采用ds18b20和at89c51單片機的遠程溫控系統(tǒng)設(shè)計本科學(xué)位論文

采用DS18B20和AT89C51單片機的遠程溫控系統(tǒng)設(shè)計1引言糧食溫度檢測是儲備庫中防止糧食霉?fàn)€、保質(zhì)存放的重要環(huán)節(jié)。對于一個農(nóng)業(yè)大國來講，糧食生產(chǎn)、需求與儲備量都很大。大量糧食在儲備的過程中常因糧食濕度過大而升溫發(fā)熱，導(dǎo)致糧食大量腐爛變質(zhì)，給國家?guī)砭薮髶p失。所以糧倉監(jiān)控系統(tǒng)中溫度測量是整個系統(tǒng)的主要功能之一。本文介紹一種以單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20為溫度敏感元件的糧倉溫控系統(tǒng)，系統(tǒng)以微型計算機為上位機，89C51單片機為檢測分機，DS18B20數(shù)字溫度傳感器直接與分機連接，分機與測溫主機通過RS-485總線網(wǎng)進行通信，系統(tǒng)所有操作通過菜單命令完成。本文主要圍繞下位機數(shù)據(jù)采集部分進行論述，并結(jié)合糧倉監(jiān)控系統(tǒng)，對DSl8B20的這種單總線技術(shù)及其在本系統(tǒng)中的具體應(yīng)用進行了討論。2系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)的總體設(shè)計整個系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為三層：由微型計算機構(gòu)成上位機——用戶監(jiān)控層，51單片機系統(tǒng)分別構(gòu)成測溫主機——控制層和分機——溫度數(shù)據(jù)采集層。上位機通過串行口與測溫主機交換數(shù)據(jù)。測溫主機與多臺分機采用主從分布式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，測溫主機與上位機通過RS-232總線連接，測溫分機與主機通過RS-485總線連接。一臺主機最多可管理64臺分機，一臺分機可以測試大約1000個溫度點。本設(shè)計適用于中小型糧庫。2.2溫度數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器芯片，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗小、抗干擾能力強、使用方便等優(yōu)點?？梢栽谌€上同時并聯(lián)多個溫度傳感器，每臺分機上可以連接多根電纜，每根電纜上可以并聯(lián)幾十個點，構(gòu)成串行總線工作方式。由于18B20芯片送出的溫度信號是數(shù)字信號，因此簡化了A/D轉(zhuǎn)換的設(shè)計，提高了測量效率和精度；并且芯片的ROM中存有其唯一標(biāo)識碼，即不存在相同標(biāo)識碼的DS18B20，特別適合與微處理芯片構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng)。每臺測溫分機的P0～P3口分別可接N個DS18B20傳感器(N<40)。上位機控制每臺分機工作，實現(xiàn)多點測溫。采集到的溫度數(shù)據(jù)通過RS-485通信總線連成的總線型網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，測溫分機接收到DS18B20所傳送的溫度數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)進行簡單的處理發(fā)往上位機。主程序?qū)崿F(xiàn)對DS18B20的實時數(shù)據(jù)采集，將結(jié)果存貯于單片機的RAM區(qū)。中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)測溫分機與上位機的通信。測溫分機按照上位機的命令來完成溫度數(shù)據(jù)采集和發(fā)送工作。其先將采集的數(shù)據(jù)存放于外部存儲器SRAM中，當(dāng)收到上位機的上傳數(shù)據(jù)命令時，由發(fā)送子程序?qū)?shù)據(jù)進行簡單處理后通過串口TXD端送出。在測溫主機的配合下，數(shù)據(jù)上傳到上位機并在上位機的監(jiān)控界面顯示給用戶。2.3RS-485總線在溫控系統(tǒng)中的設(shè)計在系統(tǒng)中用51單片機構(gòu)成主從分布式測控系統(tǒng),具有價格低、控制功能強等許多特點。然而在應(yīng)用中，測溫主機與各糧倉相距較遠，距離從幾十米到幾千米不等。對此遠程糧倉，系統(tǒng)采用RS-485總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。進行串行通信的主機與分機的RS-485接口電路如圖2.3所示。該電路以MAX485芯片為核心器件進行半雙工通信，具有通信功能強、可靠性高、程序設(shè)計簡單等特點。圖2典型RS-485(半雙工)通信網(wǎng)在使用RS-485接口時，對于特定的傳輸線徑，從發(fā)生器到負(fù)載，其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度是數(shù)據(jù)信號速率的函數(shù)，這個長度主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。當(dāng)數(shù)據(jù)信號速率降低到90Kbit/S以下時，假定最大允許的信號損失為6dBV時，則電纜長度被限制在1200M。實際上，在實用時是完全可以取得比它大的電纜長度。當(dāng)使用不同線徑的電纜時，取得的最大電纜長度是不相同的。例如：當(dāng)數(shù)據(jù)信號速率為600Kbit/S時，采用24AWG電纜，計算可知最大電纜長度是200m，若采用19AWG，電纜則電纜長度將大于200m；若采用28AWG電纜，則電纜長度只能小于200m。RS-485總線是半雙工方式，即總線上某一時刻不能同時出現(xiàn)發(fā)送和接收的情況。此方式用于多站互連時，可節(jié)省信號線，方便地實現(xiàn)RS-485的多點通信功能?？紤]到中小型倉庫地理位置特點，系統(tǒng)采用較低的接收、發(fā)送波特率，以換取更遠距離的傳送，此設(shè)計完全可以滿足系統(tǒng)需求?/p>3軟件設(shè)計3.1系統(tǒng)軟件的工作流程DS18B20以單總線協(xié)議工作，測溫分機首先發(fā)送復(fù)位脈沖命令，使信號線上所有的DS18B20芯片都被復(fù)位，接著發(fā)送ROM操作命令，使序列號編碼匹配的DS18B20被激活進入接收內(nèi)存訪問命令狀態(tài)；內(nèi)存訪問命令完成溫度轉(zhuǎn)換、溫度讀取等工作(單總線在ROM命令發(fā)送之前存儲命令和控制命令不起作用)。DS18B20工作流程見圖3所示。圖3DS18B20工作流程圖系統(tǒng)以ROM命令和存儲器命令的形式對DS18B20操作。ROM操作命令均為8位，命令代碼分別為：讀ROM(0x33H)、匹配ROM(0x55H)、跳過ROM(0xCCH)、搜索ROM(0xF0H)和告警搜索(0xECH)命令；存儲器操作命令為：寫暫存存儲器(0x4EH)、讀暫存存儲器(0xBEH)、復(fù)制暫存存儲器(0x48H)、溫度變換(0x44H)、重新調(diào)出EERAM(0xB8H)以及讀電源供電方式(0xB4H)命令。其對時序及電特性參數(shù)要求較高，必須嚴(yán)格按照它的時序要求去操作。DS18B20的數(shù)據(jù)讀寫由測溫分機來完成，包括初始化、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件采用模塊化程序設(shè)計，主從式結(jié)構(gòu)通信方式。