多点数据采集系统智能电子综合实训 (论文)说明书.doc

编号： 智能电子综合实训 (论文)说明书题 目： 多点数据采集系统 院 （系）： 应用科技学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： ****** 学 号： *********** 指导教师：***************************** 2011年 01 月 06 日摘 要本文介绍了基于数字温度传感器DS18B20的多数据采集系统设计本次实训我组做的是：多数据采集系统，主要是一个以单片机作为主控机，多个单片机（STC89C52）作为从机构成的MAX-485总线多数据采集系统单片机组成的各个节点负责采集终端设备的状态信息，即采集温度和电压，主控机以轮询的方式向各个节点获取这些设备信息，并根据信息内容进行相关操作。

系统通信总线使用MAX-485总线标准，可获得较远的通信距离和较好的抗干扰性关键词：多数据采集；STC89C52单片机；MAX-485；DS18B20；ADC0809Abstract This article describes the digital temperature sensor based on multi-DS18B20 data acquisition system. The training I do is set: multiple data acquisition system is mainly a microcontroller as the host computer, a number of microcontroller (STC89C52), as from the body into the RS-485 bus data acquisition system and more. Single chip each node is responsible for collecting the status information terminal equipment, the collection temperature and voltage; way to the main computer to poll each node to obtain the device information, and related operations according to information content. System communication bus using the standard RS-485 bus, get far better communication distance and interference.Keywords: Multiple data collection；STC89C52 microcontroller；MAX-485；DS18B20；ADC0809桂林电子科技大学实训论文报告用纸 目 录引言 11 设计方案论证 11.1 传感器的选择 11.2 总线接口的选择 1２ 串行接口知识 2２.1 串行通信简介 2２.2 52单片机串口的多机通信功能 2３ 各种芯片简述 33.1 温度传感器DS18B20简介 33.2 MAX-485芯片介绍 43.3 STC89C52单片机 43.4 ADC0809芯片简介 54 硬件设计 64.1 主机电路 64.2 从机系统电路 75 软件设计 75.1 协议设计 85.2 奇偶校验 85.3 从机程序流程 85.4 主机程序流程 96 心得体会 10谢 辞 12参考文献 13附 录 14附录一从机程序 14附录二主机程序 17桂林电子科技大学实训论文报告用纸 第 12 页 引言以单片机为核心构成的温度、电压数据采集系统中，往往需要实现单片机与单片机之间的数据交换，这也就是主机与从机的通信。

传统的基于RS-232协议的通信由于传输距离短、速度慢、信号易受干扰等不足，使得其应用局限性日益突出，因此本文中用的是基于MAX-485通信协议，构建MAX-485通信网络，实现若干主机与从机之间的通信MAX-485总线在工业应用中具有十分重要的地位MAX-485总线协议可以看做是RS-232总线协议的替代标准，与传统的RS-232总线协议相比，MAX-485总线在通信速率、传输距离、多机连接等方面，均有了非常大地提高，这也是工业系统中使用MAX-485总线的主要原因1 设计方案论证1.1 传感器的选择单片机的接口信号是电数字信号，要想通过单片机获取温度这类非电信号的信息，必须使用温度传感器温度传感器的作用是将温度信息转换为电流或电压输出，传统的温度检测通常以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差、测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号后才能由单片机进行处理而DS18B20作为一种数字化温度传感器，DS18B20测温时无需任何外部元件，可直接输出9～12位(含符号位)的被测温度值，测温范围为-55～ +125℃；在-1O～+85℃ 范围内测量精度为±0.5℃ ，输出测量分辨率可调，最高可达0.062 5℃ ；支持“单线总线”技术，仅需要占用一个通用I／O端口即可完成与单片机的通信；现场温度直接以“单线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰能力。

