基于DS1820的无线温度采集系统的设计
基于DS1820组件的数字温度计设计
基于DS1820组件的数字温度计设计河北工业大学毕业设计说明书(论文)作者：王亮学号：078303 系：电子系专业：电子信息工程题目：基于DS1820组件的数字温度计设计指导者：庞晶(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2010 年 5 月 21 日河北工业大学毕业论文作者：王亮学号：078303 系：电子系专业：电子信息工程题目：基于DS1820组件的数字温度计设计指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务) 2010年 5 月 21日题目：基于 DS1820组件的数字温度计设计摘要：随着时代的进步和发展传感器技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于DS1820组件的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS1820开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。
DS1820与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量或远程测控，有广泛的应用前景。
关键词：单片机；温度检测；AT89S51；DS1820；Title DS1820 component-based design of digital thermometer Abstract:A s the times progress and development of sensor technology has spread to our lives, work, research in various fields has become a relatively mature technology, this paper presents a component based on the DS1820 temperature measurement system, a detailed description of the use of digital temperature sensor DS1820 temperature measurement system development process, focusing on the sensor under the SCM hardware connections, software programming, and the module system process and a detailed analysis of the various parts of the circuits were introduced one by one, the system can easily achieve achieve temperature acquisition and display, and can be arbitrarily set upper and lower alarm temperature, it is very convenient to use, high accuracy, wider range, high sensitivity, small size, low power consumption, suitable for our daily life and work agricultural production in the temperature measurement, temperature processing module can also be embedded as other systems, as other supporting expansion of the main system. DS1820 with AT89C51 combined to realize the most simple temperature detection system, Gai system is simple,anti-jamming capability, suitable for harsh environments Xia Jin Xing field temperature measurements or remote monitoring and control, there Guangfan the application prospects.Keywords: microcontroller; temperature detection; AT89S51; DS1820;目次1、引言 42、设计内容及性能指标 53、系统方案论证与比较 53.1、方案一 (5)3.2、方案二 (6)4、系统器件选择74.1、单片机的选择 (7)4.11 、AT89S51 引脚功能介绍 (8)4.2、温度传感器的选择 (10)4.21、DS1820 简单介绍: (10)4.22 、DS1820 使用中的注意事项 (11)4.23 、 DS1820 内部结构 (12)4.24、DS1820测温原理 (16)4.25、提高DS1820测温精度的途径 (16)4.3、显示及报警模块器件选择 (17)5、硬件设计电路185.1、主控制器 (18)5.2、显示电路 (18)5.3、温度检测电路 (18)5.4、温度报警电路 (24)6、软件设计256.1、概述 (25)6.2、主程序模块 (25)6.3、各模块流程设计 (26)6.31、温度检测流程 (27)6.32、报警模块流程 (27)6.33、中断设定流程 (28)7.总结 (28)附录 (29)1、引言随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。
基于数字传感器DS1820测温系统
基于数字传感器ＤＳ１８２０的测温系统【摘要】：本文介绍了美国dallas半导体公司生产的数字传感器ds1820的电路结构、寄生电源供电方式和测温工作原理，设计了基于4个ds1820 构成的单线多点温度测量系统的电路，采用单片机at89c2051控制多点温度的采集和处理，并将采集到的多点温度循环显示。
