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)時間越來越短，提高了系統(tǒng)的可靠性。本項目設(shè)計的目的是為了完成實時溫度數(shù)據(jù)的采集、保存和利用VB設(shè)計上位機遠程控制。

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0.5℃，測量范圍在-55℃～125℃，本項目中報警電路由三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警，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在本項目設(shè)計中用于顯示溫度，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總線在本項目設(shè)計中主要用于傳輸信息，并能夠用于PC機控制單片機的板子，而RS485是實現(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，最遠可以達到上千米。而且經(jīng)濟適用，控制方便，具有較高的傳輸速率，最高可以達到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)的準確性。符合本項目的設(shè)計條件。

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；負載個數(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

在本項目設(shè)計中按鍵用于控制單片機，令其顯示不同地點的溫度，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的溫度，對于現(xiàn)實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

3.1 上下位機控制指令

本項目采用控制指令，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的檢測。以便于獲取更加流暢的數(shù)據(jù)。

3.2 上位機軟件設(shè)計

由于上位機不僅要實現(xiàn)對下位機的命令控制，還要實現(xiàn)兩機之間的數(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，所以要嚴格的分配上下位機傳輸?shù)臅r間段，防止同一時間段既要傳輸又要接收。所以在該次設(shè)計中上位機軟件采用的是以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)。上位機硬件連接后，即可實現(xiàn)尋找并自主打開所用的串口。

圖5 主機和從機原理圖

3.3 下位機軟件設(shè)計

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

下位機采用串口接收中斷的方式，使得下位機一直處于待接收的狀態(tài)，以便于接收上位機的命令信號等。下位機接收并判斷后執(zhí)行與命令相對應(yīng)的程序。實現(xiàn)了主機與叢機之間的交互和命令接收以及溫度報警命令的傳遞。下位機程序設(shè)計包括按鍵控制、數(shù)碼管的顯示、DS18B20對溫度的實際檢測、報警指示燈的預(yù)警以及蜂鳴器的聲音預(yù)警等。

系統(tǒng)軟件設(shè)計采用分模塊的方式。對整個模塊進行分類。系統(tǒng)軟件程序包括PC機可以通過STC90C5116RD+控制DS18B20并在LCD1602上來進行溫度顯示，通過RS485總線可以傳輸和控制單片機，通過按鍵可以切換顯示溫度。用VB系統(tǒng)進行控制。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

以物流倉儲式遠程溫度測量為研究對象，通過利用STC90C5116RD+對硬件進行軟硬件的設(shè)計調(diào)試。可以控制多點測量的溫度顯示。在顯示的基礎(chǔ)之上可以進行溫度報警和監(jiān)控。為了更好的控制多點的溫度顯示利用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算機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。

[1]秦彩云等.溫度實時測控系統(tǒng)的開發(fā)[J].北京石油化工學(xué)院學(xué)報,2003,3.

[2]李伙友.基于MCS-51溫度控制器的設(shè)計[J].龍巖學(xué)院學(xué)報,2006,6.

[3]李建民.單片機在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].江漢大學(xué)學(xué)報,1996,6.

[4]于海業(yè),馬成林,陳曉光.發(fā)達國家溫室設(shè)施自動化研究的現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,1997,13.

[5]黃宇飛,吳江.單片機單總線技術(shù)[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2001,1.

[6]周航慈.單片機應(yīng)用程序設(shè)計[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1991,8.

[7]王毅.單片機器件應(yīng)用手冊[M].北京:人民郵電出版社,1994.