蚌埠學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 董 健 韓 瑞 孫 干 王朝平 邵涵涵

1 引言

由于現(xiàn)今社會信息化日益發(fā)展，而數(shù)據(jù)的利用越來越廣泛。例如：購物推薦、天氣預(yù)測、交通監(jiān)控與軍事偵察。和以前相比較而言，現(xiàn)今對數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確度要求越來越高，比如倉庫溫度檢測、無線通信和物聯(lián)網(wǎng)+等，對于這些檢測，需要更為可靠和實(shí)用的檢測系統(tǒng)。

而溫度控制是對電子設(shè)備來說是非常重要的一環(huán)。在保護(hù)環(huán)境，調(diào)控生產(chǎn)成本和使用安全等方面有著至關(guān)重要的作用。測量的精度越來越高，響應(yīng)時(shí)間越來越短，提高了系統(tǒng)的可靠性。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的目的是為了完成實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)的采集、保存和利用VB設(shè)計(jì)上位機(jī)遠(yuǎn)程控制。

2 溫度測量系統(tǒng)描述

2.1 溫度測量元件DS18B20

DS18B20數(shù)字溫度測量元件提供9位（二進(jìn)制）溫度讀數(shù)指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，然而對于DS18B20采用一線總線方式很大的提高了抗干擾能力，而且其電源由數(shù)據(jù)線提供且不用外接電源線。其測量精度可達(dá)0.5℃，測量范圍在-55℃～125℃，本項(xiàng)目中報(bào)警電路由三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警，其硬件接口如圖1所示。

圖1 DS18B20硬件電路

2.2 數(shù)碼管顯示LCD1602

LCD1602在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中用于顯示溫度，而LCD1602字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、字符等點(diǎn)陣式LCD，目前常用于16*1,16*2,20*2,40*2行等的模塊。數(shù)碼管顯示硬件電路如圖2所示。

圖2 數(shù)碼顯示硬件電路

主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：16×2個(gè)字符；芯片工作電壓：4.5--5.5V；

工作電流：2.0mA；模塊最佳工作電壓：5.0V

2.3 RS485通信

RS485總線在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中主要用于傳輸信息，并能夠用于PC機(jī)控制單片機(jī)的板子，而RS485是實(shí)現(xiàn)串行通訊的通道，RS485通信在此處利用的原因有：RS485傳輸?shù)木嚯x比較長，最遠(yuǎn)可以達(dá)到上千米。而且經(jīng)濟(jì)適用，控制方便，具有較高的傳輸速率，最高可以達(dá)到10Mbps，低功耗，有較高的信噪比，而且其接收器敏感度為0.2，在傳輸過程中外部環(huán)境對其影響較低，保證傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。符合本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)條件。

基本參數(shù)：半雙工；速率：2.5Mbps；限擺率：NO；低電流關(guān)斷模式：NO；接收允許控制：YES；靜態(tài)電流：300；負(fù)載個(gè)數(shù)：32；引腳數(shù)：8。如圖3所示。

圖3 RS485硬件電路

2.4 按鍵控制模塊

在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中按鍵用于控制單片機(jī)，令其顯示不同地點(diǎn)的溫度，由不同的按鍵控制更能明確的顯示，并且可以更好更快的觀察檢測各地點(diǎn)的溫度，對于現(xiàn)實(shí)的操作更加的方便和快捷（見圖4）。

圖4 按鍵控制模塊

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 上下位機(jī)控制指令

本項(xiàng)目采用控制指令，利用控制指令可以在很大程度上來更加精確的控制下一級元件來更加精確是執(zhí)行命令。通過更精確的控制來確保更加精準(zhǔn)的檢測。以便于獲取更加流暢的數(shù)據(jù)。

3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

由于上位機(jī)不僅要實(shí)現(xiàn)對下位機(jī)的命令控制，還要實(shí)現(xiàn)兩機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸與接受，但是由于該系統(tǒng)采用的是只能半雙工通信RS485數(shù)據(jù)傳輸通信，所以要嚴(yán)格的分配上下位機(jī)傳輸?shù)臅r(shí)間段，防止同一時(shí)間段既要傳輸又要接收。所以在該次設(shè)計(jì)中上位機(jī)軟件采用的是以Visual Basic編程為基礎(chǔ)可直觀觀測界面的軟件，由于VB是一種事件驅(qū)動(dòng)型的語言，而且它不斷響應(yīng)各種事件，并根據(jù)其優(yōu)先級做出相應(yīng)響應(yīng)。上位機(jī)硬件連接后，即可實(shí)現(xiàn)尋找并自主打開所用的串口。

圖5 主機(jī)和從機(jī)原理圖

3.3 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下機(jī)是位利用c語言編程控制的，下位機(jī)用于對溫度的檢測，本項(xiàng)目的從機(jī)可以用按鍵控制，使操作更加方便快捷。

下位機(jī)采用串口接收中斷的方式，使得下位機(jī)一直處于待接收的狀態(tài)，以便于接收上位機(jī)的命令信號等。下位機(jī)接收并判斷后執(zhí)行與命令相對應(yīng)的程序。實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與叢機(jī)之間的交互和命令接收以及溫度報(bào)警命令的傳遞。下位機(jī)程序設(shè)計(jì)包括按鍵控制、數(shù)碼管的顯示、DS18B20對溫度的實(shí)際檢測、報(bào)警指示燈的預(yù)警以及蜂鳴器的聲音預(yù)警等。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用分模塊的方式。對整個(gè)模塊進(jìn)行分類。系統(tǒng)軟件程序包括PC機(jī)可以通過STC90C5116RD+控制DS18B20并在LCD1602上來進(jìn)行溫度顯示，通過RS485總線可以傳輸和控制單片機(jī)，通過按鍵可以切換顯示溫度。用VB系統(tǒng)進(jìn)行控制。系統(tǒng)程序的核心是采集、顯示溫度和傳輸控制信號（見圖5）。

4 結(jié)束語

以物流倉儲式遠(yuǎn)程溫度測量為研究對象，通過利用STC90C5116RD+對硬件進(jìn)行軟硬件的設(shè)計(jì)調(diào)試?？梢钥刂贫帱c(diǎn)測量的溫度顯示。在顯示的基礎(chǔ)之上可以進(jìn)行溫度報(bào)警和監(jiān)控。為了更好的控制多點(diǎn)的溫度顯示利用RS485總線了傳輸和控制更加的方便和快捷。利用VB和STC系列單片機(jī)構(gòu)成的溫度檢測系統(tǒng)可以 完成對于絕大多數(shù)場合的溫度檢測，該系統(tǒng)在倉庫溫度檢測，家畜養(yǎng)殖場，食品加工廠和大型計(jì)算機(jī)房等各種場合都非常適用，且操作方便，成本低廉。該系統(tǒng)操作簡單，學(xué)習(xí)入手都很快。

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