高壓母線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　高壓母線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　High temperature online detection system bus design</p><p>　　系別名稱： 自動(dòng)控制工程系</p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 電氣自動(dòng)化技術(shù)082班</p><p>　　學(xué)生姓名： <

2、/p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　當(dāng)今社會(huì)電力系統(tǒng)己經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈和基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行也成為關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要問題。特別是高壓輸電設(shè)備經(jīng)常因?yàn)榫€路自身設(shè)計(jì)問題或者使用過程中的損耗、老

3、化等現(xiàn)象導(dǎo)致安全事故時(shí)有發(fā)生。但是由于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段的種種限制無法做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，很難對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行給予好的保障。在工業(yè)領(lǐng)域，溫度、壓力、流量是最常見的三大被監(jiān)測(cè)的物理參數(shù)，其中最廣泛的還是溫度量的測(cè)量，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度的測(cè)量也由過去的刻度溫度計(jì)、指針溫度計(jì)向數(shù)字顯示的智能溫度計(jì)發(fā)展，而且，對(duì)測(cè)量的精度要求也越來越高，目前，盡管市場(chǎng)上也由高精度的溫度測(cè)量?jī)x，無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外生產(chǎn)的，一般價(jià)格都很昂貴。<

4、/p><p>　　由于開關(guān)柜中的母線處于高壓電位，每相對(duì)地和不同相之間都存在很高的電壓，所以直接檢測(cè)母線溫度一直是電力系統(tǒng)檢測(cè)中的一個(gè)難題。針對(duì)上述情況，本文提出一種以AT89C51低功耗單片機(jī)為控制核心，以PTR4000為無線數(shù)據(jù)傳輸部件，采用一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20為溫度采集裝置的高壓母線溫度測(cè)量方案，并從硬件和軟件兩方面描述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：

5、高壓母線，溫度測(cè)量，無線傳輸，gsm短信息</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Current world, power system has been the essential and crucialbasement for country's economy. The high-voltage device ofte

6、n failed caused of some problem,such as run circumstance, workload and agings. However tranditional systeminspection method can not monitor the real time condition of the device. In the field of industry, the temperatur

7、e, pressure, flow are threemost common physical parameters monitored, among them the mostextensive one is still the measurement of the temperature .With thed</p><p>　　Because the buses inside HV switchgear

8、cabinet are under high voltage condition, the very high voltage between the contacts of high-voltage switch or between high-voltage buses makes the direct measurement of its temperature a very difficult problem which has

9、 not been solved in practice so far. For these reasons, a method to measure the temperature of the bus-bar for switchgear cabinet on-line monitoring system is presented based on AT89C51 to realize control, using the wire

10、less modem of PTR4000</p><p>　　Key words: Bus-bar in High-Voltage；Temperature measurement；Wireless Transmission；GSM short messages；</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要………

11、………………………………………………………………...………….I</p><p>　　Abstract………………………………………….……………………………….......II</p><p>　　第1章 引言………………………………..……………………...…………..……...1</p><p>　　第2章 系統(tǒng)組成及其工作原理……………………….……………

12、……………….4</p><p>　　2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………..4</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)組成……………………………………………………….…………..4</p><p>　　2.1.2系統(tǒng)工作原理………………………………………………….....………..4</p><p>　　2.2母

13、線無線測(cè)溫裝置組成及工作原理…………………………...……..……….5</p><p>　　2.2.1母線無線測(cè)溫裝置組成……………………………………………..…….5</p><p>　　2.2.2測(cè)溫裝置工作原理…………………………………………………...……5</p><p>　　第3章 母線測(cè)溫系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)……………………………….………………….7&l

14、t;/p><p>　　3.1母線無線測(cè)溫裝置…………………………………………………….……….7</p><p>　　3.1.1傳感器DS18B20…………………………………………………………...7</p><p>　　3.1.2 PTR4000收發(fā)模塊…………………………………………………...…..11</p><p>　　3.1.3單片機(jī)

15、部分……………………………………………………..………...13</p><p>　　3.2測(cè)溫裝置電源的設(shè)計(jì)…………………………………………………………15</p><p>　　3.3 RS485總線介紹………………………………………………………………16</p><p>　　第4章 無線通信協(xié)議及原理…………………………………………….………...20</

16、p><p>　　4.1無線通信協(xié)議的簡(jiǎn)介…………………………………………………………20</p><p>　　4.2 PTR4000無線通信協(xié)議原理及設(shè)計(jì)…………………………………………22</p><p>　　第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………...…….24</p><p>　　5.1總體設(shè)計(jì)……………………………

17、………………………………………....24</p><p>　　5.2 數(shù)據(jù)無線傳輸模塊的軟件設(shè)計(jì)……………………………………..………24</p><p>　　5.3上位機(jī)人機(jī)交互界面的軟件設(shè)計(jì)……………………………………………25</p><p>　　結(jié) 論…………………………………………………………..…………...………..38</p><

18、;p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………..……...39</p><p>　　致 謝………………………………………………………………………..…….40</p><p><b>　　第1章 引言</b></p><p>　　電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是電力系統(tǒng)控制的根本目標(biāo)和進(jìn)行電力市場(chǎng)交易的重要保障，隨著現(xiàn)代

