基于單片機的溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

引言

　　溫度檢測是許多行業(yè)的重要工作條件之一。

　　無論是糧食倉庫、中藥倉庫，還是圖書保存。都需要在符合規(guī)定的溫度環(huán)境條件之中。而溫度卻是最不易保障的指標(biāo)。針對這一情況。研制一款可靠、方便、易及時調(diào)控的溫度檢測系統(tǒng)就顯得極為重要。筆者運用D1S18B20采集數(shù)字信號，通過藍(lán)牙無線通信技術(shù)和USB接口技術(shù)。實現(xiàn)由89S52單片機檢測控制溫度的監(jiān)測系統(tǒng)。

　　1? 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　整個系統(tǒng)由采集板、通信板和PC機監(jiān)控程序組成。采集板以溫度監(jiān)測芯片DS18B20t21、單片機芯片AT89S52和藍(lán)牙芯片BC4為核心分時完成監(jiān)聽主機的命令和數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)發(fā)送的功能。可以根據(jù)接收到的主機的命令隨時改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 如圖1。通信板以USB 芯片PDIUSBD12、單片機芯片AT89S52為核心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)發(fā)送，以及將采集回來的外部信號通過波形圖實時顯示在PC機界面上。同時把數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。如圖2。

?

圖1采集板系統(tǒng)框圖

?

圖2通信板系統(tǒng)框圖

　　2? 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　2.1 采集板電路設(shè)計

　　2.1.1 藍(lán)牙模塊—無線接收發(fā)射電路

　　系統(tǒng)采用了CSR公司藍(lán)牙芯片BC417143.該芯片采用Blue2.0、支持主或從模式、支持AT命令集、支持波特率為2 400到1 382 400 bps，適用于嵌入式串口傳輸無線的全新的模塊。

　　值得注意的是。藍(lán)牙芯片工作在3.3 V，而MCU工作在5 V.存在邏輯電平不匹配問題。且IO管腳無法容忍MCU的5 V邏輯電平。設(shè)計中采用了1117芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換輸出3.3 V.藍(lán)牙與MCU連接需經(jīng)過電平限制以保證藍(lán)牙模塊正常工作 以下是藍(lán)牙模塊的電源選擇方案及串口模塊的引腳定義。如圖3。

?

圖3藍(lán)牙模塊的電路原理圖

　　在建立藍(lán)牙數(shù)據(jù)通信時。需要先對其通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)置：

　?。?）UART參數(shù)設(shè)置：先設(shè)置通信協(xié)議長度，再設(shè)置波特率、硬件控制流參數(shù)。校驗參數(shù)、數(shù)據(jù)位數(shù)及停止位

　　（2）工作模式設(shè)置：可將藍(lán)牙模塊的工作模式設(shè)置為主模式或者從模式。

　　（3）設(shè)置藍(lán)牙模塊名：名稱是藍(lán)牙模塊在進(jìn)行通信的標(biāo)識之一。通過設(shè)置藍(lán)牙模塊名協(xié)議可以更改藍(lán)牙模塊名

　?。?）設(shè)置安全模式：藍(lán)牙通信中的數(shù)據(jù)安全主要是有藍(lán)牙通信時的PIN碼保障的。通過設(shè)置安全模式協(xié)議?？梢愿鶕?jù)不同的需要。設(shè)置藍(lán)牙通信的安全模式

　?。?）設(shè)置PIN碼：設(shè)置PIN碼可以保證僅有可靠的設(shè)備通過藍(lán)牙與模塊互相通信系統(tǒng)采用的波特率為9 600 bps.傳輸距離能達(dá)10 In。由于采用藍(lán)牙做為傳輸。具有很強的抗干擾能力

　　2.1.2 采集板電路原理圖

　　采集板電路原理圖如圖4。藍(lán)牙模塊主要與單片機的串行IO口連接。數(shù)字溫度傳感器DS18B20與單片機的P1.0口連接。繼電器則與P1.2口連接。溫度傳感器DS18B20將溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號通過P1.0 El送給單片機。經(jīng)單片機處理后的數(shù)據(jù)由串口傳給藍(lán)牙模塊（BLUETOOTH） 也可以通過藍(lán)牙模塊接收通信板發(fā)來的指令2-2通信板電路設(shè)計通信板主要由單片機、藍(lán)牙模塊、USB模塊等相關(guān)電路構(gòu)成。如圖5PDIUSBD12是一款性價比很高的USB器件它通常用作微控制器系統(tǒng)中實現(xiàn)與微控制器進(jìn)行通信的高速通用并行接口。它還支持DMA傳輸此外它還集成了許多特性。包括SoftConnetTM、GoodLinkTM、可編程時鐘輸出低頻晶振和終止寄存器集合 所有這些特性都為系統(tǒng)顯著節(jié)約了成本。 同時使USB功能在外設(shè)上的應(yīng)用變得容易。

?

圖4采集板電路原理圖

PDIUSBD12的8根DATA引腳與單片機的PO口相連接，采用 10 k的排阻作為上拉電阻；SUSPEND是當(dāng)芯片掛起狀態(tài)掛起時，輸出為高。

　　與單片機的P1.1連接：INT_N是中斷請求。與單片機的IN，m 連接：RD N和WR N讀寫選通信號分別與單片機的RD和WR連接；DMREQ、DMACK N、EOT N分別是DMA 的中斷請求、DMA應(yīng)答和DMA傳輸完成。由于沒用啟用DMA功能直接接高電平。RESET N是復(fù)位引腳。接單片機的P1.7；GL N是芯片的工作指示燈。接人一個LED指示燈。可以直接觀察USB設(shè)備的運行狀態(tài)；XTAL1和XTAL2接6MHZ.CS N為片選信號。接單片機的PI.6，A0地址線，采用I／O口模擬，接單片機P3.4：D+和D一是USB的差分?jǐn)?shù)據(jù)線分別串聯(lián)一個l8 Q的阻抗匹配電阻。后接USB插頭上 。

　　藍(lán)牙模塊連接方法與采集板的連接方式相同。

　　通訊板的信號流程為：由采集板采集的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)藍(lán)牙模塊傳輸?shù)酵ㄓ嵃迳?，送到單片機上處理。通過PDIUSBD12傳輸?shù)絇C上進(jìn)行顯示保存。

　　單用戶在PC上進(jìn)行操作時，數(shù)據(jù)由PC通過PDIUSBD12傳送到單片機。再經(jīng)過藍(lán)牙傳輸，送到采集板進(jìn)行相對的響應(yīng)。

?

圖5通信板電路原理圖