甕嘉民, 周成虎

(河南工程學(xué)院 電氣信息工程系，河南 鄭州 451191)

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)方案如圖1所示，主機(jī)和從機(jī)選用AT89S52單片機(jī)，通過(guò)RS-485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信.主機(jī)采用LCD2002顯示各從機(jī)的溫度和當(dāng)前時(shí)間，根據(jù)按鍵或無(wú)線遙控的輸入命令對(duì)控制溫度上限值、溫度報(bào)警值和當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，并通過(guò)RS-485總線傳遞溫度報(bào)警值給從機(jī)并讀取從機(jī)溫度.從機(jī)通過(guò)DS18B20采集.

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System frame chart

現(xiàn)場(chǎng)溫度利用LCD1602進(jìn)行顯示，通過(guò)RS-485總線接收溫度報(bào)警值，同時(shí)上傳溫度檢測(cè)值給主機(jī).

2 硬件設(shè)置及主要功能

2.1 主機(jī)主要功能

(1)液晶顯示功能.主機(jī)LCD2002液晶顯示從機(jī)1和從機(jī)2實(shí)時(shí)采集的溫度值、時(shí)間和日期如圖2所示.圖2(a)中第一行顯示的是從機(jī)1的溫度為28.0 ℃和當(dāng)前日期是2010年9月2日，第二行顯示的是從機(jī)2的溫度為34.0 ℃和當(dāng)前時(shí)間是16∶40∶15；圖2(b)中第一行顯示的日期是2010年9月2日和星期五，第二行顯示時(shí)間16∶38∶08和溫度上限值37 ℃.

圖2 主機(jī)液晶顯示界面Fig.2 Host computer LCD display panel

(2)DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能[1].采用DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片進(jìn)行年、月、日、時(shí)、分、秒刷新.可以通過(guò)按鍵調(diào)整或者無(wú)線遙控調(diào)整時(shí)間，并具有系統(tǒng)掉電后啟用備用電池向DS1302繼續(xù)供電的功能，使用戶不必每次上電調(diào)整時(shí)間.

(3)AT24C02 掉電存儲(chǔ)功能[2].存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上限值和其他重要數(shù)據(jù).

(4)蜂鳴器報(bào)警功能.當(dāng)溫度大于等于用戶設(shè)定的上限值時(shí)，主機(jī)蜂鳴器報(bào)警.

(5)自動(dòng)控溫.當(dāng)溫度大于等于用戶設(shè)定的上限值時(shí)，繼電器吸合，控制電扇通風(fēng)降溫，同時(shí)繼電器接通指示燈亮.

(6)按鍵鍵盤(pán).按鍵8個(gè)，其中SET、UP、DOWN和OUT是手動(dòng)仿真按鍵，SET_、UP_、DOWN_和OUT_是無(wú)線遙控[3]仿真按鍵.當(dāng)SET或SET_鍵按下后進(jìn)入調(diào)整模式，此時(shí)主機(jī)液晶顯示界面如圖2(b)所示，并且可以通過(guò)SET或SET_鍵切換進(jìn)入對(duì)溫度上限值、時(shí)間、星期、年月日的調(diào)整狀態(tài).當(dāng)進(jìn)入某種調(diào)整狀態(tài)時(shí)其對(duì)應(yīng)值會(huì)快速閃爍，通過(guò)UP鍵(或UP_)或者DOWN(或DOWN_)鍵進(jìn)行調(diào)整.調(diào)整完畢后按下OUT(或OUT_)鍵保存并退出調(diào)整模式.

2.2 從機(jī)主要功能

以從機(jī)1為例進(jìn)行功能介紹.從機(jī)1通過(guò)DS18B20進(jìn)行溫度采集，然后通過(guò)LCD1602進(jìn)行顯示，如圖3所示.

圖3 從機(jī)LCD顯示Fig.3 Slave computer LCD display

第一行顯示主機(jī)發(fā)來(lái)的溫度上限值，第二行顯示從機(jī)1所在位置的溫度值.

