基于单总线的实时温度监控系统报告.docx
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基于单总线的实时温度监控系统报告
一:
选题意义-------------------------------------------------------------------------------------------
二:
硬件电路设计-----------------------------------------------------------------------------------
三:
软件设计-------------------------------------------------------------------------------------------
1设计窗体----------------------------------------------------------------------------------
2软件编程-----------------------------------------------------------------------------------
四:
元器件的选择----------------------------------------------------------------------------------
1主要元器件知识------------------------------------------------------------------------
2元件清单-------------------------------------------------------------------------------------
五:
编译代码-----------------------------------------------------------------------------------------
六:
实验结果-------------------------------------------------------------------------------------------
七:
学习心得-------------------------------------------------------------------------------------------
八:
参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------
1选题意义:
科学技术是第一生产力,科技使人们的生活更美好。
进入21世纪以来,科学技术不断地飞速发展,电子类技术更是不断地改变着人们的生活。
从常见的手机到翱翔在太空的宇宙卫星,各种电子类产品是现代人们必不可少的工具,渗透在人们的日常生活中。
本课程设计主要通过红外线感应开关的制作,深入浅出地学习其设计,工作原理以及其工作环境、效率等,为日后进一步学习和以后工作学习奠定基础。
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
3软件设计
3.1设计窗体
本次设计要求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。
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。
3.2软件编程
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4。
图4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。
4元器件的选择
4.1主要元器件知识
4.1.1DS18B20
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO-92小体积封装形式;温度测量范围为-55℃~+125℃,可编程为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7-1-2所示,DQ为数字信号输入/输出端;GND为电源地;VDD为外接供电电源输入端,在寄生电源接线方式时接地,见图6。
图5DS18B20的内部结构
图6DS18B20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=X8+X5+X4+1)。
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0191H,-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
MSBLSB
R1、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7(a)(b)(c)所示。
(a)初始化时序
(b)写时序
(c)读时序
图7DS18B20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8所示。
(a)寄生电源工作方式
(b)外接电源工作方式
图8DS18B20与微处理器的典型连接图
4.1.2DS2480B
1)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5VRS232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115.2kbps速率;
具有较强的总线驱动能力,通信距离可达300m;
可编程下拉摆率控制和有源上拉,工作范围5V,-40~+85℃,8引脚SOIC封装。
2)管脚图及引脚说明
图9DS2480B的封装和引脚
DS2480B为8脚贴片式封装,如图9所示。
引脚功能如表1所列
引脚号
引脚名称
引脚功能
1
GND
地线
2
1-W
单总线输入输出端
3
NC
悬空
4
VDD
4.5~5.5V电压
5
VPP
EPROM编程电压
6
POL
RXD/TXD选择端
7
TXD
发送端
8
RXD
接收端
表1引脚功能说明
DS2480B工作原理框图如图10所示。
图10DS2480B工作原理框图
3)DS2480B与RS232的接口技术:
DS2480B与RS232的接口如图11所示。
图11DS2480B与RS232的接口图
4.2元件清单
序号
元件
个数
1
PC机串行口UART/RS232
1个
2
转接桥DS2480B
1个
3
数字温度传感器DS18B20
1个
4
电容U07HF
1个
5
稳压管
2个
6
二极管M7
2个
7
电路板XF07
1个
表2元件清单
5编译代码
TEMPDL32:
ThisutilityusesTMEXtoviewareadthetemperaturefrom
aDS18B20.Itrequiresthe32-BitWindowsTMEXdrivers
tobepresent.
Compiler:
BorlandDelphi5.0
}
procedureTForm1.FormCreate(Sender:
Tobject;
Var
ztbuf:
array[0..200]ofChar;
Typebuf:
array[0..200]ofChar;
i,k,RetValue:
smallint;
RetStr:
array[0..200]ofChar;
SetupDone:
Boolean;
PortNum,PortType:
smallint;
begin
dieer:
=false;
SetupDone:
=FALSE;{TMSetupnotdoneyet}
Label4.Caption:
='';
{ReaddefaultPortNumberandPortTypefromregistry}
RetValue:
=TMReadDefaultPort(@PortNum,@PortType);
if(RetValue<1)then
TMReadDefaultPort(@PortNum,@PortType)
begin
ShowMessage('Pleasesetportfirst');
Halt;
end
else
begin
{readthetmexversionandtypeversion}
Get_Version(@ztbuf);
Label1.Caption:
=StrPas(ztbuf);
TMGetTypeVersion(PortType,@Typebuf);
Label2.Caption:
=StrPas(Typebuf);
{attemptogetasession}
Done:
=False;
Repeat
SHandle:
=TMExtendedStartSession(PortNum,PortType,NIL);
If(SHandle>0)Then
begin
if(TMSetup(SHandle)=1)then
{ThedevicethatwillbefoundisTemperatureDeviceDS18B20,
soFamilyTypeissetto$28}
FindFirstFamily($28,SHandle)
else
begin
TMEndSession(SHandle);
ShowMessage('FailtosetupMicroLan!
');
Halt;
end;
end
else
begin
if(SHandle<0)then
Begin
ShowMessage('TheDefaultPortTypedoesnothaveadriver!
