度限制的設備（溫度報警條件）；●負電壓特性，當電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝，其結構框圖如圖2所示。CC64位ROM和單線接口高速緩存存儲器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置寄存器8位CRC發(fā)生器VddI/OI/O圖2DS18B20部分結構64位ROM結構的前8位是產(chǎn)品型號，后面是每個設備的唯一序列號，共48位，后8位是前56位的CRC校驗碼，這也是多個DS18B20進行通信的單線。的原因。溫度報警觸發(fā)器TH和TL可以通過軟件寫入用戶報警的上限和下限。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性電可擦除EERAM。高速暫存RAM的結構是一個8字節(jié)的內(nèi)存，結構如圖3所示。前2個字節(jié)包含測量的溫度信息，第三和第四個字節(jié)是TH和TL的副本，分別是是易失性的，每次電源重置時都會刷新。第五個字節(jié)為配置寄存器，其內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率。DS18B20工作時，寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度值。該字節(jié)每一位的定義如圖3所示。低5位始終為1。TM為工作模式位，用于設置DS18B20處于工作模式還是測試模式。DS18B20出廠時該位設置為0，用戶需要更改。R1和R0決定了溫度轉換的精度。,設置分辨率。溫度LSB溫度MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置寄存器預訂預訂預訂CRC圖3DS18B20字節(jié)定義從表1可以看出DS18B20的溫度轉換時間比較長，分辨率越高，需要的溫度數(shù)據(jù)轉換時間越長。因此，在實際應用中，應考慮分辨率和轉換時間之間的權衡。高速暫存器RAM的第6、7和8字節(jié)保留，均為邏輯1。第9個字節(jié)讀出前8個字節(jié)的所有CRC碼，可以用來校驗數(shù)據(jù)，保證通訊數(shù)據(jù)的正確性。DS18B20收到溫度轉換命令后，開始轉換。轉換完成后，溫度值以16位符號擴展二進制補碼的形式存入高速暫存存儲器的第1和第2字節(jié)。單片機可以通過單線接口讀取數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)時，低位在前，高位在后。數(shù)據(jù)格式以0.0625°C/LSB的形式表示。當符號位S=0時，表示測得的溫度值為正值，二進制位可直接轉換為十進制；當符號位S=1時，表示測得的溫度值為負值，必須先轉換補碼。成為原始碼，然后計算十進制值。表2是一些溫度值對應的二進制溫度數(shù)據(jù)。表1DS18B20溫度轉換時間表DS18B20完成溫度轉換后，將測得的溫度值與RAM中的TH和TL字節(jié)進行比較。如果T>TH或T<TL，則設置設備的報警標志位，并響應上位機發(fā)出的報警搜索命令。因此，可以使用多個DS18B20同時測量溫度并進行報警搜索。循環(huán)冗余校驗碼(CRC)存儲在64位ROM的最高有效字節(jié)中。主機ROM的前56位用于計算CRC值，并與存儲在DS18B20中的CRC值進行比較，判斷主機接收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。DS18B20的測溫原理如下。裝置中的低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用來產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送入減法計數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶體振蕩器的振蕩頻率隨溫度變化。顯著改變，產(chǎn)生的信號被用作遞減計數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門。當計數(shù)門打開時，DS18B20對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。每次測量前，先將一個對應于-55℃的基數(shù)分別放入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中。計數(shù)器1和溫度寄存器預置在-對應于55°C的基值中。減法計數(shù)器1對低溫系數(shù)晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進行遞減計數(shù)。當減法計數(shù)器1的預置值減為0時，溫度寄存器的值會加1，減法計數(shù)器1的預置值會被重新加載。減法計數(shù)器1重新開始計數(shù)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號，并重復這個循環(huán)，直到減法計數(shù)器計數(shù)到0，停止溫度寄存器的累加。此時溫度寄存器中的值為測得的溫度值。其輸出用于校正減法計數(shù)器的預設值。