基于單片機(jī)的無線溫濕度測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)_第1頁
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文檔簡介

1、科技信息博士專家論壇基于單片機(jī)的無線溫濕度測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)河南工業(yè)大學(xué)化學(xué)工業(yè)職業(yè)學(xué)院黃雙成河南省滎陽市中等專業(yè)學(xué)校張秋紅摘要本文介紹了基于單片機(jī)控制的多點(diǎn)異地溫濕度無線測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn), 重點(diǎn)討論了無線測量系統(tǒng)的通信原理和軟硬件的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞單片機(jī)控制溫濕度無線測量系統(tǒng)1、引言溫濕度與生產(chǎn)及生活密切相關(guān), 像倉庫、農(nóng)田、塑料大篷以及其他生產(chǎn)過程, 濕度過大會(huì)引起霉變和變質(zhì); 溫度變化會(huì)影響品質(zhì); 精密儀器、半導(dǎo)體器件, 溫度過高或者濕度過大會(huì)導(dǎo)致性能降低, 另外, 人們的生活質(zhì)量提高, 對(duì)室內(nèi)環(huán)境的高要求也需要對(duì)溫濕度的適時(shí)監(jiān)控, 由此可見, 溫濕度的測量應(yīng)用范圍是很廣的。以往的溫濕

2、度傳感器都是有線方式傳送數(shù)據(jù), 線路冗余復(fù)雜, 不適合大范圍或者異地多數(shù)量放置, 連線成本高, 線路的老化問題也影響了其可靠性。隨著大量、廉價(jià)和高度集成的無線模塊的普及, 以及其它無線通信技的運(yùn)用, 實(shí)現(xiàn)無線的高效溫濕度測量已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。2、無線溫濕度測量系統(tǒng)的基本構(gòu)成和工作原理無線溫濕度測量系統(tǒng)構(gòu)成:主要有兩大部分, 上位機(jī)微處理器控制系統(tǒng)、下位機(jī)測量系統(tǒng)。上位機(jī)微處理器控制系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的核心, 是負(fù)責(zé)與下位機(jī)通信并完成顯示任務(wù)和控制功能的; 下位機(jī)測量系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)測量點(diǎn)的溫濕度測量, 并根據(jù)上位機(jī)的控制要求, 把測量點(diǎn)的信息返回給上位機(jī)控制系統(tǒng)。其詳細(xì)示意如下圖 1無線溫濕度測量系統(tǒng)的通信

3、原理:單片機(jī)系統(tǒng)通信, 特別是串行口通信, 一般情況下只能實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的一對(duì)一通信, 而無線溫濕度測量系統(tǒng), 是基于主從式控制結(jié)構(gòu)的集散控制系統(tǒng), 需要上位機(jī)微處理器控制系統(tǒng)與下位機(jī)之間一對(duì)多的通信。上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給下位機(jī), 下位機(jī)要產(chǎn)生中斷必須符合兩個(gè)條件。R I 、RB 8、S M 2之間的組合情況如由上表1, 只要S M 2一直是0, 并使R I 清零, 則不論第9位數(shù)據(jù)RB 8為何值, 下位機(jī)均可以產(chǎn)生串行口中斷, 因此第9位就可以作為差錯(cuò)的奇偶校驗(yàn)位, 那么如何實(shí)現(xiàn)上位機(jī)系統(tǒng)與下位機(jī)各個(gè)測量點(diǎn)之間的一對(duì)一通信呢? 可以通過軟件來實(shí)現(xiàn), 具體是:在下位機(jī)程序中設(shè)立一個(gè)標(biāo)志變量

