基于RS－485總線的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設計
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環(huán)境條件中的溫濕度指標是許多工作場合中的重要參數，不論是倉庫管理、圖書保存還是工業(yè)測量與計量檢定，都需要符合操作規(guī)定的溫濕度環(huán)境條件。而溫濕度也是最不容易保障的指標，針對這一情況，研制可靠且實用的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)顯得非常重要。監(jiān)控系統(tǒng)以RS-485總線協(xié)議為基礎組成分布式網絡結構，采用PC機與單片機組成的多機系統(tǒng)完成測量與控制任務。
2系統(tǒng)硬件結構及工作原理
2.1網絡監(jiān)控系統(tǒng)結構
圖1系統(tǒng)結構原理圖
系統(tǒng)結構原理圖如圖1。系統(tǒng)采用兩級主從式總線型網絡拓撲結構。由1臺PC機（作為上位機）、若干臺AT89S52單片機（作為下位機）和RS-485總線通信網絡組成。整個系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件的控制下，統(tǒng)一協(xié)調工作，完成設計功能。
2.2主從式通信網絡
監(jiān)控系統(tǒng)中網絡通信采用RS-485串行總線連接，串行通信具有傳輸距離長、連接簡單、使用靈活方便、數據傳輸可靠性高的特點，在工業(yè)監(jiān)控、數據采集和實時控制系統(tǒng)中得到了廣泛應用。其中采用差分通信方式進行信號發(fā)送與接收的RS-485（EIA-485Standard）總線協(xié)議較RS-232C協(xié)議提高了抗共模干擾能力和傳輸速率，擴大了傳輸距離，更適合作為現場總線應用于復雜的環(huán)境中的工業(yè)控制和實時監(jiān)控系統(tǒng)中[1]。
下位現場數據采集與控制單元掛接于同一條數據通信總線，總線為各現場單元共享，為避免總線通信的競爭與沖突，系統(tǒng)網絡通信采用主從式和廣播式通信控制方法。由主控微機決定一次通信過程的啟動和終止，通過給需要通信的現場單元分配總線通信使用權的方法來實現與下位單片機與主控微機之間的網絡通信。網絡中的下位單片機請求通信時必須等待主控微機將總線使用權分配給它后才能收發(fā)數據[2]。采用主從通信控制方法雖然速度稍慢，但由于現場單片機與主控微機間的信息交換不是特別頻繁，因此對于本監(jiān)控系統(tǒng)是適用的。
PC主控微機與各現場單元單片機之間所采用的通信規(guī)約是自定義的、非標準的、比較簡單的格式。主控PC微機通過RS-232C串口向總線通信協(xié)議轉換控制器發(fā)送命令幀信息，總線控制器接口電路負責RS-232C電平和RS-485電平之間的相互轉換，轉發(fā)此通信幀向RS-485總線網絡廣播。在通信幀中包含主控微機所要求的下位現場單元編號，所有下位現場單元單片機都收聽廣播，在收到廣播幀后，進行編號對比操作，各下位單片機把收到的編號與自己的編號進行比較，編號相同的下位單片機控制器為被選中的下位機，對接收到的幀信息進行處理，其余下位單片機控制器皆為未選中的下位機，需要丟棄收到的幀信息并繼續(xù)進行網絡偵聽工作[3]。同樣，下位現場單元單片機向主控微機發(fā)送信息幀時，由總線通信協(xié)議轉換控制器轉換為RS-232C通信協(xié)議電平向主控微機轉發(fā)。在設計實驗中，監(jiān)控系統(tǒng)在串行通信波特率為9600bit/s，無奇偶校驗位，8位數據位，1位停止位的設置下通信正常，沒有發(fā)生丟幀或錯幀的現象。
2.3下位機數據采集與控制單元
下位機是一個以AT89S52單片機為核心的數據采集與控制單元。AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，功能強大的AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S52具有如下資源：40個引腳，8kBytesFlash片內程序存儲（Insystemprogrammable可反復擦寫1000次），256bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數器，2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內時鐘振蕩器?？赏ㄟ^軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，直至外中斷激活或硬件復位[4]。下位機分別接有8路溫度濕度傳感器，進行溫度濕度檢測，并根據各路的平均溫度和平均濕度，控制除濕機、空調機或其他設施，以使環(huán)境溫度與濕度控制在特定的范圍內，并輪流顯示平均溫度、濕度值。下位機還設有煙霧、火光和熱釋電紅外傳感器及其相關電路，組成防火、防盜報警系統(tǒng)。下位單片機通過TTL/RS-485通信接口電路與總線網絡相連接構成半雙工主從式串行通信網絡，實現下位機通過串行口與上位機交換數據。下位機是一個相對獨立的智能型區(qū)域數據測量與控制子系統(tǒng)，當監(jiān)控主機與下位單片機之間的通信發(fā)生故障時，各下位機仍可獨立完成相關區(qū)域的數據采集、告警和控制功能。 土壤濕度傳感器相關文章:土壤濕度傳感器原理 溫濕度控制器相關文章:溫濕度控制器原理
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