只要計數(shù)器的門沒有關閉，就重復上述過程，直到溫度寄存器值近似于測量的溫度值。表2部分溫度對應值表溫度/℃二進制表示十六進制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100000191H+10.125000000001010000100A2H+0.500000000000000100008H000000000000010000000H-0.51111111111110000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H另外，由于DS18B20單線通訊功能及時完成，具有嚴格的時隙概念，所以讀寫時序非常重要。系統(tǒng)按照協(xié)議對DS18B20進行各種操作。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（致復位脈沖）→致ROM功能命令→致內(nèi)存操作命令→處理數(shù)據(jù)。

圖4DS18B20與單片機的接口電路DS18B20溫度傳感器與微控制器的接口電路DS18B20可以通過兩種方式供電。一是采用供電方式。此時DS18B20的第1腳接地，第2腳為信號線，第3腳接電源。另一種是寄生供電方式。如圖4所示，單線總線連接到單片機端口。為了保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可以使用一個MOSFET來完成總線的上拉。DS18B20在寫存儲器操作和溫度A/D轉換操作時，總線上必須有強上拉，最大上拉時間為10us。使用寄生供電模式時，VDD端接地。由于單線系統(tǒng)只有一根線，因此傳輸接口必須是三態(tài)的。ZLG7290芯片ZLG7290功能及功能介紹ZLG7290可直接驅動8位共陰極數(shù)碼管（或64個獨立LED），也可掃描管理多達64個按鍵。其中八個也可以用作功能鍵，就像計算機鍵盤上的Ctrl、Shift和Alt鍵一樣。此外，ZLG7290B還配備了連擊計數(shù)器，可以讓按鍵持續(xù)有效，按下后不松手。使用I2C總線方法，與微控制器的接口只需要兩條信號線。可控制掃描位數(shù)，可控制任意數(shù)碼管閃爍。引腳說明如下：ZLG7290使用說明ZLG7290B是一款基于I2C總線接口的芯片。主控單片機ADUC831作為主器件時，沒有I2C總線功能，所以需要使用SPI總線的引腳來模擬I2C總線。具體連接如下：ZLG7290BADUC831GNDDGND斯達瑪斯SCL時鐘/INTINT0VCCDVDD但是，這種連接并不是唯一的，它只在正在編寫的軟件中需要。其實中斷可以根據(jù)你選擇的中斷來確定。接地(GND)和電源(VCC)也可以從電源連接。使用的電源是5V。編譯軟件采用WSD，主要用于AD系列芯片。只需下載帶有HEX擴展名的文件。ZLG7290的工作原理ZLG7290的核心是ZLG7290B芯片，采用I2C接口，可直接驅動8位共陰極數(shù)碼管，最多可同時掃描管理64個按鍵，人機功能資源非常豐富對話。除了自動消除抖動功能外，還具有段閃、段亮、段熄滅、功能鍵、組合鍵計數(shù)等強大功能，可提供10種數(shù)字和21種字母。將顯示數(shù)據(jù)直接寫入顯示緩存，無需外接元件即可直接驅動數(shù)碼管，還可以擴展驅動電壓和電流。此外，ZLG7290B的電路簡單易用。當用戶按鍵時，ZLG7290的INT引腳會產(chǎn)生一個低電平中斷請求信號。讀取鍵值后，中斷信號會自動取消。一般情況下，單片機只需要判斷INT引腳就可以得到鍵盤輸入信息。微控制器可以通過兩種方式獲取用戶的鍵盤輸入信息。一種是中斷方式，優(yōu)點是抗干擾能力強，缺點是占用單片機的外部中斷源。第二種是查詢法，即通過不斷查詢INT管腳來判斷是否有按鍵被按下，這種方法可以省去一條單片機的I/O口線，但代價是I2C總線頻繁活動狀態(tài)并消耗電流。而且不利于抗干擾。系統(tǒng)組成框圖蜂鳴報警器蜂鳴報警器ZLG7290數(shù)碼管顯示DS18B20DS18B20溫度傳感器8051單片機芯片系統(tǒng)原理介紹在數(shù)字溫度計系統(tǒng)框圖中，DS18B20溫度傳感器主要用于采集溫度；ZLG-7290按鍵電路用于控制和調整時間，數(shù)碼管顯示時間方便讀數(shù)，蜂鳴器用于報警。軟件流程圖主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示，讀出并處理DS18B20測量的當前溫度值，每1s進行一次溫度測量。這樣就可以在一秒鐘內(nèi)測量一次被測溫度。程序流程如圖所示。Y發(fā)Y發(fā)DS18B20復位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？確？移入溫度暫存器結束NNY初始化調用顯示子程序1S到？