所以本次实训我组选用DS18B20传感器进行温度和电压采集1.2 总线接口的选择MAX-485用在两台或者多台计算机之间远距离或快速的连接，RS-232用在两台计算机之间短距离和慢速的连接MAX-485价格便宜，能够很方便地添加到一个系统中，还支持比RS232更长距离，更快的速度以及更多的节点MAX-485优点：低成本MAX-485只需要一个单一的+5v或者更低的电源来产生差动输出需要的最小1.5v的压差与之相对应，RS-232的最小±5v输出需要双电源或者一个价格昂贵的接口芯片；网络能力好MAX-485是一个多引出线接口，这个接口可以有多个驱动器和接收器，利用高阻抗接收器；长距离连接MAX-485连接可以最多可达4000ft，RS-232限制在50-100ft；快速MAX-485传输速度为10Mbps，RS-232传输速度为20Kbps以本次实训我们采用MAX485芯片实现RS-485总线通信接口电路２ 串行接口知识２.1 串行通信简介串行通信的实现，在制式、种类、形式、规范、标准、编码、检错、纠错、帧结构、组网方式、调制方式、主要用途等许多方面，存在着多种类型、变化、选择和解决方案等问题。

串行通信是指通信双方的信息（二进制编码）一位接一位传送的通信方式与并行通信相比，这种通信方式虽然速度较慢，但传送距离长，而且使用的数据线少（最简单的串行通信只需要两根信号线和地线即可），节约通信成本，因此常应用于需要长距离通信而又对速度要求不高的场合串行通信的通信方式共有单工、半双工、全双工三种如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工；如果在通信过程的任意时刻，信息既可以由A传到B，又能由B传到A，但由于两个通信方向使用同一条信道，因此在同一时间只能有一个方向上的传输存在，这种传输方式称为半双工，在该方式下，收发方向主要是通过软件协议来控制的，接收和发送只能交替进行；如果在任意时刻，线路上可以存在A到B和B到A的双向信号传输，此时两个方向的信号使用不同的信号，二者不会互相干扰，这种传输方式称为全双工全双工使用了信道划分技术，通信的每一端都包含发送器和接收器，可以同时发送和接收数据串行通信中，数据传输的方法有两种：一种是异步通信，另外一种是同步通信异步通信以帧的形式发送字符数据，每一帧信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位构成异步通信中，每传送一个字节就要使用起始位和停止位，因此传输速度有限，常用于低速场合。

同步通信不同于异步通信，它使用数据块传送信息，而不是字节，因此省去了每个字节的起始位和停止位等数据，提高了通信速率同步通信在每个数据块的开始使用同步字符，使接收和发送同步与异步通信相比，同步通信发送的数据量大、速度快，常用于传输速率要求较高的场合２.2 52单片机串口的多机通信功能52单片机的自带串口专门为这种一点对多点的多机通信提供了识别功能，该功能是利用串口控制寄存器SCON的SM2位实现的当串口以方式2或方式3工作时，发送和接收的每一帧信息都是11位 ，其中第9位数据是可编程的，此位用于区别发送的是地址帧还是数据帧，为1则为地址帧，为0则为数据帧，此位是通过对SCON寄存器的TB8位赋值来置位的若从机的控制位SM2设置为1，则当接收的是地址帧时，数据装入SBUF，并置RI=1，向CPU发出中断申请；当接收的是数据帧时，不产生中断，信息被丢弃若SM2设置为0，则无论是地址帧还是数据帧都将产生RI=1的中断标志，数据装入SBUF利用52单片机串口的此多机通信功能可按如下步骤实现点对多点的数据传输：（1）将所有从机的SM2位置1，是使其处于只接收地址帧的状态；（2）主机发送一地址帧，其中前8位数据位表示要求与之通信的从机地址，第9位为1，表示当前帧为地址帧；（3）从机接收到地址帧后，将本机地址与地址帧中的地址进行比较，如果地址相同，则将SM2置0，准备接收数据，否则丢弃当前帧，SM2位保持不变，依然处于只接收地址帧的状态；（4）主机发送数据帧，相应的从机接收数据，数据传输完毕后，从机继续将SM2位置1，回到只接收地址帧的状态，在这一过程中其他从机不受影响；（5）当主机需要与其他从机进行数据传输时，可以再次发送地址帧呼叫从机，重复这一过程。

３ 各种芯片简述3.1 温度传感器DS18B20简介 作为一种数字化温度传感器，DS18B20测温时无需任何外部元件，可直接输出9～12位(含符号位)的被测温度值，测温范围为－55～ +125℃；在－1O～+85℃ 范围内测量精度为±0.5℃ ，输出测量分辨率可调，最高可达0.062 5℃ ；支持“单线总线”技术，仅需要占用一个通用I／O端口即可完成与单片机的通信；现场温度直接以“单线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰能力DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750msDS18B20测温原理如图3.1所示图2.1中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器。