規(guī)定總線上有一個測溫主機和64臺分機，分機地址唯一。初始化完成后各分機均處于監(jiān)聽狀態(tài)，采用中斷方式工作，測溫分機接受上位機命令，向DS18B20發(fā)出地址匹配命令幀，進入等待狀態(tài)，每一幀數(shù)據(jù)位都對應(yīng)著不同意義，若地址匹配成功則進行響應(yīng)分機，否則繼續(xù)等待，直到等待超時而重發(fā)命令。溫度采集模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集工作。當(dāng)緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)時產(chǎn)生中斷，程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)子程序入口，中斷子程序如下：C程序voidSerialInterrupt()interrupt4//中斷服務(wù)子程序{loop0:if(RI);SlaveNo=SBUF;RI=0;while(!RI);//等待下一個命令loop1:RI=0;SensorNo=SBUF;if(SlaveNo==0x81&SensorNo<0x80)//判別數(shù)據(jù)是否合法{while(1){Gettemp(SensorNo);if(RI)gotoloop1;}}elsegotoloop0;}//否則繼續(xù)等待3.2DS18B20的時延及讀寫時序問題為保證DS18B20的嚴(yán)格I/O時序，需要作較精確的延時。在DS18B20的操作中，短時間延時是指10us以下的延時，在匯編語言下采用若干個NOP指令即可。因C51編譯器提供了若干內(nèi)部函數(shù)，（_nop_()函數(shù)為其中之一）其編譯結(jié)果就是在對應(yīng)位置嵌入一個nop匯編指令，所以短時間延時可利用_nop_()函數(shù)實現(xiàn)。較長時間延時指10us以上的延時。在DS18B20操作中，用到的較長時間延時有15us、90us、270us、540us等。因這些延時均為15us的整數(shù)倍，可編寫一個Delayl5(n)函數(shù)，該函數(shù)可實現(xiàn)約15us×n的延時。DS18B20的初始化包括測溫分機發(fā)送的復(fù)位脈沖和其向測溫分機返回的存在脈沖?？偩€在開始時刻發(fā)出一個最短為480us的低電平復(fù)位脈沖，接著在該時刻釋放總線并進入接收狀態(tài)，DS18B20在接收到總線的電平上升沿，等待15—60us后在下一時刻發(fā)出60—240us時延的低電平存在脈沖信號，表明器件已接在總線上。時序如圖4所示。圖4初始化圖當(dāng)總線于該時刻從高電平拉至低電平時，就產(chǎn)生“寫”的時間間隙。從該時刻開始15us之內(nèi)，應(yīng)將所需寫的位送到總線上，DS18B20在該時刻后的15—45us期間內(nèi)對總線采樣，低電平寫入0，高電平寫入1。連續(xù)寫兩位之間的間隙應(yīng)大于1us。寫時序如圖5所示。圖5讀寫時序圖起始時刻將總線從高電平拉至低電平，持續(xù)15us之后將總線釋放，就產(chǎn)生讀時間間隙。測溫分機必須在該時刻之后的15us之內(nèi)完成讀總線狀態(tài)，并在45us內(nèi)釋放總線，連續(xù)讀兩位之間的間隙應(yīng)大于1us。讀時序如圖5所示。4總結(jié)本文論述了以DS18B20為傳感器，AT89C51單片機為控制核心組成的遠程糧倉溫控系統(tǒng)。由于DS18B20采用數(shù)字單總線技術(shù)，使得系統(tǒng)電路簡單，易于擴展，加上總線數(shù)字化，使得系統(tǒng)的抗干擾性能好，可靠性高，測溫范圍比較寬(-55～125℃)，與傳統(tǒng)的溫控系統(tǒng)相比還具有較高的性價比。此外，系統(tǒng)的應(yīng)用范圍不僅僅局限于糧倉領(lǐng)域，稍作改動還可作為其它自控領(lǐng)域的解決方案，如煙葉烘烤箱控制系統(tǒng)等。本文作者創(chuàng)新觀點：采用新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20，并將其與51單片機、RS-485總線技術(shù)有機的結(jié)合在一起，組成抗干擾性能較強的溫控系統(tǒng)。系統(tǒng)具有較高的性價比，已成功應(yīng)用于許昌、尉氏等中型糧庫中。該系統(tǒng)避免了因溫度過高而導(dǎo)致大量糧食發(fā)霉變質(zhì)所造成的損失，對于中型糧庫可產(chǎn)生經(jīng)濟效益百萬元以上，在糧食儲藏技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣闊的市場前景。用FPGA實現(xiàn)對DS18B20溫度傳感器控制l引言DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，采用3引腳T0-92型小體積封裝；溫度測量范圍為-55℃～+125~C，可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達0．0625一線式(1-WIRE)串行總線是利用1條信號線就可以與總線上若干器件進行通信。具體應(yīng)用中可以利用微處理器的I/O端口對DS18B20直接進行通信，也可以通過現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等可編程邏輯器件(PLD)實現(xiàn)對1-WIRE器件的通信。本文介紹利用ACTEL公司的ProASICplus系列FPGA實現(xiàn)與DS18B20的通信功能。FPGA可以將讀出DS18B20的48位ID號和12位溫度測量結(jié)果保存在內(nèi)部寄存器中，微處理器可以隨時快速地從FPGA寄存器中讀取這些信息。一般在使用DS18B20時往往采用微處理器的I/O端口實現(xiàn)與該器件的通信，這種方法雖然比較容易和方便，但是，因為DS18B20的一線式串行總線對時序要求比較嚴(yán)格，因此，為了保證與DS18B20的通信可靠性，微處理器與DS18B20通信時需要采用關(guān)閉中斷的辦法，以防止操作時序被中斷服務(wù)破壞。利用FPGA實現(xiàn)與。DS18B20通信不存在被迫關(guān)閉中斷的情況，可以滿足對實時性要求嚴(yán)格的應(yīng)用要求。2ProASICplus系列FPGA簡介ProASICplus系列FPGA是ACTEL公司推出的基于Flash開關(guān)編程技術(shù)的現(xiàn)場可編程門陣列，包括從7．5萬門的APA075型到100萬門的APAl000型，具有高密度、低功耗、非易失、含有嵌入式RAM及可重復(fù)編程等特點。因為ProASICplus系列FPGA基于Flash技術(shù)，利用Flash開關(guān)保存內(nèi)部邏輯，因此不需要另外的器件。由于不需要上電配置過程，因此具備上電就立即工作的特點。不用配置器件，系統(tǒng)的保密性提高。筆者在電力監(jiān)控的產(chǎn)品中利用APA150型FPGA實現(xiàn)了邏輯控制、A/D采樣控制和FIFO存儲等功能，并利用剩余的資源實現(xiàn)了DS18B20的通信功能。APA150在整個系統(tǒng)中充當(dāng)協(xié)處理器，使主CPU從繁重的實時處理中解脫出來。3DS18B20簡介3．1內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由以下幾部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH(溫度高)和TL(溫度低)、配置寄存器、暫存寄存器(SCRATCHPAD)、存儲器控制邏輯。DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端。