初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉換開始命令NYNY主程序流程圖 讀取溫度流程圖軟件項目程序列表和注釋#include<reg52.h>#include<intrins.h>#definezlg72900x70/*ZLG7290的IIC地址*/#defineucharunsignedchar/*宏定義*/#defineuint無符號整數(shù)#define_Nop()_nop_()/*定義空指令*/uchardisp_buf[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};/*顯示緩沖區(qū)*/uchartemp[2];/*存儲溫度的數(shù)組*/uchar代碼采樣[]={0,20,29,38,47,56};/*端口位定義*/位SDA=P1^7;/*模擬I2C數(shù)據(jù)傳輸位*/位SCL=P1^6;/*模擬I2C時鐘控制位*/sbitDQ=P3^3;/*18B20數(shù)據(jù)線引腳*/位KEY_INT=P3^2;位BEEP=P3^5;位確認；/*確認標志*/ucharg;uchart1;uchart2;uchar1=1;uchar鍵；ucharchange_disp=0;/*IIC啟動*//************************************************************************啟動IIC總線功能****************************************************************************/無效Start_I2c(){SDA=1；/*致開始條件的數(shù)據(jù)信號*/_Nop();SCL=1；_Nop();/*啟動條件建立時間大于4.7us，延遲*/_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();SDA=0；/*致開始信號*/_Nop();/*啟動條件鎖定時間大于4μs*/_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();SCL=0;/*鉗位I2C總線，準備致或接收數(shù)據(jù)*/_Nop();_Nop();}/************************************************************************結束IIC總線功能****************************************************************************/無效Stop_I2c(){SDA=0；/*致結束條件的數(shù)據(jù)信號*/_Nop();/*致結束條件的時鐘信號*/SCL=1；/*結束條件建立時間大于4μs*/_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();SDA=1；/*致I2C總線結束信號*/_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();}/************************************************************************字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸功能****************************************************************************/無效致字節(jié)（ucharc）{ ucharBitCnt; for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)/*要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度為8位*/{if((c<<BitCnt)&0x80)SDA=1;/*確定致位*/否則SDA=0;_Nop();SCL=1；/*設置時鐘線為高，通知從機開始接收數(shù)據(jù)位*/_Nop();_Nop();/*確保時鐘高電平周期大于4μs*/_Nop();_Nop();_Nop();SCL=0;}_Nop();_Nop();SDA=1；/*致8位后釋放數(shù)據(jù)線，準備接收響應位*/_Nop();_Nop();SCL=1；_Nop();_Nop();_Nop();如果（SDA==1）確認=0；否則ack=1;/*判斷是否收到確認信號*/SCL=0;_Nop();_Nop();}/************************************************************************字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸功能****************************************************************************/ucharRcvByte(){ ucharretc; ucharBitCnt; retc=0； SDA=1；/*設置數(shù)據(jù)線為輸入模式*/ for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++){_Nop();SCL=0;/*設置時鐘線為低，準備接收數(shù)據(jù)位*/_Nop();_Nop();/*時鐘低電平周期大于4.7μs*/_Nop();_Nop();_Nop();SCL=1；/*設置時鐘線為高，使數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)有效*/_Nop();_Nop();retc=retc<<1;如果（SDA==1）retc=retc+1；/*讀取數(shù)據(jù)位，將接收到的數(shù)據(jù)位放入retc*/_Nop();_Nop();}SCL=0;_Nop();_Nop();返回（返回）；}/*********************************************************************響應函數(shù)原型：voidAck_I2c(bita);****************************************************************************/無效Ack_I2c（位a）{如果（a==0）SDA=0；/*在此處致響應或不響應信號*/否則SDA=1;_Nop();_Nop();_Nop();SCL=1；_Nop();_Nop();/*時鐘低電平周期大于4μs*/_Nop();_Nop();_Nop(); SCL=0; /*清除時鐘線并鉗位I2C總線繼續(xù)接收*/_Nop();_Nop();}/************************************************************************向無子地址設備致字節(jié)數(shù)據(jù)功能****************************************************************************/位ISendByte(ucharsla,ucharc){開始_I2c(); /*啟動總線*/致字節(jié)（SLA）； /*致設備地址*/如果（確認==0）返回（0）；致字節(jié)（c）； /*致數(shù)據(jù)*/如果（確認==0）返回（0）；停止_I2c(); /*結束總線*/返回（1）；}/************************************************************************致多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)到帶有子地址的設備****************************************************************************/位ISendStr(ucharsla,ucharsuba,uchar*s,ucharno){uchar我; 開始_I2c(); /*啟動總線*/致字節(jié)（SLA）； /*致設備地址*/如果（確認==0）返回（0）；致字節(jié)（suba）； /*致設備子地址*/如果（確認==0）返回（0）；for(i=0;i<no;i++){致字節(jié)(*s);/*致數(shù)據(jù)*/如果（確認==0）返回（0）；s++;}停止_I2c();/*結束總線*/返回（1）；}/************************************************************************讀取字節(jié)數(shù)據(jù)功能到無子地址設備****************************************************************************/位IRcvByte(ucharsla,uchar*c){開始_I2c();/*啟動總線*/致字節(jié)（SLA+1）；/*致設備地址*/如果（確認==0）返回（0）；*c=RcvByte();/*讀取數(shù)據(jù)*/Ack_I2c(1);/*致非應答位*/停止_I2c();/*結束總線*/返回（1）；}/************************************************************************從子尋址設備讀取多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)****************************************************************************/位IRcvStr(ucharsla,ucharsuba,uchar*s,ucharno){uchar我;開始_I2c();/*啟動總線*/致字節(jié)（SLA）；/*致設備地址*/如果（確認==0）返回（0）；致字節(jié)（suba）；/*致設備子地址*/如果（確認==0）返回（0）；開始_I2c();致字節(jié)（SLA+1）；如果（確認==0）返回（0）；for(i=0;i<no-1;i++){*s=RcvByte();/*致數(shù)據(jù)*/Ack_I2c(0);/*致答案位*/s++;}*s=RcvByte();Ack_I2c(1);/*致未經(jīng)請求的位*/停止_I2c();/*結束總線*/返回（1）；}/*IIC完成*//*zlg7290開始*/無效延遲MS（無符號字符我）{飛行j,k;for(k=0;k<i;k++)for(j=0;j<60;j++);}無效延遲（）{飛行i,j;對于(i=0;i<100;i++)for(j=0;j<100;j++);}/******************************************************************************Hàn?