给出了测温系统的工作原理和程序流程。
【关键词】：ds1820 数字温度传感器单线多点温度测量系统由ds1820 构成的单线多点温度测量系统是一种非常实用的现场总线分布式测量系统。
其硬件和软件简单,只占用单片机一个接口引脚,放大器和a/ d 转换器也都被省却,节约了大量的引线和控制通道切换的逻辑电路,安装方便,廉价,在- 55～ + 125 ℃范围内相对其它通用的现场总线分布式测温系统来讲具有绝对的优势[1]。
1、ds1820 芯片简介1.1ds1820引脚及功能ds1820有三个引脚：gnd（接地）、dq（数据输入/输出脚；单线接口,可作寄生供电）、vdd（接电源电压）。
1.2ds1820内部结构ds1820 内部硬件电路主要由四部分组成: 64 位rom、暂存存储器、温度传感器、温度报警触发装置th 和tl，如图1方框内结构所示[2]。
光刻rom中的64位序列号可以看作是该ds18b20的地址序列码。
光刻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。
ds1820 的存贮器由一个高速暂存便笺式ram 和一个非易失性电可擦除eeram 组成，后者存贮高温度和低温度和触发器th 和tl。
暂存存贮器有助于在单线通信时确保数据的完整性。
2、ds1820的工作原理ds1820的测温原理：内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数,低温时振荡器的脉冲可以通过门电路,而当到达某一设置高温时振荡器的脉冲无法通过门电路。
计数器设置为-55℃时的值,如果计数器到达0之前,门电路未关闭,则温度寄存器的值将增加,这表示当前温度高于-55℃。
基于DS1820的温度测量系统设计
收稿日期:2001-05-11作者简介:刘洪(1975-),男(汉族),四川仁寿人,硕士研究生,从事传感器的应用研究文章编号:1000-5463(2002)01-0085-05基于DS1820的温度测量系统设计刘 洪(华南师范大学量子电子学研究所,广东广州510631)摘要:介绍以DS1820为温度数据采集、转换器,8031单片机为中央处理器制成温度测量系统,并给出硬件原理图、软件模块关系图和简要的主要子程序.关键词:DS1820;8031;流程图;子程序中图分类号:TP212.8 文献标识码:ATHE DESIGN OF TEMPERATURE -MEASURE SYSTEM WITH DS 1820LI U H ong(Institute of Quantum E lectronics ,S outh China N ormal University ,G uangZhou 510631,China )Abstract :A tem perature -measure system was introduced ,which w orks with 8031Single Chip Micy oco as its CPU and DA LLAS1820for its tem perature data collection -conversion.The principium of hard 2ware ,flow chart of s oftware and a brief ,main subprogram are als o given.K ey w ords :DA LLAS1820;8031;Flow chart ;Subprogram 本系统采用DS1820作为温度数据采集器,8031单片机作为中央控制单元,用液晶显示屏配以小键盘作为显示、操作界面;可测量-55℃-+125℃的温度,工作于无腐蚀的环境;结构小巧、便于携带,尤其适于野外作业.1 DALLAS 温度传感器简介DS1820是美国DA LLAS 公司生产的可组网数字式温度传感器,其内部On -board 专利技术测量温度,把全部传感器以及各种数字转换电路集成在一起做成形如一只三极管的集成电路.和其它温度传感器相比,DS1820具有如下特点:(1)微型化、功耗低、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器;(2)仅需要一条口线就能实现微处理器与DS1820的双向通讯;(3)每只DS1820都有唯一的序列号并可存入其ROM 中,使得由其构成大型温度测控系统可以在一条口线上挂多个DS1820芯片,支持多点组网功能以实现多点测温;(4)使用时不必接任何外围元件;(5)测量温度范围-55℃-+125℃,固有测温分辨率0.5℃,可以分别在93.75ms 和750ms 内将温度值转化9位和12位的数字量,采用对2002年2月 Feb.2002 华南师范大学学报(自然科学版)JOURNA L OF SOUTH CHINA N OR MA L UNIVERSIT Y (NAT URA L SCIE NCE E DITI ON ) 2002年第1期 N o.1,2002DS1820内部暂存寄存器进行操作的方法,可以将其测温分辨率提高到0.1℃-0.01℃[1];(6)通过编程,测量结果可以用9-12位数字量方式串行传送.DS1820的基本操作有:(1)ROM操作;(2)存储器操作. DS1820工作时,应遵循:初始化→ROM操作→存储器操作→数据处理这样一个过程.2 系统硬件设计考虑到使用时要求系统既要便于携带,又要有较强的数据处理能力、能将数据以一定的方式显示出来.因而系统硬件方面,采用8031单片机作为CPU(6M晶振)、2764作为程序存储器.6264作数据存储器用于存储所测到的温度数据,这些数据将以图形或表格的形式显示出表1 R OM操作指令代码说明Read ROM33h读DS1820的序列号Match ROM55h匹配命令,用于多个DS1820时定位Skip ROM CCh执行该命令后,存储器操作针对所有在线的DS1820Search ROM F0h识别总线上各器件的编码,为操作各器件作好准备Alarm Search ECh温度越限的器件对此命令作出响应表2 存储器操作:指令代码说明Write Scratchpad4Eh写入数据到高速暂存器的第2和第3字节中Read Scratchpad BEh从高速暂存器读9b its温度值和C R C值C opy Scratchpad48h复制高速暂存器中第2和第3字节到EERAMC onv ert T em perature44h启动DS1820做A/D转换Recall E2PROM B8h将EERAM内容写入高速暂存器中第2和第3字节R ead P ow er S u pply B4h读DS1820的供电方式来.LC D液晶显示屏作为显示终端,以显示各种操作菜单和温度数据(以图形或表格形式). S12887作为外部时钟中断,在时钟中断期间采集温度数据.