ROM中的64(8位產(chǎn)品家族編號、48位ID號、8位CRC)位序列號是出廠前刻好的，這64位序列號具有惟一性，每個DS18B20的64位序列號均不相同。8位CRC生成器可以完成通信時的校驗。暫存寄存器有9個字節(jié)，包含溫度測量結(jié)果、溫度報警寄存器、CRC校驗碼等內(nèi)容。3．2操作步驟對DS18B20的操作分為3個步驟：初始化、ROM命令和DS18B20功能命令。3．2．1初始化FPGA要與DS18B20通信，首先必須完成初始化。FPGA產(chǎn)生復(fù)位信號，DS18B20返回響應(yīng)脈沖。3．2．2ROM命令該步驟完成FPGA與總線上的某一具體DS18B20建立聯(lián)系。ROM命令有搜尋ROM(SEARCHROM)、讀ROM(READROM)、匹配ROM(MATCHROM)、忽略ROM(SKIPROM)、報警查找等命令(ALARMSEARCH)。這里，F(xiàn)PGA只連接1個DS18B20，因此只使用讀ROM命令，來讀取DS18B20的48位ID號。3．2．3DS18B20功能命令FPGA在該步驟中完成溫度轉(zhuǎn)換(CONVERTT)、寫暫存寄存器(WRITESCRATCHPAD)、讀暫存寄存器(READSCRATCHPAD)、拷貝暫存寄存器(COPYSCRATCHPAD)、裝載暫存器寄存器(RECALLE2)、讀供電模式命令(READPOWERSUPPLY)。文中不用溫度報警功能，因此在本步驟中只需完成溫度轉(zhuǎn)換，然后通過讀暫存寄存器命令完成溫度轉(zhuǎn)化的結(jié)果。3．3操作時序DS18B20的一線式操作時序如圖2所示。從時序圖中可以看出，對DS18B20的操作時序要求比較嚴(yán)格。利用FPGA可以實現(xiàn)這些操作時序。4FPGA與DS18B20的通信4．1DS18B20的操作模塊FPGA需要完成DS18B20的初始化、讀取DS18B20的48位ID號、啟動DS18B20溫度轉(zhuǎn)換、讀取溫度轉(zhuǎn)化結(jié)果。讀取48位ID號和讀取溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果過程中，F(xiàn)PGA還要實現(xiàn)CRC校驗碼的計算，保證通信數(shù)據(jù)的可靠性。以上操作反復(fù)進行，可以用狀態(tài)機來實現(xiàn)。狀態(tài)機的各種狀態(tài)如下：RESET1：對DS18B20進行第一次復(fù)位，然后進入DELAY狀態(tài)，等待800μs后，進入CMD33狀態(tài)。CMD33：對DS18B20發(fā)出0×33命令，讀取48位ID值。GET_ID：從DS18B20中讀取48位ID值。RESET2：對DS18B20進行第二次復(fù)位，然后進入DELAY狀態(tài)等待800μs后，進入CMDCC狀態(tài)。CMDCC：向DS18B20發(fā)出忽略ROM命令，為進入下一狀態(tài)作準(zhǔn)備。CMD44：向DS18B20發(fā)出啟動溫度轉(zhuǎn)換命令，然后進入DELAY狀態(tài)等待900ms后進入下一狀態(tài)。RESET3：對DS18B20進行第三次復(fù)位。CMDCC2：向DS18B20發(fā)出忽略ROM命令，為了進入下一狀態(tài)作準(zhǔn)備。GET_TEMP：從DS18B20中讀取溫度測量數(shù)值。DELAY：等待狀態(tài)。WRITE_BIT：向DS18B20中寫入數(shù)據(jù)位狀態(tài)。READ_BIT：從DS18B20中讀取數(shù)據(jù)位狀態(tài)。在該狀態(tài)中每讀取1位數(shù)據(jù)，同時完成該數(shù)據(jù)位的CRC校驗計算。所有數(shù)據(jù)都讀取后，還要讀取8位CRC校驗位。這8位校驗位也經(jīng)過CRC校驗計算，如果通信沒有錯誤，總的CRC校驗結(jié)果應(yīng)該是0。這時可將通信正確的數(shù)據(jù)保存到id和temp_data寄存器中。設(shè)計中采用Verilog語言建立DS18B20操作模塊”DS18B20_PROC”。在該模塊中實現(xiàn)以上的狀態(tài)機功能。該模塊的定義為moduleDS18B20PROC(sysclk，reset，dq_pim，id，temp_data，dq_ctl)。圖3示出是該模塊的仿真波形。從仿真波形可以看出，系統(tǒng)上電后的10ms左右，F(xiàn)PGA可以讀出DS18B20的48位ID值，這樣，主CPU在系統(tǒng)復(fù)位后很短的時間內(nèi)就可以讀取ID值，進行相應(yīng)的處理。4．2FPGA與CPU的接口在FPGA中，要實現(xiàn)對DS18B20的通信處理，主模塊要實現(xiàn)對DS18B20_PROC模塊的調(diào)用及建立與CPU之間的接口。與CPU之間的接口通過建立若干寄存器實現(xiàn)。溫度測量值和48位ID可以用4個16位寄存器保存。CPU通過讀取這些寄存器可以獲得溫度測量數(shù)值和48位ID值。CPU、FPGA及DS18B20的連接原理如圖4所示。5結(jié)束語在系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA可以分擔(dān)許多主處理器的工作，提高整體實時性，降低CPU處理的嚴(yán)格實時約束，從而降低CPU軟件處理的難度。同時，由于ACTEL公司的ProASICplus系列FPGA的保密特性，可以增強產(chǎn)品知識產(chǎn)權(quán)的保護。本設(shè)計應(yīng)用在電力監(jiān)控產(chǎn)品中。測量出的裝置內(nèi)部溫度用于電量測量精度補償和報警，對保證產(chǎn)品測量精度和可靠運行具有重要意義。48位ID值用于產(chǎn)品的惟一編碼標(biāo)識和以太網(wǎng)MAC地址，便于產(chǎn)品生產(chǎn)、維護和管理。采用AT89C2051單片機的的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計目前，國內(nèi)大中型庫房在倉儲管理中由于技術(shù)和資金上的原因，多數(shù)僅限于只對溫度進行監(jiān)測，當(dāng)溫度超標(biāo)時進行強制通風(fēng)和翻倉，即使如此，處理不及時或因設(shè)備人力條件有限仍會造成大量損失。實現(xiàn)庫房儲藏物的溫升主要是由于濕度引起的，庫房儲藏物本身的水分過高或連續(xù)的高濕天氣將導(dǎo)致儲藏物新陳代謝加快而放出熱量，放熱引起的溫升又使代謝進一步加劇以至發(fā)霉變質(zhì)。這種惡性循環(huán)一旦形成很難進行有效控制。因此，庫房在進行溫度監(jiān)測的同時，必須重視對空氣濕度的檢測，以利于提前采取有效措施控制庫房儲藏物升溫而霉變。本文所介紹的溫濕度控制系統(tǒng)以AT89C2051單片機為控制核心，結(jié)合傳感器、通訊和數(shù)字電子電路技術(shù)，實現(xiàn)了溫度和濕度檢測與庫房溫度和濕度的有效控制，降低經(jīng)濟損失和勞動強度。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)應(yīng)用戶要求對若干個地理位置分散的庫房的溫濕度進行實時的監(jiān)測與控制，為了適應(yīng)對多個測控點的*與管理，經(jīng)分析采用了分布式系統(tǒng)的控制方式，即在每個測控點配置能獨立工作的從機，多個從機由1個上位機進行*管理，上下采用主從式*管理形式，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)的各個部分功能和關(guān)系如下：·主機為管理機，完成參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲、處理及管理功能?！