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1、摘要RS-485总线由于采用平衡发送、差分接收的方式，以共模抑制能力强，灵敏度高，传输距离远，传输速率高的特点在远程通讯、远程测量中已得到广泛应用，尤其是在控制领域，将各种控制信息通过RS-485总线实现远距离的监测和控制。本文主要介绍单片机与微机通过RS-485串行总线进行远程通信的测量系统的设计，包括一台PC作为主机进行数据的处理和多个AT82S52单片机作为从机进行实时的温度测量，从机是由DS18B20温度传感器与AT89S52单片机组成一个简单、实用的实时温度测量系统，从机可以进行独立测量，并且将实时测量的温度信息通过具有485总线接口的MAX485芯片将数据传送给主机PC机处理，以实
2、现远距离的实时监控和数据的远距离传输。整个系统设计简单、使用灵活方便、价格低廉，且能够直接输出数字量、因此具有很强的实用性。关键词：远程测量；RS-485; 单片机；异步通讯；DS18B20Abstract RS 485 bus due to the sending and receiving balance way to difference of common mode rejection capability is strong, high sensitivity, the transmission distance, the characteristics of high transm
3、ission rate in remote communication, remote measurement has been widely used, especially in the control field, will all kinds of control information through the RS 485 bus realizing remote monitoring and control.This paper mainly introduces the single-chip microcomputer and computer through the RS 4
4、85 serial bus for remote communication measurement system design, including a PC as host data processing and multi-AT82S52 single chip microcomputer as from real-time temperature measurement machine, from the machine is the temperature sensor DS18B20 AT89S52 MCM and form a simple and practical real-
5、time temperature measurement system, from the machine may conduct independent measurement, and the temperature of the real time measurement information through a 485 bus interface of the MAX485 chips will data to the host PC machine processing, in order to realize the remote real-time monitor and da
6、ta transmitted over a long distance. The whole system design is simple, flexible and convenient use, the price is low, and can output the digital quantity directly, therefore has the very strong practicability.Keywords: Remote measurement; RS-485; MCU; Asynchronous communication;DS18B20目录摘要iAbstract
7、ii第一章 绪论1 1.1 选题背景11.2 选题意义1 第二章 系统设计的整体规划32.1 RS-485系统设计的要求32.2系统主要技术参数32.3系统方案的确定42.3.1温度传感器的选择42.3.2 单片机控制器的选择62.3.3 RS485总线接口芯片选择7第三章 远程测量系统硬件设计93.1 基于RS-485总线的硬件设计93.2 RS-232CRS-485转换电路113.3 温度测量系统硬件设计123.3.1 单片机控制器AT89S52123.3.2 数字温度传感器DS18B20173.4温度测量系统整体电路图18第四章系统的软件设计194.1 基于RS-485总线的PC机与单片
8、机通信的软件设计194.1.1AT89S52串行口控制寄存器SCON和PCON194.1.2 AT89S52单片机串行口的工作方式204.1.3波特率的计算214.1.4 基于RS-485总线的PC机与单片机通信的通信协议214.1.5 基于RS-485总线AT89S52单片机与PC机通信程序流程图234.1.6 PC机与单片机通信程序254.2 温度测量系统的软件设计274.2.1 DS18B20芯片的编程规则274.2.2 DS18B20测温流程图294.2.3温度测量程序29第五章 结论33参考文献34致谢35第一章 绪论1.1 选题背景测量技术在科学研究与生产中占据极为重要的作用。“没