小键盘作为另一中断源及操作平台,小键盘上有上、下、左、右、加、减、上翻、下翻以及确认键,用来实现对各种菜单、数据、显示画面的操作.将8031的P1.7作为读(P1.7=1)、写(P1.7=0)控制线,P3.4、P1.5作为对DS1820的读(P3.4)、写(P1.5)数据线.为了防止系统的误脉冲引起DS1820误动作,设计在温度采集部分与8031口线间采用了光隔离.产生硬件原理图如图1.图1 硬件原理图3 系统软件设计系统设定外部中断0为高优先级.在液晶显示时,对图形区和文本区才用“或”的方式协同工作.将对温度的采集和转换放在时钟中断中进行,即只要时钟中断一到就测量温度.本系统菜单(每一项对应一项功能)模块如图2所示.其中,温度显示、数据处理两大功能模块均要用到测量温度的子程序.图3给出了读取DS1820采集到的温度的流程图.主要子程序:如子程序1;子程序2.68图2 系统操作菜单示意图图3 温度读取流程图TE MPER : LCA LL T -RESET //传感器初始化子程序M OVA ,#0CCH LCA LLWRBY TE //Skip ROM 命令M OVA ,#044H LCA LLWRBY TE //C onvert T em perature 命令LCA LLDE LAY //延时1秒M OVDP L ,#T D-T L M OVDPH ,#T D-TH //T D-T L ,T D-TH 温度数据暂存M OVR7,#8M OVR0,#1TE MP1: M OV A ,R0LCA LLT -CTR L //调用通道选择子程序选择传感器LCA LLRE AD-T 0 //读温度,返回在AB ,A 是符号位M OVX@DPTR ,A //整数部分INCDPTR M OVA ,B M OVX@DPTR ,A //小数部分INCDPTR M OVA ,R0C LRC R LCA M OVR0,A D JNZR7,TE MP1SET B E A RET //共8只DS1820RE AD-T 0:NOP //读温度,返回在BAM OV A , #0BEH //读高速暂存器LCA LLWRBY TE LCA LLRDBY TE M OVR6,A //温度值LCA LLRDBY TE M OV R5,A //符号位78LCA LL RDBY TELCA LL RDBY TELCA LL RDBY TELCA LL RDBY TELCA LL RDBY TEM OV B,A //残留计数值LCA LL RDBY TE //每度计数值PUSH ACCLCA LL RDBY TEPOP ACC...子程序1 读取温度WRBY TE: PUSH B //保护BM OV B,#8H //设置写入数据位数WR LOOP:RRC A //A中待写数据移入C中LCA LL WRBITD JNZ B,WR LOOP /直到写完8位POP BRETWRBIT:PUSH BM OV B,#20C LR P1.7C LR P1.5 //开始写NOPNOPNOPNOP //延时M OV P1.5,C //写数据入DS1820 WRDE LAT:D JNZ B,WRDE LAT //等待写时隙结束POP BSET B P1.5 //释放P1.5RETRDBY TE:PUSH B //保护BM OV B,#8H //设置读入数据位数RD LOOP:LCA LL RDBIT //从DS1820读取1位RRC A //读到数据移位C中D JNZ B,RD LOOP //直到读完8位POP BRETRDBIT:PUSH BPUSH ACC //保存现场M OV B,#20C LR P1.7C LR P3.4 //开始读NOP //延时,4次SET B P3.4SET B P1.7 //释放总线88M OV A,P3M OV C,ACC.4 //P3.4内容移入CNOP //延时,4次RDDE LAT:D JNZ B,RDDE LAT //等待读时隙结束C LR P1.7SET B P3.4 //释放总线POP ACCPOP B //恢复现场RET子程序2 写、读byte子程序[2]4 系统功能简介本系统可测量-55℃-+125℃范围内的温度并将其存储,能够在屏幕上显示最近的3个时刻的温度及其平均值(表格方式)或最近所测到所有温度的点图(图形方式).用户可以自由选择传感器、校准系统的时间和日期、设置自己的密码、根据自己的实际需要设置温度测量的时间间隔.采用菜单操作的方式,使人机对话相当友好. 利用DS1820设计的温度测量系统具有结构小巧、便于携带、实用强等特点.实际调试、使用中性能稳定,满足设计要求.参考文献:[1] 贾振国.DS1820及其高精度温度测量的实现[J].电子技术应用,2000(1):58-59.[2] 杜清府,杨永竹.新型温度计DS1820及其与8031的多路测量接口[J].微型机与应用,1996(3):27-29.[3] 高海生,杨文焕.单片机应用技术大全[M].成都:西南交通大学出版社,1996.【责任编辑 黄玉萍】98。
基于DS1820的无线温度采集系统的设计
基于DS1820的无线温度采集系统的设计
李余庆;张华;刘继忠
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2009(025)026
【摘要】本文设计并实现了一种采用单片射频收发芯片nRF905、DS1820、单片机AT89C51和PC机的无线数据采集系统.系统以温度数据处理模块、温度数据收发模块和温度数据采集模块三大模块.系统能够实现温度信息的采集、传送和LED 显示,并且在温度达到最大值时,驱动蜂鸣器产生报警信号.并且温度数据能远端PC 机上显示、保存、统计、可以远程监控.本系统降低布线成本、易于维护、提高了可靠性.