臋C為控制機，采用單片機2051，直接實現(xiàn)各個模塊的控制功能，并能在主機關(guān)機的條件下實現(xiàn)所有的控制功能?！ねㄓ嵔涌趯崿F(xiàn)RS232信號和RS485信號的轉(zhuǎn)換，主機通過其向從機發(fā)送控制參數(shù)，從機將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)通過其傳給主機?！?shù)據(jù)采集實現(xiàn)對傳感器及運行設(shè)備的檢測?！た刂破骷捌湓O(shè)備根據(jù)系統(tǒng)輸出的信號對現(xiàn)場設(shè)備進行控制?！ぽ斎胼敵霾糠职ㄝ斎肽K和輸出模塊，輸入模塊將采集的信號轉(zhuǎn)換后輸入到從機，輸出模塊將系統(tǒng)的控制信號輸出到控制器及其設(shè)備。系統(tǒng)以溫濕度*為核心，溫濕度參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)由主機根據(jù)用戶要求定時向從機查詢，各控制模塊的設(shè)置參數(shù)修改時，將新的參數(shù)發(fā)送到從機。主機可以對從機進行參數(shù)設(shè)置及控制，從機也可以獨立工作。從機通過數(shù)據(jù)采集裝置不間斷地采集溫濕度數(shù)據(jù)，根據(jù)控制模塊的設(shè)置參數(shù)做出控制決策，驅(qū)動設(shè)備運行，并隨時準(zhǔn)備接受主機的指令，當(dāng)受到詢問時，將庫房的各項數(shù)據(jù)編碼通過串行通信方式傳輸?shù)街鳈C。主機接收到數(shù)據(jù)后，進行數(shù)據(jù)處理，在*界面上顯示當(dāng)前的狀態(tài)信息，并將此信息實時地存儲到數(shù)據(jù)庫中，為用戶維護和管理準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)可以進行查詢，也可以將一段時期的數(shù)據(jù)信息匯集成報表，報表包括各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)，還可以將數(shù)據(jù)處理繪制成圖形曲線，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析與管理。系統(tǒng)硬件設(shè)計控制系統(tǒng)的主機采用一般的PC(64M以上即可)，就完全可以滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理、運行速度的要求。從機部分以2051單片機為核心，外接數(shù)據(jù)采集輸入電路、輸出電路、狀態(tài)監(jiān)測電路等部分組成。本系統(tǒng)對多個測控點進行*，1臺主機與多臺從機實現(xiàn)主從式通信，通過通訊接口機實現(xiàn)RS485標(biāo)準(zhǔn)總線通訊，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測是由各類傳感器來承擔(dān)，圖2所示為單片機控制平臺1系統(tǒng)原理圖。此控制平臺主要實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，并將采集數(shù)據(jù)處理、存儲、發(fā)送給主機。2051是控制平臺的核心，溫濕度數(shù)據(jù)的采集通過多路傳感器獲得，采集的信號經(jīng)ADS1286實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。為有效控制多路傳感器，在系統(tǒng)設(shè)計中使用4051實現(xiàn)擴展，使控制平臺可以控制多路傳感器，采集的數(shù)據(jù)存放于24LC04。在控制平臺的驅(qū)動上，使用CMOS管1120提高2051的驅(qū)動能力，使控制平臺每路可以控制多個傳感器(主要是提高控制平臺對18B20、溫濕度采集器的驅(qū)動能力)。在與主機通訊時，為達到電平一致，控制平臺通過RS485芯片實現(xiàn)2051的引腳RXD、TXD的TTL電平與RS485的引腳A、B的485電平之間的轉(zhuǎn)換。把主機通過通訊接口送來的RS485標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換為TTL電平傳送給2051，把2051送出的TTL電平轉(zhuǎn)換成RS485標(biāo)準(zhǔn)電平通過通訊接口傳送給主機。圖3所示為單片機控制平臺2接口電路，主要實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備(現(xiàn)場設(shè)備主要指通用空調(diào)、加/除濕機等)的控制，并將設(shè)備狀態(tài)情況發(fā)送給主機。該控制平臺的主要部分如下：·2051單片機2051是控制平臺的核心?！?4LC16存儲器擴展24LC16用于存放現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)?！みb控控制平臺通過HS0038和紅外發(fā)光管實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遙控?？筛鶕?jù)現(xiàn)場設(shè)備的不同，選用HS0038或紅外發(fā)光管遙控現(xiàn)場設(shè)備?！S232通訊控制平臺把80C196的串口引腳RXD、TXD和GND接到光電耦合電路，把80C196串行口輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232標(biāo)準(zhǔn)電平，把其它微機送來的RS232標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換為TTL電平給80C196，并實現(xiàn)RS232電平與TTL電平的隔離，在實現(xiàn)RS232電平與TTL電平轉(zhuǎn)換的同時保護計算機串口?！S485通訊控制平臺通過RS485芯片實現(xiàn)2051的引腳RXD、TXD的TTL電平與RS485的引腳A、B的485電平之間的轉(zhuǎn)換。把主機通過通訊接口機送來的RS485標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換為TTL電平傳送給2051，把2051送出的TTL電平轉(zhuǎn)換成RS485標(biāo)準(zhǔn)電平通過通訊接口機傳送給主機。系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件系統(tǒng)由兩個相對獨立的上位機軟件和下位機軟件部分組成，采用基于Smith-Fuzzy控制器的糧庫溫濕度測控算法，上位機*軟件模塊結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。圖4上位機軟件模塊結(jié)構(gòu)圖上位機*軟件主要實現(xiàn)以下功能：·串行通信：完成上位機的通信配置，實現(xiàn)上位機與下位機之間通信。·數(shù)據(jù)顯示：提供三維立體圖、曲線走勢圖和表格三種方式顯示?！?shù)據(jù)存儲：對實時數(shù)據(jù)(包括最大值、最小值、平均值)按用戶要求存儲到數(shù)據(jù)庫的一張歷史數(shù)據(jù)表中;也可導(dǎo)出數(shù)據(jù)到文件，以文本方式保存到一個文本文件中?！?shù)據(jù)查詢：允許用戶根據(jù)情況對實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進行查詢或進行走勢曲線分析。·數(shù)據(jù)打?。焊鶕?jù)用戶要求，以表格方式打印實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，亦可打印走勢曲線圖。