');
Halt;
end;
end;
{Releasecontrolbacktowindow}
Application.ProcessMessages;
until(Done);
Done:
=False;
Repeat
SHandle:
=TMExtendedStartSession(PortNum,PortType,NIL);
If(SHandle>0)Then
begin
if(TMSetup(SHandle)=1)then
{ThedevicethatwillbefoundisTemperatureDeviceDS18B20,
soFamilyTypeissetto$28}
FindSecondFamily($28,SHandle)
else
begin
TMEndSession(SHandle);
ShowMessage('FailtosetupMicroLan!
');
Halt;
end;
end
else
begin
if(SHandle<0)then
Begin
ShowMessage('TheDefaultPortTypedoesnothaveadriver!
');
Halt;
end;
end;
{Releasecontrolbacktowindow}
Application.ProcessMessages;
until(Done);
label18.Caption:
=keke1;
label19.caption:
=keke2;
table1.Active:
=true;
iftable1.CanModifythen
begin
table1.Append;
table1.Fields[0].AsDateTime:
=now;
table1.Fields[1].AsString:
=floattostr(diwei1);
table1.Fields[2].AsFloat:
=shangxian1;
table1.Fields[3].AsFloat:
=xiaxian1;
table1.Fields[4].AsString:
=floattostr(diwei2);
table1.Fields[5].AsFloat:
=shangxian2;
table1.Fields[6].AsFloat:
=xiaxian2;
table1.Post;
end;
end;
end;
procedureTForm1.FindFirstFamily(family:
smallint;SHandle:
longint);
var
i,flag:
smallint;
romstr:
string;
rom:
array[0..8]ofsmallint;
begin
{Setuptofindthefirstdevicewiththefamily'family'}
if(TMFamilySearchSetup(SHandle,@stateBuf,family)=1)then
begin
if(TMNext(SHandle,@stateBuf)=1)then
begin
{Readtheromnumberbysettingrom[0]to0forreadingandusingTMRom}
rom[0]:
=0;
TMRom(SHandle,@stateBuf,@rom);
{Checkifcorrecttype}
romstr:
='';
if((familyand$7F)=(rom[0]and$7F))then
begin
fori:
=7downto0do
romstr:
=romstr+IntToHex(ROM[i],2);
Label3.caption:
='SerialROMID1:
'+romstr;
ReadTemperature1(SHandle);
end
else
begin
ShowMessage('ThereisnoTemperatureDeviceontheport');
halt;
end;
end
else
begin
TMEndSession(SHandle);
ShowMessage('ThereisnoTemperatureDeviceontheport');
halt;
end;
end
else
begin
TMEndSession(SHandle);
ShowMessage('ThereisnoTemperatureDeviceontheport');
halt;
end;
end;
procedureTForm1.ReadTemperature1(session_handle:
longint);
var
tsht,i,tmp1:
smallint;
cr,cpc,tmpf,tmp:
Extended;
rbuf:
array[0..9]ofsmallint;
st:
longint;
CRCByte,xiaxianbyte:
Byte;
begin
tmp:
=0.00;
{accessthedevice}
if(TMAccess(session_handle,@StateBuf)=1)then
begin
{SendtherecallE2command(bysetting$B8tooutbyteinTMTouchByte)
makesureScratchiscorrect}
TMTouchByte(session_handle,$B8);
{SendthestartTcommand}
if(TMAccess(session_handle,@StateBuf)=1)then
begin
{PreparethestrongpullupafternextTMTouchByte}
TMOneWireLevel(session_handle,LEVEL_SET,LEVEL_STRONG_PULL_UP,PRIMED_BYTE);
{Sendtheconversioncommand(bysetting$44tooutbyteinTMTouchByte)}
TMTouchByte(session_handle,$44);
{Sleepforasecond}
st:
=GetTickCount+1000;
While(GetTickCount TMValidSession(Session_handle); {Disablethestrongpullup} TMOneWireLevel(session_handle,LEVEL_SET,LEVEL_NORMAL,PRIMED_NONE); {verifyconversioniscompletebysetting$01tooutbitinTMTouchBitand checkthereturnvaluewith1} if(TMTouchBit(session_handle,$01)=$01)then begin {Accessdevice} If(TMAccess(session_handle,@StateBuf)=1)then begin {Sendreadscratchcommandbysetting$BEtooutbyteinTMTouchByte} TMTouchByte(session_handle,$BE); CRC8: =0; {Readscratch(setting$FFtooutbyteinTMTouchByte)andcheckcrcfor eachbyte} fori: =0to7do begin rbuf[i]: =TMTouchByte(session_handle,$FF); CRCByte: =Byte(rbuf[i]);{thebytetorunthroughCRC8routine} CRC8: =TMCRC(1,@CRCByte,CRC8,0); end; {Checkcrc} CRCByte: =Byte(TMTouchByte(session_handle,$FF));{thebytetorunthroughCRC8routine} CRC8: =TMCRC(1,@CRCByte,CRC8,0); if(CRC8=0)then begin {Calculatethetemperarure tsht: =rbuf[0]; if((rbuf[1]and$01)=1)then tsht: =tshtor(-256); tmp1: =Round((tsht)/2); tmp: =tmp1;
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