【总页数】3页(P187-189)
【作者】李余庆;张华;刘继忠
【作者单位】330031,江西南昌,南昌大学机器人与焊接自动化重点实验室;330031,江西南昌,南昌大学机器人与焊接自动化重点实验室;330031,江西南昌,南昌大学机器人与焊接自动化重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
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基于DS1820水温测试测量电路设计
基于DS1820水温测试测量电路设计在本系统中，RA0~RA3用于七段码显示，RB6 控制水闸开关，RB7控制电加热管，RC3~RC5用于按键设计和读取水量，RC0~RC2用于跟DS1820通信进行水温测量，RB0~RB1对七段码进行扫描，RB2~RB5 LED指示灯显示，RC6漏电检测，RC7控制扬声器用于报警和指示。
键盘与水量测量电路由于在本系统中，只要求显示四个档位的水量值，因此水量传感器采用的是开关式传感器，当水量达到某一档时会拉低该档电平，接口电路与按键按下类似。
因此在电路设计中，将水量档位信号与按键通过一片74HC148优先编码器连接到单片机的I/O 口上。
按键的优先权高于水量信号，水量高档位信号优先权高于低档位信号，以保证能优先响应按键。
示电路温度采用二位七段码显示，显示范围0℃～99℃。
水量采用一位七段显示，显示1、2、3、4，四档水位。
对温度和水量进行循环扫描显示。
四个LED 用于当前按键功能设定。
水温和水量控制电路单片机通过光电耦合对继电器进行控制，用来切断或接通加热管电源，关闭或打开水阀，从而达到对水温和水量的控制。
漏电检测及报警电路由于热水器工作在潮湿的场合，因此需具备漏电检测与报警功能。
漏电检测由漏电检测线圈的输出经整形后输入到RC6 口，电路原理图如图3（a）所示。
当漏电流超过一定阈值时，比较器输出低电平，否则保持高电平，再通过一单稳态触发器电路产生如图3（b）所示波形，低电平保持时间t可由单稳态触发器进行调整设定。
在本系统中t 为10ms，由于PIC16C57 没有中断功能，因此程序中必须每隔一定时间（小于10ms）对RC6 口进行查询，以检测是否漏电，一旦检测到RC6 变低，经过确认后切断加热管电流，同时进行报警。
报警电路还在传感器出现故障、超温时报警提示。
PIC16C57 本身具有看门狗定时器，当系统出现异常时，能自动进行掉电保护和系统复位。
水温测量电路测温元件采用DALLAS的单线数字温度传感器DS1820。
基于ds18b20的洗煤厂设备温度无线监测系统设计
基于ds18b20的洗煤厂设备温度无线监测系统设计基于ds18b20的洗煤厂设备温度无线监测系统设计摘要无线传感器网络是具有自主计算能力的廉价无线节点的集合，它们能够代替人们对十分恶劣的环境进行监测，并且自动组织网络最后把信息发送到控制上位机。
由于这些优点，无线传感器网络的技术被广泛应用到包括军事在内的各个领域中。
传送皮带电机是煤矿洗煤厂的主要设备，关系到整个煤矿的产量以及效益。
洗煤厂内的皮带电机数量多，所在位置分散，并且长期工作在潮湿、狭窄、嘈杂的环境中，它的工作状况直接影响到煤矿安全生产问题。
而在当前还没有洗煤厂电机设备运行温度的安全标准，这就给电动机的故障检测带来更大的困难。
本文设计了一个电动机温度无线监测系统来对电动机温度信息进行采集和监测，并通过数据融合技术能够及时的分析出洗煤厂设备的故障信息，克服了洗煤厂环境恶劣的不利因素，起到了节省人力物力，减少维护成本的作用。
本文从四个部分对基于无线传感器网络的洗煤厂电机温度监测系统进行了设计。
第一部分主要对整个系统的功能进行分析，并对整个系统做出了设计，确定了基于簇的节点网络拓扑结构以及系统所采用的ZigBee通信协议；第二部分则通过系统设计，对系统所需要的硬件设备进行选择，并最终确定了基于温度传感器DS18B20的监控系统，无线收发模块则采用CC2430，最后根据实际情况制作了CC2430的底板；第三部分则阐述了依赖于硬件设备的系统软件设计，包括数据采集模块、无线电收发模块以及网关（Sink）节点的设计；最后一部分则是数据分析，主要在上位机进行，通过过程控制理论和基于簇的协方差两种算法对数据进行分析，总结两者的优缺点，然后对两种方法进行基于模糊系统的融合，最终得到可靠的设备故障检测结果。
关键字：无线传感器网络；煤矿洗煤厂；DS18B20；CC2430；数据融合；故障检测；Abstract Wireless sensor network is a collection of wireless nodes which have independent power with computational capabilities. They can replace people for monitoring very evil environment and automatically organize network sending information to control terminals. Because these advantages, wireless sensor network technology has been widely applied to every field including the military area. Transmission belt motor is the main equipment in Coal Washery, relating to the whole coal output and benefits. A large numberelectromotors scattered locate in the Coal Washery, working in damp, narrow, noisy environment for a longtime. So the motor working situation directly affects the coal mine safety problems. However, there is no safety operating temperature standers towards coal washery electrical equipment. So, this will bring greate difficulties in motor temperature fault detection. This paper introduces the design of a wireless monitoring system to survey the motor temperature. And through the data fusion technology, this system can analysis of the fault information about coal washery equipment in a real time. This system overcomes the unfavorable factors of coal environments and plays a role