完整word版基于单总线的温度实时监控系统YST.docx

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完整word版基于单总线的温度实时监控系统YST

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

3.1.1DS18B20

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5。

图4DS18B20的内部结构

图5DS18B20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6（a）（b）（c）所示。

（a）初始化时序

（b）写时序

（c）读时序

图6DS18B20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）外接电源工作方式

图7DS18B20与微处理器的典型连接图

3.1.2DS2480B

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8DS2480B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

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9所示。

图9DS2480B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10DS2480B与RS232的接口图

3.2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

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]DS18B20ProgrammableResolution1-WireDigitalThermometer

[2]DS2480BSerial1-WireLineDriverwithLoadSensor

[3]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

{------------------------------------------------------------------------------------------------------

procedureTForm1.ReadTemperature2（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;

cr:

=rbuf[6];

cpc:

=rbuf[7];

if（rbuf[7]<>0）then

tmp:

=tmp-（0.25）+（cpc-cr）/cpc;}

if（（rbuf[1]and$F8）=$F8）then

BEGIN//温度为负值

END

ELSE

BEGIN//温度为正值

case（rbuf[4]and$60）of

$00:

begin

tmp:

=（rbuf[1]and$07）*16+（rbuf[0]and$f8）/16;//9位分辨率

fenbianlv2:

=9;

diwei2:

=（rbuf[0]and$f8）/16;

end;

$20:

begin

fenbianlv2:

=10;

tmp:

=（rbuf[1]and$07）*16+（rbuf[0]and$fc）/16;//10位分辨率

diwei2:

=（rbuf[0]and$fc）/16;

end;

$40:

begin

fenbianlv2:

=11;

tmp:

=（rbuf[1]and$07）*16+（rbuf[0]and$fe）/16;//11位分辨率

diwei2:

=（rbuf[0]and$fe）/16;

end;

$60:

begin

fenbianlv2:

=12;

tmp:

=（rbuf[1]and$07）*16+rbuf[0]/16;//12位分辨率

diwei2:

=rbuf[0]/16;

end;

end;

END;

tmpf:

=（tmp*9）/5+32;

label11.caption:

='当前实时温度2:

'+FormatFloat（'0.0000',tmp）+

'Cor'+FormatFloat（'0.0000',tmpf）+'F';

keke2:

=FormatFloat（'0.0000',tmp）;

yuanshi2:

=rbuf[4];

shangxian2:

=rbuf[2]and$7f;

xiaxianbyte:

=rbuf[3]and$80;

ifxiaxianbyte=1then

xiaxian2:

=（rbuf[3]and$7f）*（-1）

else

xiaxian2:

=rbuf[3]and$7f;

MessageBeep（0）;

TMEndSession（session_handle）;

Done:

=True;

end;

end;

end;

end;

end;

end;