1 引言

由于现今社会信息化日益发展, 而数据的利用越来越广泛。例如:购物推荐、天气预测、交通监控与军事侦察。和以前相比较而言, 现今对数据的精度和准确度要求越来越高, 比如仓库温度检测、无线通信和物联网+等, 对于这些检测, 需要更为可靠和实用的检测系统。

而温度控制是对电子设备来说是非常重要的一环。在保护环境, 调控生产成本和使用安全等方面有着至关重要的作用。测量的精度越来越高, 响应时间越来越短, 提高了系统的可靠性。本项目设计的目的是为了完成实时温度数据的采集、保存和利用VB设计上位机远程控制。

2 温度测量系统描述

2.1 温度测量元件DS18B20

DS18B20数字温度测量元件提供9位 (二进制) 温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出, 然而对于DS18B20采用一线总线方式很大的提高了抗干扰能力, 而且其电源由数据线提供且不用外接电源线。其测量精度可达0.5℃, 测量范围在-55℃~125℃, 本项目中报警电路由三极管驱动的蜂鸣音报警, 其硬件接口如图1所示。

图1 DS18B20硬件电路 

2.2 数码管显示LCD1602

LCD1602在本项目设计中用于显示温度, 而LCD1602字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、字符等点阵式LCD, 目前常用于16*1, 16*2, 20*2, 40*2行等的模块。数码管显示硬件电路如图2所示。

图2 数码显示硬件电路   

主要技术参数:显示容量:16×2个字符;芯片工作电压:4.5--5.5V;

工作电流:2.0m A;模块最佳工作电压:5.0V

2.3 RS485通信

RS485总线在本项目设计中主要用于传输信息, 并能够用于PC机控制单片机的板子, 而RS485是实现串行通讯的通道, RS485通信在此处利用的原因有:RS485传输的距离比较长, 最远可以达到上千米。而且经济适用, 控制方便, 具有较高的传输速率, 最高可以达到10Mbps, 低功耗, 有较高的信噪比, 而且其接收器敏感度为0.2, 在传输过程中外部环境对其影响较低, 保证传输数据的准确性。符合本项目的设计条件。

基本参数:半双工;速率:2.5Mbps;限摆率:NO;低电流关断模式:NO;接收允许控制:YES;静态电流:300;负载个数:32;引脚数:8。如图3所示。

图3 RS485硬件电路 

2.4 按键控制模块

在本项目设计中按键用于控制单片机, 令其显示不同地点的温度, 由不同的按键控制更能明确的显示, 并且可以更好更快的观察检测各地点的温度, 对于现实的操作更加的方便和快捷 (见图4) 。

图4 按键控制模块  

3 系统软件设计

3.1 上下位机控制指令

本项目采用控制指令, 利用控制指令可以在很大程度上来更加精确的控制下一级元件来更加精确是执行命令。通过更精确的控制来确保更加精准的检测。以便于获取更加流畅的数据。

3.2 上位机软件设计

由于上位机不仅要实现对下位机的命令控制, 还要实现两机之间的数据传输与接受, 但是由于该系统采用的是只能半双工通信RS485数据传输通信, 所以要严格的分配上下位机传输的时间段, 防止同一时间段既要传输又要接收。所以在该次设计中上位机软件采用的是以Visual Basic编程为基础可直观观测界面的软件, 由于VB是一种事件驱动型的语言, 而且它不断响应各种事件, 并根据其优先级做出相应响应。上位机硬件连接后, 即可实现寻找并自主打开所用的串口。

图5 主机和从机原理图   

3.3 下位机软件设计

下机是位利用c语言编程控制的, 下位机用于对温度的检测, 本项目的从机可以用按键控制, 使操作更加方便快捷。

下位机采用串口接收中断的方式, 使得下位机一直处于待接收的状态, 以便于接收上位机的命令信号等。下位机接收并判断后执行与命令相对应的程序。实现了主机与丛机之间的交互和命令接收以及温度报警命令的传递。下位机程序设计包括按键控制、数码管的显示、DS18B20对温度的实际检测、报警指示灯的预警以及蜂鸣器的声音预警等。

系统软件设计采用分模块的方式。对整个模块进行分类。系统软件程序包括PC机可以通过STC90C5116RD+控制DS18B20并在LCD1602上来进行温度显示, 通过RS485总线可以传输和控制单片机, 通过按键可以切换显示温度。用VB系统进行控制。系统程序的核心是采集、显示温度和传输控制信号 (见图5) 。

4 结束语

以物流仓储式远程温度测量为研究对象, 通过利用STC90C5116RD+对硬件进行软硬件的设计调试。可以控制多点测量的温度显示。在显示的基础之上可以进行温度报警和监控。为了更好的控制多点的温度显示利用RS485总线了传输和控制更加的方便和快捷。利用VB和STC系列单片机构成的温度检测系统可以完成对于绝大多数场合的温度检测, 该系统在仓库温度检测, 家畜养殖场, 食品加工厂和大型计算机房等各种场合都非常适用, 且操作方便, 成本低廉。该系统操作简单, 学习入手都很快。