of saving manpower and material resources, reducing maintenance costs. This article through four parts to design the wireless sensor network based temperature monitoring system towards coal washery motor. The first part analyzed the function of the whole system and designed the whole constructure of this system. At last determined this system use cluster-based network topology structure and ZigBee protocols for communication; According to the system design, the second part was about choosing hardware devices. We determined the temperature sensor using DS18B20, wireless transceiver module using CC2430. Finally, according to theactual situation we made the CC2430 pedestal. The third part then expounded software design which was rely on hardware equipment system, including data acquisition module, the radio transceiver module and gateway (Sink) node design. Final part was for data analysis, mainly in the PC. Through the Statistical Process Control theory and a clustered covariance method，we analyzed data and Summarized both advantages and disadvantages, then fused the two methods based on fuzzy systems. We finally got the reliable equipment fault detection results. Keywords: Wireless Sensor Network; Coal Washery; DS18B20; CC2430; Date Fusion; Fault Detection 图清单List of Figures 图序号图名称页码图2-1 数据融合过程框图Figure 2-1 Process of Data Fusion 图2-2 数据融合两种主要结构Figure 2-2 Two Kinds Construction of Data Fusion 图2-3 混合融合结构Figure 2-3 Composite Structure of Data Fusion 图2-4 数据融合实例Figure 2-4 Example of Data Fusion 图3-1 洗煤厂整体图Figure 3-1 Picture of Coal Washery 图3-2 系统结构框图Figure 3-2 Construction of Syestem 图3-3 选煤厂网络结构图Figure 3-3 Network Structure of Coal Washery 图3-4 主洗厂房网络拓扑Figure 3-4 Network Topology of Main Workshop Building 图3-5 终端节点的数据采集过程Figure 3-5 Process of Terminal Node DataAcquisition 图3-6 CC2430平面图Figure 3-6 Picture of CC2430 图3-7 WSN协议栈结构图Figure 3-7 Construction of WSN Protocol 图3-8 数据发送模块Figure 3-8 Module of Data Send 图3-9 物理帧结构Figure 3-9 Construction of PF Physical Frame 图3-10 分簇示意图Figure 3-10 Schematic Diagram of Cluster 图3-11 ZigBee协议组件的概况Figure 3-11 Module of ZigBee Protocol 图4-1 系统硬件结构示意图Figure 4-1 Hardware Construction of this System 图4-2 两种不同的DS18B20温度传感器Figure 4-2 Two Kinds of DS18B20 图4-3 DS18B20的构造Figure 4-3 Construction of DS18B20 图4-4 DS18B20直接单总线供电Figure 4-4 Monobus Power Supply Mode of DS18B20 图4-5 DS18B20 VDD供电方式Figure 4-5 VDD Power Supply Mode of DS18B20 图4-6 CC2430典型的电路Figure 4-6 Typical Circuit of CC2430 图4-7 Zigbee网关硬件结构Figure 4-7 Construction of ZigBee Gateway 图4-8 Sink节点板子Figure 4-8 The Sink Node 图4-9 CC2430底板的PCB图Figure 4-9 PCB Figure of CC2430 Back Plane 图4-10 制作好的CC2430节点（下面是底板）Figure 4-10 Node of CC2430 and Back Plane 图5-1 主程序流程Figure 5-1 Program Flow Chart of Main Program 图5-2 数据采集流程图Figure 5-2 Program Flow Chart of Data Acquisition 图5-3 协议转换示意图Figure 5-3 Char of Protocol Transition 图5-4 ZigBee与ARM 通信流程图Figure 5-4 Chart of Communication Between ZigBee and ARM 图5-5 网关节点程序流程图Figure 5-5 Program Flow Chart of Gateway 图6-1 节点分布图Figure 6-1 Node Location 图6-2 SPC控制图举例Figure 6-2 Figure of SPC 图6-3 通过统计过程控制算法得到的数据图形Figure 6-3 Fault Detection using SPC 图6-4 