·異常報警：當(dāng)實時溫濕度數(shù)據(jù)超越設(shè)定的上下限溫濕度數(shù)值時，報警鈴響?！は到y(tǒng)設(shè)置：為保證用戶在任何情況下，都能良好地運行，允許用戶對系統(tǒng)的測量時間間隔、溫濕度上下限、存盤時間間隔、登錄用戶名、口令等參數(shù)進行設(shè)置。系統(tǒng)的下位機主控模塊通過*模塊、人機交互模塊和通信模塊來完成實時*與管理任務(wù)，并且所有工作又分解在報警處理、控制決策、信息顯示、命令處理、參數(shù)設(shè)置和信息輸出子模塊來運行。下位機應(yīng)用軟件包括主程序、數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、發(fā)送子程序和顯示子程序等五個主要模塊。結(jié)語庫房溫濕度控制系統(tǒng)，采用數(shù)字式的溫度傳感器和單片機，實現(xiàn)了對庫房內(nèi)溫濕度的自動測量和調(diào)節(jié)，AT89C2051單片機因其指令系統(tǒng)豐富、小巧、低價、靈活易擴展等獨特的優(yōu)點，在所設(shè)計的庫房溫濕度控制系統(tǒng)中使整個系統(tǒng)的性價比得以大幅度的提高。本文所介紹的系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在糧庫、食品庫、蔬菜冷藏庫、檔案庫等行業(yè)中，系統(tǒng)運行良好，穩(wěn)定可靠，受到用戶的一致好評。1引言單線數(shù)字溫度傳感器(例如DS18B20)因其體積小、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點得到越來越廣泛的應(yīng)用。DS18B20是美國Dallas半導(dǎo)體公司研制的一款單總線可編程智能溫度傳感器。它將A/D轉(zhuǎn)換器、寄存器、接口電路集成在一個芯片中，可以直接輸出數(shù)字信號。與單片機的接口電路也很簡單，具有控制功能強、傳輸距離遠、抗干擾能力強等特點，非常適用于微型、低功耗的溫度測量器件。2DS18B20的性能特點DS18B20在-10℃～+85℃范圍內(nèi)．可確保測量誤差不超過±0.5℃；在-55℃～+125DS18B20內(nèi)置64位經(jīng)過激光修正的ROM．出廠前作為唯一的產(chǎn)品序號存入ROM中。構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時，允許在單總線上掛接多個DS18B20，理論上可掛接264個。DS18B20可分別設(shè)定各路溫度的上、下限并寫入RAM中．并能迅速識別出溫度越限的器件。采用Dallas公司獨特的“單總線(1-Wire)”專有技術(shù)，通過串行口(I/O)直接輸出所測溫度值。內(nèi)含寄生電源。既可由單總線供電，亦可采用外部5V電源供電。3系統(tǒng)簡介KJ05溫度傳感器系統(tǒng)包括：單總線DS18B20溫度傳感器。ATmega8單片機及其接口電路構(gòu)成的溫度數(shù)據(jù)采集模塊；由數(shù)碼管，鍵盤和遙控電路構(gòu)成友好的人機界面；報警燈和報警蜂鳴器電路，以及標(biāo)準(zhǔn)的4mA～20mA電流輸出模塊。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4利用測溫原理降低非線性誤差首先．由于DS18B20的分辨率為9～12位可編程，為了得到較高精度的溫度，可采用l2位模式，理論上最小溫度分辨率為0.0625℃．但由于受各種因素影響，DS18B20測量溫度的分辨率真實值只有0.5℃圖2DSI8B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖圖2中，高溫度系數(shù)振蕩器確定一個門控周期，然后在此門控周期內(nèi)通過對低溫度系數(shù)振蕩器的時鐘個數(shù)進行計數(shù)便可測量溫度。在計數(shù)器和溫度寄存器內(nèi)均預(yù)置了對應(yīng)于-55℃的初值，如果在門控周期結(jié)束前，計數(shù)器的值沒有減到零，就表明當(dāng)前測量溫度高于-55利用下式可計算出高分辨率的溫度值：T=temp_read-0.25+(count-per_degree-count_remain)/count_per_degree其中，temp_read：DS18B20中讀出的溫度讀數(shù)；count_per_degree：每攝氏度的計數(shù)值；countremain：門控周期結(jié)束時計數(shù)器中的余數(shù)。為了提高溫度分辨率，必須從DS18B20中讀出count_per_degree和count_remain．這兩個值存儲在便箋RAM的第6、7個字節(jié)中。從DS18B20中讀出count_per_degree和count_remain的C語言程序如下：voidreadtm{unsignedchartmp；reset()；/*復(fù)位DS18B20*/sendcmd()；/*發(fā)讀DS18B20RAM命令*/templ=read_tmp()；/*讀溫度低字節(jié)*/temph=read_tmp()；/讀溫度高字節(jié)/tmp=read_tmp()；tmp=read_tmp()；tmp=read_tmp()；Count_remain=read_tmp()；Count_per_degree=read_tmp()；}RS232接口轉(zhuǎn)USB接口的通信方法摘要：USB通用串行總線是計算機外設(shè)接口的發(fā)展趨勢，將逐漸取代PC機上的RS232協(xié)議串口，因此很多傳統(tǒng)的RS232接口設(shè)備都將面臨一個向USB接口轉(zhuǎn)換的問題。本文以IC卡門禁考勤系統(tǒng)為例，提出一種方案，使傳統(tǒng)的RS232接口轉(zhuǎn)化為USB接口后直接通過USB總線接入PC，同時使IC卡門禁考勤設(shè)備增加了USB總線具有的熱插拔、自動配置和智能電源管理等功能；著重剖析USB通信內(nèi)核，探討系統(tǒng)軟硬件設(shè)計方案。關(guān)鍵詞：USB終端人機接口設(shè)備（HID）列舉引言USB作為一種新的PC機互連協(xié)議，使外設(shè)到計算機的連接更加高效、便利。這種接口適合于多種設(shè)備，不僅具有快速、即插即用、支持熱插拔的特點，還能同時連接多達127個設(shè)備，解決了如資源沖突、中斷請求（IRQs）和直接數(shù)據(jù)通道（DMAs）等問題。因此,越來越多的開發(fā)者欲在自己的產(chǎn)品中使用這種標(biāo)準(zhǔn)接口。而RS232是單個設(shè)備接入計算機時，常采用的一種接入方式，其硬件實現(xiàn)簡單，因此在傳統(tǒng)的設(shè)備中有很多采用了這種通信方式。一般的IC卡門禁考勤系統(tǒng)也使用RS232接口與PC機通信。如果將USB技術(shù)應(yīng)用于IC卡門禁考勤系統(tǒng)與PC機之間的數(shù)據(jù)通信，這樣，不僅能使IC卡門禁考勤設(shè)備具備USB通信的諸多優(yōu)點，而且對PC機而言還可以節(jié)余1個RS232串口為其它通信所用。1USB系統(tǒng)概述USB規(guī)范描述了總線特性、協(xié)議定義、編程接口以及其它設(shè)計和構(gòu)建系統(tǒng)時所要求的特性。USB是一種主從總線，工作時USB主機處于主模式，設(shè)備處于從模式。USB系統(tǒng)所需要的唯一的系統(tǒng)資源是，USB系統(tǒng)軟件所使用的內(nèi)存空間、USB主控制器所使用的內(nèi)存地址空間（I/O地址空間）和中斷請求（IRQ）線。USB設(shè)備可以是功能性的，如顯示器、鼠標(biāo)或者集線器之類。它們可以作低速或者高速設(shè)備實現(xiàn)。低速設(shè)備最大速率限制在1.5Mb/s，每一個設(shè)備有一些專有寄存器，也就是端點（endpoint）。