從機(jī)2功能與從機(jī)1功能類(lèi)似.

2.3 RS-485總線傳輸協(xié)議

主機(jī)AT89S52采用查詢方式[4]，從機(jī)AT89S52采用中斷方式，具體協(xié)議如下：

(1)主機(jī)AT89S52發(fā)送查詢地址.

(2)從機(jī)AT89S52接收查詢地址，并與本從機(jī)地址比較，若相同則發(fā)送從機(jī)地址、采集溫度十位、采集溫度個(gè)位、采集溫度小數(shù)位及累加和校驗(yàn).

(3)主機(jī)AT89S52接收數(shù)據(jù).

(4)主機(jī)AT89S52發(fā)送溫度上限報(bào)警值十位、溫度上限報(bào)警值個(gè)位.

(5)從機(jī)AT89S52接收溫度上限報(bào)警值命令.

(6)主機(jī)AT89S52未查詢完所有的AT89S52，則返回(1)繼續(xù)查詢下一個(gè)從機(jī).

(7)通信速率9 600 bps，數(shù)據(jù)幀格式：1位起始位，9位數(shù)據(jù)位，1位停止位，即串行口工作于方式3.

(8)主機(jī)發(fā)送從機(jī)地址和溫度上限值采用奇校驗(yàn)(每幀數(shù)據(jù)的第8位(即D7)為奇校驗(yàn)位)；主機(jī)接收從機(jī)發(fā)送的匹配地址和采集到的溫度值時(shí)采用累加和校驗(yàn).

(9)從機(jī)機(jī)接收主機(jī)發(fā)送的從機(jī)地址和溫度上限值采用奇校驗(yàn)(每幀數(shù)據(jù)的第8位(即D7)為奇校驗(yàn)位)；從機(jī)發(fā)送匹配地址和采集到的溫度值時(shí)采用累加和校驗(yàn).

3 軟件流程圖

主機(jī)和從機(jī)主程序流程圖分別如圖4和圖5所示.圖4中，根據(jù)工作標(biāo)志取值的不同，主機(jī)進(jìn)行不同的工作，當(dāng)工作標(biāo)志為1時(shí)，調(diào)參數(shù)調(diào)整函數(shù)，具體調(diào)節(jié)過(guò)程見(jiàn)2.1.

圖4 主機(jī)主程序流程圖Fig.4 Host computer main program flow chart

圖5 從機(jī)主流程圖Fig.5 Slave computer main flow chart

4 Proteus仿真效果圖

整個(gè)系統(tǒng)的原理圖[5]和Proteus仿真結(jié)果見(jiàn)圖6.

從圖6可以看出，從機(jī)1當(dāng)前的溫度值為42.0 ℃，從機(jī)2當(dāng)前的溫度為34.0 ℃，溫度報(bào)警上限溫度值為39.0 ℃，主機(jī)與從機(jī)顯示的溫度一致，說(shuō)明Proteus仿真是完全正確的.

圖6 Proteus仿真圖Fig.6 Proteus simulation

5 結(jié) 論

本系統(tǒng)采用RS-485總線傳輸、DS18B20采集溫度和無(wú)線遙控(或手動(dòng))調(diào)節(jié)參數(shù)的方案，電路簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，便于控制.系統(tǒng)方案具有非常高的工程應(yīng)用價(jià)值，不僅可適用于冷庫(kù)的溫度控制，而且可適用于糧倉(cāng)、養(yǎng)雞場(chǎng)、蔬菜大棚、啤酒發(fā)酵罐、樓宇自動(dòng)化溫度控制等對(duì)溫度控制有嚴(yán)格要求的場(chǎng)所.

參考文獻(xiàn)：

[1] 甕嘉民. 單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)——基于protes單片機(jī)仿真和C語(yǔ)言編程[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2] 王東鋒.單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用100例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[3] 徐瑋，沈建良.單片機(jī)快速入門(mén)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[4] 劉同法.單片機(jī)外圍接口電路與工程實(shí)踐[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.

[5] 侯玉寶.基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.