02:00-07:30 的数据基于统计控制的分析Figure 6-4 Analysis data of time 02:00-07:30 using SPC 图6-5 通过CCMF算法得到的平均协方差图Figure 6-5 Fault Detection using CCMF 图6-6 模糊系统功能模块Figure 6-6 Functional Module of Fuzzy System 图6-7 SPC算法中的隶属函数Figure 6-7 MF of SPC 图6-8 利用FuzzyDDF算法的设备故障分析Figure 6-8 Fault Detection Based on FuzzyDDF 表清单List of Tables 表序号表名称页码表2-1 电动机工作指标Table 2-1 Working Index of Electromotor 表4-1 电源模式Table 4-1 Power Mode 表5-1 DS18B20对ROM操作的指令集Table 5-1 Instruction Set for Operating ROM of DS18B20 表5-2 DS18B20对寄存器的操作指令集Table 5-2 Instruction Set for Operating Register of DS18B20 表5-3 DS18B20数据格式Table 5-3 Data Format of DS18B20 表5-4 CC2430与ARM通讯帧的结构Table 5-4 Construction of Communication FramesBetween CC2430 and ARM 表6-1 SPC不同样本容量下的常数值Table 6-1 Constant Value of SPC with Different Sample Size 表6-2 模糊数据驱动融合中的模糊系统的规则Table 6-2 Rules of FuzzyDDF 76 1绪论1 Introduction 1.1 引言(Foreword) 随着科技的飞速发展，人们对外界环境的感知从亲自体验已经转变为基于各种传感器的自动化感应。
基于DS18B20的温度采集系统
值 的 低 四 位 ， 对 MSB 取 低 三 位 作 为温度值的高位， 整个温度的变化 范围为 0～99。
(六)结果显示 将当前的读取的并经过处理的 温 度 值 用 P0 口 和 部 分 P2 口 显 示 到数码管上， 便于观察， 同时在数 码管的右端将手工设定的温度值显 示出来， 便于对比， 通过按键可以 手工设定温度上限。 (七)键盘功能 用 p3.2 和 p3.4 作为按键输入， 实现对温度极限的手工设置， 其中 p3.2 用来实现减值操作， p3.4 完成 增值操作， CPU 将完成预置温度值 和读取温度值的比较， 两者相等则 固定显示当前温度， 否则同时显示 预置温度和读取温度。 (八)控制部分 通 过 P1 口 将 处 理 过 的 信 号 传 送给 DAC0832 进行模拟量的输出， 该 模 拟 量 经 过 LM324 放 大 ， 作 为 控制信号输出。 (九)异步通信 通过异步串行接口将处理过的 温 度 信 号 发 送 给 远 端 的 监 控 PC， 采用 8 位异步通信方式， 波特率为
（ 张远晖 编校）
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《 空中交通管理》 2010 年 第 9 期
如 图 1 所 示 为 总 体 设 计 逻 辑 分辨率可达 0.0625℃， 被测温度用
图。
符号扩展 的 16 位 数 字 量 方 式 串 行
三、 系统功能描述
输出； 其工作电源从远端引入； 多
本 系 统 通 过 DS18B20 温 度 传 个 DS18B20 可 以 并 联 到 3 根 或 2
感器完成对温度的采集； 用左端两 根线上， CPU 只需一根端口线就能
并 处 理 过 的 温 度 值 发 送 给 PC， 作 端模拟温 度 信 号 的 采 集 ， 以 12 位
Air Traffic Management/2010(9)
基于DS18B20的单片机无线温度采集系统
2013 届本科生毕业论文存档编号毕业论文(设计)论文（设计）题目基于单片机的无线温度测量系统English Topic The wireless temperature measurement system based on single chip microcomputer系别物理与电子工程学院专业自动化班级学生指导教师2013 年5月15 日基于单片机的无线温度测量系统摘要：温度检测在日常生活、工作和工程实践中具有重要的应用。
随着生活水平的提高和科学技术的进步，无论是工业还是农业或者是日常生活中对温度检测的要求越来越高，要求能进行一定距离的传输。
基于这点本设计主要基于MCS-51单片机并由温度传感器、无线传输器、LED数码管和上位机组成的同步显示的温度采集系统解决了这个日常生活工作中的问题。
工作场所的温度采集用到了温度采集芯片DS18B20来达到一定的准确度和精确度，最后采用nRF24L01模块对采集到的温度数据进行无线传输并通过由单片机控制的数码管显示当前温度，从而能打破传统温度操作受到距离限制的缺陷的同时便于温度的读取。
在经过软硬件测试后，我们基本实现了用温度传感器采集温度，用nRF24L01进行一定距离传输后在接受端的上位机软件上显示出来的模型。
传输距离>50m,温度范围达到0至125摄氏度，精度1摄氏度。
关键字: MCS-51；nRF24L01；LED显示；温度传感器；无线传输The Wireless Temperature Measurement System Based onSingle Chip MicrocomputerAbstract:Temperature detection in the daily life, work, and has important application in engineering practice. With the improvement of living standards and the progress of science and technology, whether agricultural or requirement for temperature detection in daily life can request for a distance of transmission. Based on that this design is mainly based on MCS - 51 single chip microcomputer and the temperature sensor, wireless transmitter, LED digital tube and upper unit into synchronous display of temperature acquisition system solved the problems in daily life. Workplace sampling to temperature chip DS18B20 temperature to achieve the precision and