在進行數(shù)據(jù)交換時，可以通過設(shè)備驅(qū)動間接訪問它。每一個端點支持幾種特殊的傳輸類型，并且有一個唯一的地址和傳輸方向。不同的是端點0僅用作控制傳輸，并且其傳輸可以是雙向的。系統(tǒng)上電后，USB主機負(fù)責(zé)檢測設(shè)備的連接與拆除、初始化設(shè)備的列舉過程，并根據(jù)設(shè)備描述表安裝設(shè)備驅(qū)動后自動重新配置系統(tǒng)，收集每個設(shè)備的狀態(tài)信息。設(shè)備描述表標(biāo)識了設(shè)備的屬性、特征并描述了設(shè)備的通信要求。USB主機根據(jù)這些信息配置設(shè)備、查找驅(qū)動，并且與設(shè)備通信。典型的USB數(shù)據(jù)傳輸是由設(shè)備驅(qū)動開始的，當(dāng)它需要與設(shè)備通信時，設(shè)備驅(qū)動提供內(nèi)存緩沖區(qū)，用來存放設(shè)備收到或者即將發(fā)送的數(shù)據(jù)。USB驅(qū)動提供USB設(shè)備驅(qū)動和USB主控制器之間的接口，并將傳輸請求轉(zhuǎn)化為USB事務(wù)，轉(zhuǎn)化時需要與帶寬要求及協(xié)議結(jié)構(gòu)保持一致。某些傳輸是由大塊數(shù)據(jù)構(gòu)成的，這時需要先將它劃分為幾個事物再進行傳輸。具有相似功能的設(shè)備可以組成一類，這樣便于分享共有的特性和使用共同的設(shè)備驅(qū)動程序。每個類可以定義其自己的描述符，如：HID類描述符和Report描述符。HID類是由人控制計算機系統(tǒng)的設(shè)備組成的，它定義了一個描述HID設(shè)備的結(jié)構(gòu)，并且表明了設(shè)備的通信要求。HID設(shè)備描述符必須支持端點輸入中斷，固件也必須包括一個報告描述符，表明接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的格式。在IC卡門禁考勤系統(tǒng)引入RS232到USB的接口轉(zhuǎn)換模塊后，從系統(tǒng)所具有的特性來看，應(yīng)該屬于HID設(shè)備。因此，兩種特殊的HID類請求必須被支持：SetReport和GetReport。這些請求使設(shè)備能接收和發(fā)送一般的設(shè)備信息給主機。在沒有中斷輸出終端時，SetReport是主機發(fā)送數(shù)據(jù)給HID設(shè)備的唯一方式。2系統(tǒng)要求為了實現(xiàn)IC卡門禁考勤系統(tǒng)中RS232-USB的接口轉(zhuǎn)換，需要1臺支持USB的主機，同時還要提供主機上用于與外設(shè)通信的驅(qū)動，一般由操作系統(tǒng)提供。此外，還需開發(fā)在主機上執(zhí)行的客戶端應(yīng)用程序。在設(shè)備端，需要提供具有USB接口的主控制器芯片，以及編寫主控制器上執(zhí)行的USB通信代碼和用于執(zhí)行外設(shè)功能的相關(guān)代碼。2.1主機要求主機必須能夠通過設(shè)備驅(qū)動接收USB數(shù)據(jù)，并且使這些數(shù)據(jù)對處理這些請求的應(yīng)用程序有效。在主機中必須有一個驅(qū)動負(fù)責(zé)處理USB傳輸、辨識設(shè)備、向USB設(shè)備收發(fā)數(shù)據(jù)；同時，還需要有一個設(shè)備驅(qū)動-虛擬化串行口，仿效真實的串口。這個驅(qū)動必須能夠像真實的串口接收和發(fā)送USB數(shù)據(jù)。從應(yīng)用的觀點，設(shè)備驅(qū)動必須能收發(fā)數(shù)據(jù)，可以通過使用一個虛擬化的串口或通過轉(zhuǎn)化為USB數(shù)據(jù)實現(xiàn)。微軟提供了一個叫作USBPOS的設(shè)備驅(qū)動，它允許應(yīng)用程序訪問USB設(shè)備時，好像它們連接到標(biāo)準(zhǔn)串口上一樣。系統(tǒng)大致結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。2.2設(shè)備要求在定義即將使用的微控制器時，必須說明一些通信要求，如：通信速率、頻率、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量等?？紤]到IC卡門禁考勤系統(tǒng)有效的通信速率，可以把轉(zhuǎn)換器作為一個低速的設(shè)備使用，低速設(shè)備通信速度可以在10~100Kb/s的范圍變化?？紤]到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和傳輸?shù)念l率，此系統(tǒng)中使用中斷的傳輸類型。中斷傳輸可以在2個方向進行，但不能同時進行,這種類型的傳輸要求在規(guī)定的時間里完成相當(dāng)大數(shù)據(jù)量的傳輸任務(wù)。對于轉(zhuǎn)換模塊，它可以用于PC機的數(shù)據(jù)收發(fā)，操作系統(tǒng)提供了HID驅(qū)動，允許使用中斷傳輸模式。對于低速設(shè)備的一個事務(wù)，中斷傳輸最大的包容量是8字節(jié)，如果需要發(fā)送大量的數(shù)據(jù)，則必須把它分割為很多事務(wù)。轉(zhuǎn)換模塊要定義的另一個特性是所需端點數(shù)。如上所述，端點是微控制器在USB通信過程中所用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。此系統(tǒng)中，該轉(zhuǎn)換器定義了2個端點：一個端點（端點0）用來控制傳輸，另一個端點是中斷輸入端點，定義為發(fā)數(shù)據(jù)給PC機。根據(jù)以上要求，通過研究比較現(xiàn)有的微控制器，考慮到如內(nèi)存空間、價格和開發(fā)包等因素，我們選用Cypress家族的一種8位RISC微控制器CY7C634XX/5XX。它使用哈佛總線結(jié)構(gòu)，是對較高I/O要求的低速應(yīng)用設(shè)備的低價解決方案。圖2為IC卡門禁考勤系統(tǒng)USB通信實現(xiàn)硬件方框原理圖。3軟件設(shè)計和執(zhí)行系統(tǒng)軟件由6部分組成：定義描述符、設(shè)備檢測和列舉、端點中斷服務(wù)程序、USB數(shù)據(jù)交換模塊、串行口數(shù)據(jù)交換模塊、USB/Serial模塊接口。下面簡要描述其中部分模塊程序的功能和實現(xiàn)思想。3.1描述符定義描述符是數(shù)據(jù)結(jié)果或信息的格式化塊,它可以使主機知道這個設(shè)備。每個描述符包含了這個設(shè)備整體的信息或者某個元素的信息。所有的USB外設(shè)必須響應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)的USB描述符的請求。該系統(tǒng)中使用了1個接口和2個終端(控制和中斷輸入)。由于受Win98的限制還不能使用中斷輸出終端,因此為了解決這個問題，我們通過在端點0中使用SetReport傳輸PC機欲送往IC卡門禁考勤設(shè)備的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收是在OutputReports中完成的。它根據(jù)送往IC卡門禁考勤設(shè)備最大的數(shù)據(jù)量，系統(tǒng)定義為16K個8位域。發(fā)送數(shù)據(jù)給主機是在輸入報告中完成的，它是8K個8位域。3.2設(shè)備檢測和列舉當(dāng)1個USB人機接口類（HID）設(shè)備第一次連接到總線，它將被總線供電但仍然非功能性等待1個總線復(fù)位。D-端的上拉電阻通知Hub連接上了新的設(shè)備，主機也同時知道了新連接的USB設(shè)備，并將它復(fù)位。緊跟輸入包之后，主機發(fā)送1個配置包，從缺省地址0處讀取設(shè)備描述符。