4、, 并初始化該標(biāo)志變量為0。當(dāng)上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí), 各個(gè)下位機(jī)均產(chǎn)生接收中斷。中斷服務(wù)程序先判斷本機(jī)的標(biāo)志變量值, 若標(biāo)志變量為0, 則把接收的數(shù)據(jù)與本機(jī)地址比較, 如果一致, 則標(biāo)志變量為1, 并發(fā)回本機(jī)地址作為應(yīng)答, 否則立即跳出中斷服務(wù)程序; 如果標(biāo)志變量為1, 說明上位機(jī)發(fā)送的是控制命令(上位機(jī)發(fā)送某下位機(jī)的地址碼并收到該機(jī)發(fā)回的地址碼后, 立即給下位機(jī)發(fā)送控制命令 , 則轉(zhuǎn)相應(yīng)命令處理程序, 最后跳出中斷服務(wù)程序, 返回主程序。上位機(jī)與下位機(jī)通信完畢后, 再使下位機(jī)的標(biāo)志變量位清0。如果握手失敗, 則上位機(jī)給下位機(jī)復(fù)位命令, 然后重新開始握手, 若三次都不成功, 則轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理。3、上位

5、機(jī)微處理器控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)(1 硬件設(shè)計(jì):上位機(jī)微處理器控制系統(tǒng)由單片機(jī)和無線收發(fā)芯片兩部分組成, 單片機(jī)使用89C 52, 無線收發(fā)芯片由nR F 401來完成。上位機(jī)微處理控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理如圖2。nR F 401芯片是北歐集成電路公司推出的無線收發(fā)一體芯片, 采用藍(lán)牙核心技術(shù)設(shè)計(jì), 工作于433 434M H z 頻段。nR F 401將很多功能和外圍部件協(xié)議集成在芯片內(nèi)部, 是目前業(yè)界唯一的可以直接與單片機(jī)串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線收發(fā)芯片。采用DD S +PLL 頻率合成技術(shù), 頻率穩(wěn)定性好, 具有較強(qiáng)的抗干擾能力。電氣特性參數(shù)如表2。(2 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件由主程序和取數(shù)子程

6、序組成, 其流程圖如圖4、5。無線溫濕度測量系統(tǒng)的各項(xiàng)功能都是在系統(tǒng)軟件的操縱下實(shí)現(xiàn)的, 為了實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)各測量點(diǎn)的可靠通信, 系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 由主程序和取數(shù)子程序兩大部分組成。主程序包括復(fù)位處理程序、通信出錯(cuò)處理、巡回檢測等模塊組成, 以周期掃描方式運(yùn)行, 掃描周期為:50m s 。通常情況下, 掃描檢測下位機(jī)各個(gè)測量點(diǎn)的工作情況, 在需要顯示哪個(gè)測量點(diǎn)溫度時(shí), 就發(fā)送回傳控制指令, 要求回傳本測量點(diǎn)的溫濕度信息。4、下位機(jī)測量系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)(1 硬件設(shè)計(jì):下位機(jī)測量點(diǎn)系統(tǒng)采用溫濕度檢測裝置、單片機(jī)和無線收發(fā)芯片三部分組成, 下位機(jī)檢測點(diǎn)系統(tǒng)原理如圖3。(2 軟件設(shè)計(jì):本系統(tǒng)

7、軟件由主程序和中斷服務(wù)程序組成, 其流程圖如下圖6和圖7。在本系統(tǒng)中, 下位機(jī)主要完成本測量點(diǎn)的溫濕度測量, 并在上位機(jī)需要的時(shí)候向上位機(jī)回傳本測量點(diǎn)的相關(guān)信息。下位主要通過串行口中斷來響應(yīng)上位機(jī)的“命令”而且約定7FH 為取數(shù)命令, 78H 為復(fù)位命令。在上、下位機(jī)的通信中, 可靠性是關(guān)鍵, 為了預(yù)防程序“跑飛”, 因此在各個(gè)程序模塊之間安放軟件陷阱, 同時(shí)加上“軟件狗”, 使下位機(jī)在死機(jī)時(shí)可以自動(dòng)復(fù)位, 提高系統(tǒng)的可靠性。26 科技信息博士專家論壇5、結(jié)束語綜上所述, 本文介紹的無線溫濕度測量系統(tǒng), 具有較高的先進(jìn)性, 可靠性和使用性, 在自動(dòng)化控制, 特別是集散控制系統(tǒng)的溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中起到了積極有效的作用, 提高了數(shù)據(jù)采集的可靠性、準(zhǔn)確性。為集散控制系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)源泉, 充分發(fā)揮了集散控制系統(tǒng)的優(yōu)勢。參考文獻(xiàn)1何立民. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M . 北京

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