accuracy, the last of the collected temperature data by module nRF24L01 wireless transmission and through digital tube display the current temperature controlled by single chip microcomputer, which can break the traditional operating temperature, is limited by distance of defects and easy to read temperature. After the hardware and software testing, we basically achieved with a temperature sensor to collect temperature, after a certain distance transmission with nRF24L01 in accept the PC software displayed on the model. Transmission distance > 50 m, the temperature range of 0 to 125 degrees Celsius, the precision of 1 c.Keywords: MCS-51; NRF24L01; LED display; Temperature sensor; Wireless transmission引言 (1)1 系统结构及工作原理 (2)1.1 系统结构 (2)1.2 系统控制核心——AT89C52 (2)1.2.1 单片机的引脚介绍 (2)1.2.2 单片机内部资源介绍 (4)1.3 系统工作原理简介 (5)1.3.1数字温度传感器DS18B20 (7)1.3.2无线传输 (7)1.3.3 LED显示 (9)2 下位机部分介绍 (11)2.1 DS18B20温度采集模块 (11)2.1.1 DS18B20简介 (11)2.1.2 DS18B20的测温方法 (12)2.2 LED数码显示模块 (14)2.3 nRF24L01无线发送模块 (17)3 上位机部分介绍 (20)3.1 无线接收模块 (20)3.2 上位机上的数据显示 (21)4 模块间的通信 (23)4.1 上位机与单片机的通信 (23)4.1.1 串口通信简介 (23)4.1.2 PC机侧VB程序 (25)4.2 nRF24L01与单片机的通信 (25)4.3 DS18B20与单片机的通信 (26)5 系统调试 (28)5.1 DS18B20温度采集并显示 (28)5.2 nRF24L01发送与接收模块调试 (29)6 总结 (31)【参考文献】 (32)附录 (33)致谢 (46)随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受，无线传输传感器的检测数据也不例外。
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邮局订阅号：82-946360元/年技术创新电子设计《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注基于DS1820的无线温度采集系统的设计The Design of wireless Acquisition System Base on the DS1820for the temperature(南昌大学)李余庆张华刘继忠LI Yu-qing ZHANG Hua LIU Ji-zhong摘要:本文设计并实现了一种采用单片射频收发芯片nRF905、DS1820、单片机AT89C51和PC 机的无线数据采集系统。
系统以温度数据处理模块、温度数据收发模块和温度数据采集模块三大模块。
系统能够实现温度信息的采集、传送和LED 显示,并且在温度达到最大值时,驱动蜂鸣器产生报警信号。
并且温度数据能远端PC 机上显示、保存、统计、可以远程监控。
本系统降低布线成本、易于维护、提高了可靠性。
关键词:无线数据采集系统;无线通讯;DS1820;nRF905中图分类号:TP274文献标识码:BAbstract:Design and realize a wireless acquisition system by using nRF905,DS18B20、AT89C52and PC.The system consist three modules,data process module,data transceiver module,data acquisition.The system can collect and transmit temperature information and display it on LED,when the temperature excess the set value,the system will alarm by the buzzer.And temperature data can be displayed on the PC,preservation,and statistics,remote monitoring can be.The system low the cost of wiring,easy to maintain and improve the reliability.Key words:wireless Acquisition System;wireless communication;DS1820;nRF905文章编号:1008-0570(2009)09-2-0187-03引言温度是实际应用中使用最多的参数,温度检测被广泛用于工农业生产、科学研究和人们的日常生活等领域。
在温度测控领域,一般采用常规的测量方法,当检测精度要求较高时,调理电路复杂、A/D 的转换位数增高,使系统的成本居高不下,很难普及。
随着电子技术的发展,出现了很多功能完备的低功耗、低电压大规模集成电路,为设计高精度测控系统提供了硬件基础。
基于此情况,本文提出一种无线解决方案,采用无线射频芯片nRF905、低功耗、高性能单片机、单总线数字式测温器件DS18B20构成测温系统。
并且在远端PC 机上显示,保存、统计,可以远程监控,和报警。
它可大大降低布线成本、易于维护、提高系统的可靠性。
1系统总统设计图1系统总统结构框图Fig.1Block diagram of the system系统按功能可以分为以下二个部分:一是无线数据采集部分,包括温度数据采集模块、温度数据处理模块、和数据发送模块;二是无线主机部分,包括数据接受部分,数据处理模块、串口通讯模块和PC 机。
两者通过无线数据通信联系。
系统总统结构框图如图1所示:系统的具体工作工作过程:在无线采集部分,由温度传感器负责环境温度信号采集,通过I/0口直接送给数据处理部分;在数据处理部分接受到的数字信号将被转换成对应值,然后按一定的通信协议格式进行数据打包,打包后的数据写入无线通讯模块的发送缓冲区,由无线收发模块经PCB 板天线完成数据的传输,PC 机端采用RS232模式通讯,接受到的数据进行分析处理和保存。