讀到描述符后，主機將分配一個新的地址給設(shè)備，并繼續(xù)查詢關(guān)于設(shè)備描述、配置描述、人機報告描述的信息，設(shè)備將開始對新分配的地址作出反應(yīng)。根據(jù)從設(shè)備處返回的信息，主機知道了被設(shè)備支持的數(shù)據(jù)終端的數(shù)量，完成列舉過程。列舉結(jié)束后，Windows將把新的設(shè)備加入到控制面板的設(shè)備管理器中顯示。為此，在微控制器中必須寫入訪問描述符的代碼，這樣便于對主機在列舉設(shè)備時發(fā)送的請求作出有效的辨識和響應(yīng)。在設(shè)備方面需要創(chuàng)建一個INF文件，使Windows能夠辨識設(shè)備，并且為設(shè)備找到其驅(qū)動。由于操作系統(tǒng)提供了簡單的INF文件，因此，開發(fā)中只需要編寫寫入到微控制器中的程序。3.3數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程發(fā)送數(shù)據(jù)到門禁考勤系統(tǒng)是通過控制端點0中使用SetReport來完成的。主機先向門禁考勤系統(tǒng)請求發(fā)送數(shù)據(jù)，設(shè)備響應(yīng)請求后，主機便開始執(zhí)行。當(dāng)有數(shù)據(jù)到達設(shè)備的終端0時，將對設(shè)備產(chǎn)生一個中斷。此時，相應(yīng)的中斷服務(wù)程序便將數(shù)據(jù)復(fù)制到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。一旦進入端點0的中斷服務(wù)程序，所有的中斷必須關(guān)閉，確保能夠正確地復(fù)制數(shù)據(jù)。微處理器的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)編程為可以接收64個字節(jié)，這個值是存放在設(shè)置包的包頭請求信息中。從主機處接收到的最大包大小，是根據(jù)它將發(fā)送給門禁考勤系統(tǒng)的最大數(shù)據(jù)量來決定的。系統(tǒng)還使用了Put_command線程，通過1個I/O端口引腳，向門禁考勤系統(tǒng)串口發(fā)送數(shù)據(jù)。在執(zhí)行此線程時，根據(jù)串口通信協(xié)議插入了起始位、停止位以及相應(yīng)的延時。從門禁考勤系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的過程是利用端點1完成的。端點1配置為1個中斷輸入端點，當(dāng)有1個起始位到達引腳時，GPIO中斷必須打開，并關(guān)閉所有其它類型中斷。設(shè)計中通過使用1個Get_Serial線程來收集I/O引腳發(fā)出的串行數(shù)據(jù)，并把它存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。同時該線程負(fù)責(zé)檢驗接收到的起始位和停止位的正確性。當(dāng)收到8個字節(jié)時，將接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)復(fù)制到終端1的緩沖區(qū)，并且允許微處理器響應(yīng)中斷輸入請求?？紤]到一般串行口的有效波特率的范圍在300~19200bps，我們按處于最大波特率19200bps的情況來考慮,傳輸1個字符需要時間接近0.75ms；而1個輸入中斷大約每10ms送1個8字節(jié)的數(shù)據(jù)包,因此，設(shè)計1個128字節(jié)的快速數(shù)據(jù)緩沖區(qū)便可以保證不會丟失數(shù)據(jù)。RS232-USB接口轉(zhuǎn)換模塊用于改進我們的IC卡門禁考勤系統(tǒng)，使用效果良好。RS-232串口信號線接法一個完整的RS-232C接口有22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯插頭座（或者9芯插頭座）。25芯和9芯的主要信號線相同。以下的介紹是以25芯的RS-232C為例。1、主要信號線定義：引腳1：保護地；引腳2：發(fā)送數(shù)據(jù)TXD；引腳3：接收數(shù)據(jù)RXD；引腳4：請求發(fā)送RTS；引腳5：清除發(fā)送CTS；引腳6：數(shù)據(jù)設(shè)備就緒DSR；引腳7：信號地；引腳8：數(shù)據(jù)載波檢測DCD；引腳20：數(shù)據(jù)終端就緒DTR；2、電氣特性：數(shù)據(jù)傳輸速率最大可到20Kbps,最大距離僅15m。注：看了微軟的MSDN6.0，其WindowsAPI中關(guān)于串行通訊設(shè)備（不一定都是串口RS-232C或RS-422或RS-449）速率的設(shè)置，最大可支持到RS_256000，即256Kbps!也不知道到底是什么串行通訊設(shè)備？但不管怎樣，一般主機和單片機的串口通訊大多都在9600bps,可以滿足通訊需求。3、接口的典型應(yīng)用：大多數(shù)計算機應(yīng)用系統(tǒng)與智能單元之間只需使用3到5根信號線即可工作。這時，除了TXD、RXD以外，還需使用RTS、CTS、DCD、DTR、DSR等信號線。（當(dāng)然，在程序中也需要對相應(yīng)的信號線進行設(shè)置。）圖最簡單的RS232-C信號線接法以上接法，在設(shè)計程序時，直接進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送就可以了，不需要對信號線的狀態(tài)進行判斷或設(shè)置。（如果應(yīng)用的場合需要使用握手信號等，需要對相應(yīng)的信號線的狀態(tài)進行監(jiān)測或設(shè)置。SPMC65P2404A在智能測溫中的應(yīng)用本文簡要介紹了溫度傳感器DS18B20的特點，分析了智能測溫的應(yīng)用，設(shè)計了以凌陽SPMC65P2404A單片機為核心的溫度采集系統(tǒng)。1.1引言智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(cpu)、隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。1.2智能測溫應(yīng)用1.2.1智能測溫在農(nóng)業(yè)大棚溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用溫度的*和控制可以說是在現(xiàn)在農(nóng)業(yè)最常用的技術(shù)，目前農(nóng)村幾乎每家都有離房屋一定距離的室外育秧棚，但大部分使用的是普通溫度計，且溫度計智能放在育秧棚內(nèi)，棚內(nèi)有露水，不易看清溫度，需多次來回察看，很不方便，稍微不注意，便會出現(xiàn)溫度偏高，秧苗壞死的情況。隨著現(xiàn)在信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)的逐步改造的實現(xiàn)，能夠獨立工作的溫度檢測、顯示及報警系統(tǒng)，迫切需求于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)。1.2.2智能測溫在化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用在化工領(lǐng)域中，經(jīng)常需要檢測和控制反應(yīng)釜中的液體的溫度，使之能夠穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)。只有這樣才能得到可靠的試驗數(shù)據(jù)或者得到合格的產(chǎn)品，這就要求系統(tǒng)對溫度的檢測，具有足夠的精度和真實性，控制要有足夠的精度，并且盡可能具有較低的成本，這樣的產(chǎn)品才具有真實價值。