ùmínchēng:ZLG7290_SendCmd************************************************************************************/flyZLG7290_SendCmd(flyData1,flyData2){浮動數(shù)據(jù)[2]；數(shù)據(jù)[0]=數(shù)據(jù)1；數(shù)據(jù)[1]=數(shù)據(jù)2；ISendStr(zlg7290,0x07,Data,2);延遲MS（10）；返回1；}/****************************************************************************函數(shù)名稱：ZLG7290_SendBuf********************************************************************************/無效ZLG7290_SendBuf(uchar*disp_buf,ucharnum){uchar我;for(i=0;i<num;i++){ZLG7290_SendCmd(0x60+i,*disp_buf);disp_buf++;}}/****************************************************************************函數(shù)名稱：ZLG7290_GetKey********************************************************************************/ucharZLG7290_GetKey(){uchar接收；接收=0；IRcvStr(zlg7290,1,&rece,1);延遲MS（10）；返回收據(jù)；}/*zlg7290完成*//*18b20開始*/無效延遲（uintus）{而（我們--）；}無效重置（無效）/*重置*/{ucharx=0;DQ=1;延遲（8）；/*稍微延遲一下*/DQ=0; 延遲（80）；/*精確延遲大于480us*/DQ=1;/*拉高總線*/延遲（14）；x=DQ；延遲（20）；DQ=1；}/************************從DS18B20讀取一個字節(jié)****************/ucharreadbyte(void) /*讀取1個字節(jié)*/{uchari=0;uchar數(shù)據(jù)=0；對于(i=8;i>0;i--){DQ=0;數(shù)據(jù)>>=1；DQ=1;如果（DQ）數(shù)據(jù)|=0x80；延遲（4）；}返回（數(shù)據(jù)）；}/************************向DS18B20寫入一個字節(jié)***************************/voidwritebyte(uchardat) /*寫1個字節(jié)*/{uchari=0;對于(i=8;i>0;i--){DQ=0;DQ=dat&0x01;延遲（cn1）；DQ=1;數(shù)據(jù)>>=1；}延遲（4）；}/************************CPU讀取溫度值**************************/voidreadtemp(void)/*讀取溫度*/{uchara=0,b=0;重置（）;寫字節(jié)（0xCC）；寫字節(jié)（0x4E）；寫字節(jié)（0x55）；/*警報0--100*/寫字節(jié)（0x00）；寫字節(jié)（0xff）；/*分辨率0.0625*/重置（）;寫字節(jié)（0xCC）；/*跳過序列號*/寫字節(jié)（0x48）；/*保存設置*/重置（）;寫字節(jié)（0xCC）；寫字節(jié)（0xB8）；/*回調溫度*/ 重置（）;寫字節(jié)（0xCC）；/*跳過讀取序列號列號的操作*/寫字節(jié)（0x44）； /*開始溫度轉換*/延遲（500）；重置（）;寫字節(jié)（0xCC）； /*跳過讀取序列號列號的操作*/寫字節(jié)（0xBE）； /*讀取溫度寄存器等（一共可以讀取9個寄存器）前兩個是溫度*/ a=readbyte();/*低階*/b=讀字節(jié)（）；/*高階*/脾氣[0]=a&0x0f; /*小數(shù)部分的LSB數(shù)量*/脾氣[0]=脾氣[0]>>2； g=脾氣[0]； g=g*25； a=a>>4; /*低位右移2位，丟棄低位部分的低兩位*/ 脾氣[1]=b<<4;/*高位左移6位， 丟棄高位前5位符號位和符號位后1位*/ 脾氣[1]=脾氣[1]|a;/*獲取整數(shù)部分*/ /*0.25*100*LSB是小數(shù)部分*/}/*18b20完成*/無效的主要（）{TMOD=0x20；TL1=0xfd；TH1=0xfd；SCON=0x52；TR1=1； 而（1）{uchar我，米；uint[13]； 浮動t;讀臨時（）； 如果（更改_disp） {t1=采樣[cn1];/*顯示值*/disp_buf[0]=t1%10；disp_buf[1]=t1/10%10；disp_buf[2]=31；disp_buf[3]=31；disp_buf[4]=31；disp_buf[5]=31；disp_buf[6]=31；disp_buf[7]=31;ZLG7290_SendBuf(disp_buf,8);如果（KEY_INT==0） {KEY=ZLG7290_GetKey(); 開關（鑰匙） {案例4： if(cn1==5) cn1=1; 別的