2系统硬件设计2.1.1DS1820主要特性DS1820是美国DALLAS 半导体公司生产的单总线数字温度传感器。
无需外加A/D 即可输出数字量,把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。
与其它温度传感器相比DS1820具有以下特点:(1)独特的单线接口方式。
DS1820在与微处理器连时仅需要一条接口线即可实现微处理器与DS1820的双向通讯。
(2)DS1820在使用中无需任何外围元件。
(3)可用数据线供电,电压范围从3.0V 到5.5V 。
(4)可测量的温度范围从-55℃到+125℃,增量值0.5℃;(5)支持多点组网功能,多个DS1820可以并接在同一条总线上,实现多点测温。
(6)用户可设定温度报警门限值。
2.1.2DS1820和单片机的连接通过单片机的P2.7口与DS1820的数据线DQ 连接,实现传感器与微控制器之间的数据传输。
通过单片机的P0口控制1块7段LED 显示的段码和位码。
单片机同时控制2个发光二极管用于当温度不在设置的温度域内时报警显示。
李余庆:硕士研究生187--技术创新《微计算机信息》(嵌入式与SOC )2009年第25卷第9-2期360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》电子设计2.2.1nRF905的介绍nRF905是挪威Nordic 公司推出的单片射频发射器芯片,工作电压为1.9-3.6V,工作于433/868/915MHz3个ISM 频道(可以免费使用)。
nRF905可以自动完成处理字头和CRT(循环冗余码校验)的工作,可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码,使用SPI 接口与微控制器通信,配置非常方便,其功耗非常低,以-10dBm 的输出功率发射时电流只有11mA,在接收模式时电流为12.5mA 。
空闲模式或关机模式时的电流为2.5μA,易于实现低功耗设计。
具体的器件描述可参照其数据手册。
nRF905有两种工作模式和节能模式。
分别是Shock-BurstTM 接收、ShockBurstTM 发送模式、关机模式和空闲模式。
工作模式由TRX_CE 、TX_EN 和PWR_UP 不同的电平组合决定。
在进行数据通信之前,需要通nRF905的SPI 接口进行工作方式配置,包括状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器。
状态寄存器包含习作和地址匹配引脚状态信息;射频配置寄存器包含收发器配置信息,如工作频段和频率、本机地址、收发数据长度和输出功率等;发送地址寄存器包含目的地址,地址的长度由射频配置寄存器决定,最长的有4个字节;发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息,发送数据包的长度由射频配置寄存器决定,最多可一次发送32个字节;接收数据寄存器包含要接收的数据信息,接收数据包的长度由射频配置寄存器决定,最多可一次接收32个字节。
2.2.2NRF905与单片机的连接系统硬件电路是以单片机和nRF905为核心元件,由单片机的I/O 端口分别控制nRF905的状态接口、模式接口和SPI 接口,如图2所示。
根据AT89C51的特点和nRF905的接口设计要求,AT89C51的P1.1、P3.4、P1.0分别和nRF905的PWR_UP 、TRX_CE 、TX_EN 连接实现对nRF905的工作模式控制。
P1.2接nRF905的CD,由此判断nRF905是否检测到载波;p1.4接nRF905的AM 端,由此判断发送方的发送目的地址是否与本机地址相同;外部中断1接nRF905的DR 端,由此判断收发数据是否完成;nRF905的SPI 端口接单片机的SPI 对应端口,实现对nRF905的工作配置和数据传输;图2单片机和nRF905连接图Figure 2nRF905and MCU Connection plansnRF905的所有配置是通过SPI 接口完成。
SPI 对外由SCK 、MISO 、MOSI 、CSN 4个引脚组成,对应5个内置寄存器和1个SPI 指令集。
5个内置寄存器分别是状态寄存器、RF 配置寄存器、发送地址寄存器、发送有效数据寄存器、接收有效数据寄存器。
某个SPI 指令的设置决定了相应的功能。
只有当nRF905处于待机或掉电状态,SPI 接口才工作。
任何一条指令均从CSN 的由高到低的转换开始。
寄存器操作时,每次只能读/写一个字节,或者先给出读/写的开始字节地址,然后再进行读/写操作。
3系统软件设计3.1PC 与无线模块的通讯程序设计PC 机软件采用VB6.0开发平台设计,其中通信程序利用VB 提供的MSComm 串行通信控件来完成.MSComm 控件提供了一系列标准通信命令的应用接口,利用它可以建立与串口的连接,并可以通过串口连接到主控器的接口芯片SP3223E.在串口通信过程中当发送数据、接收数据或者发生通信错误时,均触发该控件的OnComm 事件,进行相应的数据处理.设计采用4800波特率传送数据,每接收到一个字节触发一次On －Comm 事件。
3.2无线通讯模块的收发程序设计在nRF905正常工作前,必须由MCU 根据需要写好配置寄存器。
发送数据时,先通过MCU 把nRF905置于待机模式(PWR_UP 置为高、TRX_CE 置为低),然后通过SPI 总线把发送地址和待发送的数据都写入相应的寄存器中,之后把nRF905置于发送模式(PWR_UP 、TRX_CE 和TX_EN 全部置高),配置成功后数据就会自动发送出去。
若射频配置寄存器中的自动重发位(AUTO_RETRAN)设为有效,数据包就会被重复发出,直到MCU 拉低TRX_CE 退出发送模式为止。
nRF905发送数据的流程图如图3所示。
图3nRF905发送流程图Figure 3nRF905send flow chart接收数据时,MCU 先在nRF905的待机状态中写好射频配置寄存器中的接收地址,然后将nRF905置于接收模式(PWR_UP 和TRX_CE 置高、TX_EN 置低),nRF905就会自动接收空中的载波。
当收到有效数据(地址匹配且校验正确)时,DR 引脚会自动置高,MCU 在检测到这个信号后,可以将nRF905置为待机模式,然后通过SPI 总线从接收数据寄存器中读出有效数据。
nRF905接收数据的流程如图4所示。
188--邮局订阅号：82-946360元/年技术创新电子设计《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注图4nRF905接收流程图Figure 4nRF905receive flow chart3.3温度的软件设计温度信息采集的基本软件实现方法是:在完成对串口的工作参数设置的基础上,向DS1820发出温度变换命令,DS1820更新温度采集信息并存储起来,待主机发出读取温度命令,可分别赋予一无符号整型温度信息的低位和高位,通过整型合成、进制转换、四舍五入等计算可获得扩大了十倍的真实的十进制温度值,分离该值的百位、十位、个位,分别作为三个数码管显示的段选信号(其中十位作带小数点显示),数码管采用动态显示的方法,在每位作多次短暂显示。