本智能測溫恰具有這樣的優(yōu)勢，由于其可直接輸出數(shù)字量，不需要A/D轉(zhuǎn)換，與單片機接口容易，成為原來傳統(tǒng)使用的熱電偶、熱電阻理想的替代品。1.2.3智能測溫在糧庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用保證糧庫中儲藏糧食的安全，一個十分重要的條件就是要求糧食儲藏溫度保持在18℃～20℃之間。對于出現(xiàn)不正常升溫，要求能夠迅速的監(jiān)測到，并且報警，使工作人員可以馬上采取措施降溫，如打開通排風(fēng)設(shè)備等。本智能測溫系統(tǒng)，可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，測量溫度范圍為-55℃～+125℃，在-10℃～+851.2.4智能測溫在中央空調(diào)上的應(yīng)用隨著人們生活水平的提高，住房條件的改善，人們對空調(diào)的舒適性和空氣品質(zhì)的要求越來越高.分體式空調(diào)已不能滿足人們的要求，戶式中央空調(diào)得到了迅猛的發(fā)展.目前它的控制技術(shù)較多借鑒中央空調(diào)系統(tǒng)，靠設(shè)置機械溫控開關(guān)來實現(xiàn)房間的恒溫控制.這種控制方法，一方面操作不便，另一方面因溫度波動范圍大，影響人的舒適感，而且會造成一定的能量損耗.在我們設(shè)計的智能測溫系統(tǒng)中，測量精度高，熱慣性小，硬件連線簡單，可靠性強。另外，只能測溫系統(tǒng)還可廣泛應(yīng)用于火災(zāi)報警系統(tǒng)、土木工程、煤礦等農(nóng)業(yè)和工業(yè)的各個行業(yè)，應(yīng)用前景非常廣泛。1.4SPMC65P2404A芯片簡介1.5DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器由DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20型單線智能溫度傳感器,屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器,可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠等特點。DS18B20的性能特點：◆采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進制數(shù)，含符號位）◆測溫范圍為-55℃~~~+125℃，測量分辨率為◆內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器ROM◆適配各種單片機或系統(tǒng)機◆用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限◆內(nèi)含寄生電源。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM,溫度傳感器,非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL,高速暫存器。DS18B20的管腳排列如圖2所示。顯示器是人類與應(yīng)用設(shè)備溝通的重要界面，近年來，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，液晶顯示技術(shù)在實際生活中得到了廣泛應(yīng)用。液晶顯示模塊以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、模塊化以及接口電路簡單等諸多優(yōu)點在科研、生產(chǎn)和產(chǎn)品設(shè)計等領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。LM3033B系列液晶顯示模塊是深圳TOPWAY公司生產(chǎn)的中文顯示模塊中的一員。采用了臺灣的ST7920控制芯片，并提供了中文字庫，為中文顯示開發(fā)方面帶來了更多的方便。本文以LM3033B-0BR3為例介紹了12864點陣液晶顯示模塊的引腳、結(jié)構(gòu)、功能，詳述了與AT89S52單片機的硬件接口電路及有關(guān)軟件編程方法。1LM3033B-0BR3特點及操作1.1字符顯示每屏可顯示4行8列共32個16×16點陣的漢字，每個顯示RAM可顯示1個中文字符或2個16×8點陣全高ASCII碼字符，即每屏最多可實現(xiàn)32個中文字符或64個ASCII碼字符的顯示。內(nèi)部提供128×2字節(jié)的字符顯示RAM緩沖區(qū)(DDRAM)。字符顯示是通過將字符顯示編碼寫入該字符顯示RAM實現(xiàn)的。根據(jù)寫入內(nèi)容的不同，可分別在液晶屏上顯示CGROM(中文字庫)、HCGROM(ASCII碼字庫)及CGRAM(自定義字形)的內(nèi)容。三種不同字符/字型的選擇編碼范圍為：顯示自定義字型其代碼分別是0000H、0002H、0004H和0006H共4個，顯示半寬ASCII碼字符為02H～7FH，A1A0H～F7FFH顯示8192種GB2312中文字庫字形。字符顯示RAM在液晶模塊中的地址80H～9FH。字符顯示的RAM的地址與32個字符顯示區(qū)域有著一一對應(yīng)的關(guān)系，其對應(yīng)關(guān)系如表1所示。表1字符顯示的RAM地址與32個中文字符顯示區(qū)域的對應(yīng)關(guān)系、80H81H82H83H84H85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH.2圖形顯示繪圖顯示RAM提供64x32個位元組的記憶空間(由擴充指令設(shè)定繪圖RAM位址)，在更改繪圖RAM時，由擴充指令設(shè)定GDRAM位址先設(shè)置垂直位址，再設(shè)置水平位址(連續(xù)寫入兩個位元組的資料來完成垂直與水平的坐標(biāo)位址)，再寫入兩個8位的資料到繪圖RAM，而位址計數(shù)器(AC)會自動加一，整個寫入繪圖RAM的步驟如下：a.關(guān)閉繪圖顯示功能(在寫入繪圖RAM期間，繪圖顯示必須關(guān)閉);b.先將垂直的位元組(Y)寫入繪圖RAM位址;c.再將水平的位元組(X)寫入繪圖RAM位址;d.將D15～D8寫入到RAM中;e.將D7～D0寫入到RAM中。單片機與RS232串口通信C51程序/*************************************************************************/＃include"iom16v.h"＃include<macros.h>#definebaud9600//波特率#definefosc8000000//晶振8MHZ/*************************初始化函數(shù)**********************/voidUSART_Init(void){/*設(shè)置波特率*///UBRR=51;//UBRRH=(unsignedchar)(baud>>8);//UBRRL=(unsignedchar)(baud);UBRRL=(fosc/16/baud-1)%256;UBRRH=(fosc/16/baud-1)/256;/*接收器和發(fā)送器使能*/UCSRB=(1<<RXEN)|(1<<TXEN);/*設(shè)置數(shù)據(jù)幀格式*/UCsrc="/blog/(1<";<URSEL)|(1<<USBS)|(3<<UCSZ0);//8個數(shù)據(jù)位，2個停止位}/********************數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)（5～8位）*********************/voidUSAR