9、有测量就没有科学”是人民经过长期实践做出的科学总结。当今世界已进入信息时代，著名科学家钱学森指出“信息技术包括测量技术，计算机技术和通讯技术，测量技术是关键和基础”。随着经济社会的发展，对测量手段和方法的研究和应用提出了越来越高的要求。现代电子技术，传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展和普及，为远程测量系统的实现提供了理想的平台。而温度的测量是整个测量系统中一个重要部分，在工、农业生产和日常生活中，各个环节都与温度紧密相联，温度的测量及控制占据着极其重要地位。人们的日常生活、动植物的生存繁衍和周围环境的温度息息相关，石油、化工、冶金、纺织、机械制造、航空航天、制药、烟草、档案保管、粮食存储
10、等领域对温度也有着较高的要求。例如:印刷车间的温度控制水平对印刷质量有很大的影响;为防止库存武器弹药、金属材料等物品霉烂、生锈，必须保持环境温度不能过高和干燥;而水果、种子、肉类等的保存也需要保证一定的温度;在矿山、棉麻、塑料、食品生产加工等企业的生产环境中，如果空气温度不适应，极易发生不良反应。随着科学技术的发展，许多新兴产业对环境提出了更高的要求:制造大规模集成电路需要极高的空气洁净度，生物化学制药需要精确的温度控制。因此，对温度的监测和控制己成为生产过程中非常重要的技术要求。1.2 选题意义随着社会生产的专业化、规模化，在工、农业的生产中尤其是农业中许多的场合具有：生产规模大、各个生产区
11、间距离比较远、温度的控制比较严格等特点，需要具有远距离的测量功能的系统，对各个场合进行实时的温度测量，以确保生产的正常，实现更好的经济效益。例如：（1）粮库的温度测试现代化的大型粮食仓库库容巨大，各粮库间相距比较远且数量比较多，这就要求可以对上百个点进行温度监测，方便地掌握不同时刻各个点的温度变化，提高仓储量，并有效地减少霉变现象的发生。（2）农产品冷藏保鲜的温度保持目前，水果和蔬菜的保鲜广泛采用的是低温冷藏保鲜措施，通过控制温度来保持水果和蔬菜的新鲜。要求可以安装在冷藏室的温度测量位置，随时方便地观察温度值，以检验是否达到最佳保鲜温度。（3）温室大棚的温度检测温室蔬菜栽培及花卉生产的塑料大棚
12、中，温度的控制对作物的生长至关重要，要求实现温度的自动监测及显示.（4）土壤温度变化的测试在对土壤温度要求严格的农作物种植过程中，要求根据需要测试土壤温度变化，便于掌握准确的温度值。因此针对上述应用场合的要求设计一个实用、高效、便捷的能实现远距离温度测量的系统成为一个需要解决的问题。由于RS-485总线收发器采用平衡发送、差分接收的方式，即在发送端将 TTL 信号转换成差分信号输出，在接收端，接收器将差分信号转换成 TTL信号。因此具有较高的共模抑制能力。同时接收器具有较高的灵敏度，能检测低达 200mV 的电压，数据传输可达 1200m。如降低数据传输速率，则通信距离可更长。当通信速率为12
13、00bps时，理论上通信距离可达 15km。当传输距离超过 300m 时，在网络的二端需接入 120 的匹配电阻，以减少因阻抗不匹配而引起的反射，吸收噪声，从而有效抑制噪声干扰。加上接收器具有高的灵敏度，能检测低达200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。使用RS-485总线，一对双绞线就能实现多站联网，构成分布式系统，设备简单、价格低廉、能进行长距离通信的优点使其在远程测量系统得到了广泛的应用。第二章 系统设计的整体规划2.1 RS-485系统设计的要求根据本系统的应用环境，总结系统的技术要求如下:（1）体积小。本系统主要用于测量各大生产厂区的温度，所以与传统的温度计相比，测温系统的
14、体积要尽可能的小，这样才能减少占用的空间，而且更便于安装和更换。（2）能实现实时的远距离的信息传输。由于各个生产场合的规模比较大，相距比价远，需要有一种能实现远距离通讯的总线设备，并且要求数据的传输线路比较简单，能够实现实时的信号传输。（3）可靠性高。保证系统能够在一定的生产环境中正常工作，并且尽可能减少测温误差，达到测量的准确性和设备工作的持久性。（4）低成本。远程测温系统应充分考虑其成本，在满足系统要求的前提下，应尽量降低成本，才能比同类产品具有竞争力。2.2系统主要技术参数系统主要技术参数:（1）测温范围:-15100（2）测温精度: 0.5（3）波特率：9600bit（4）系统对温度数
15、据的获取周期:5分钟（5）硬件平台:控制器采用51单片机、微型计算机采用普通的PC机（6）软件平台1) Windows操作系统2) Keil编程软件3) 应用软件温度检测系统有着共同的特点:测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、AD转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差;又因为检测环基于DS18B20的多点式远程温度测量仪的设计与实现境复杂、测量点多、信号传输距离远，会使检测系统的稳定性和可靠性下降。所以基于485总线的远程测量系统的设计的关键在于两部分:温度传感器的选择和主控单元的设计。温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大，也高居各类传感器之首。2.3系统方案的确定对于本论文的基于485总线的远程测量系统来说，整个系统由温度测量模块和