19、電力系統(tǒng)向著高電壓，大機(jī)組，大容量的迅速發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性的要求越來越高。影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的因素有很多，其中一個(gè)重要方面是電氣設(shè)備自身的安全運(yùn)行問題。由于絕大多數(shù)的電氣設(shè)備采用封閉式結(jié)構(gòu)，散熱效果差，熱積累大，并長(zhǎng)期處于高電壓，大電流和滿負(fù)荷的條件下運(yùn)行，其結(jié)果導(dǎo)致熱量集結(jié)加劇，危及電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，同樣，發(fā)電廠，變電站也存在對(duì)發(fā)電機(jī)，變壓器和母線等溫升的監(jiān)測(cè)問題。特別是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，強(qiáng)大的電流使電氣設(shè)備內(nèi)部溫

20、升加劇，電氣絕緣遭到嚴(yán)重破壞，并使電氣設(shè)備壽命縮短，甚至造成電氣設(shè)備被燒毀的嚴(yán)重事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)發(fā)生事故原因中有相當(dāng)一部分與過熱問題有關(guān)，因此電氣設(shè)備溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問題已經(jīng)成為電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備安全運(yùn)行所急需解決的實(shí)際問題，是提高電氣設(shè)備可靠性的迫切需要，對(duì)保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。</p><p>　　發(fā)電廠、變電站的高壓開關(guān)柜是重要的電器設(shè)備。在設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，開關(guān)柜中的母線接點(diǎn)、高

21、壓電纜接頭等部位因老化或接觸電阻過大而發(fā)熱，使相鄰的絕緣部件性能劣化, 甚至擊穿而造成事故。因此, 必須采取有效措施監(jiān)控母線溫度。通過監(jiān)測(cè)母線接點(diǎn)、高壓電纜接頭溫度的運(yùn)行情況，可有效防止開關(guān)柜母線故障發(fā)生，但由于開關(guān)柜內(nèi)高壓狹小的結(jié)構(gòu)，無法進(jìn)行人工巡查測(cè)溫，因此實(shí)現(xiàn)母線接點(diǎn)、高壓電纜接頭溫度在線監(jiān)測(cè)是保證高壓設(shè)備安全運(yùn)行的重要手段。</p><p>　　目前，溫度測(cè)量方法一般分為兩類：（1）接觸式測(cè)量方式，如熱電

22、偶、熱敏電阻、各種溫度傳感器，儀器比較簡(jiǎn)單，但因母線處于高電位，儀器的安裝、讀數(shù)、記錄及供電方式比較難解決。（2）非接觸式的遙測(cè)方法，如紅外輻射，但其準(zhǔn)確度不高，設(shè)備也比較昂貴，而且使用不便，尤其在高壓開關(guān)柜場(chǎng)合使用比較困難。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析：高壓電器的允許溫升及相應(yīng)的測(cè)試方法,在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中已有規(guī)定,但測(cè)試方法不適合于在線監(jiān)測(cè)。常用方法有使用X光照片和γ射線照片來觀察殼體內(nèi)的各部件工作狀況

23、,或用紅外熱像儀的直接監(jiān)測(cè)方法;也有利用分析SF6分解產(chǎn)物的成份間接判斷局部過熱或觸頭的接觸狀況,或測(cè)試導(dǎo)電過程中電磁力、磁致伸縮力所引起金屬殼體的振動(dòng)來進(jìn)行間接推測(cè)的,然而這些方法在檢測(cè)靈敏度正確性和響應(yīng)速度上不能令人滿意,在價(jià)格和現(xiàn)場(chǎng)使用上也難以接受,因此,國(guó)內(nèi)外開發(fā)了一些新的檢測(cè)裝置。</p><p>　　由于高壓電氣設(shè)備一般都處于高電壓，大電流和強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境中，在實(shí)際監(jiān)控中，必須要求監(jiān)控對(duì)象與監(jiān)測(cè)儀器之間

24、進(jìn)行電壓隔離，其測(cè)試信號(hào)進(jìn)行有效傳輸也是一直比較難以解決的問題，因此一些常規(guī)的測(cè)溫方法很難適合在高壓電氣設(shè)備中得到應(yīng)用，目前，母線溫度檢測(cè)主要有以下兩種方案：（1）采用色片，其顏色隨溫度的不同而變化，根據(jù)其顏色即可判斷溫度，缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度低，可靠性差，不能進(jìn)行定量測(cè)量，而且對(duì)高壓母線觸點(diǎn)等來說，在運(yùn)行時(shí)幾乎看不見顏色；（2）采用熱紅外檢測(cè)技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量范圍大，準(zhǔn)確度高，缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴，無法檢測(cè)封閉在機(jī)柜內(nèi)的高壓母線，而且無法實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備

25、和溫度在線檢測(cè)的一體化集成。因此，有必要設(shè)計(jì)一種適合母線溫度在線檢測(cè)的測(cè)量系統(tǒng)。</p><p>　　本文主要對(duì)高壓母線溫度的在線監(jiān)測(cè)進(jìn)行研究，母線是電氣主接線的中間環(huán)節(jié)，起著匯集和分配電能的作用，在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用，電力裝置中的高壓載流母線常常因接觸部位氧化，接觸松動(dòng)，負(fù)荷過大，相間短路，散熱環(huán)境差等原因而使溫度升高，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，有時(shí)會(huì)釀成安全事故，從長(zhǎng)期安全運(yùn)行要求考慮，高壓母線溫度應(yīng)限制在

26、一定范圍之內(nèi)。因此采用一種適合的溫度監(jiān)測(cè)方法，對(duì)電力裝置中的高壓載流母線的溫度進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是十分必要的。因此本文對(duì)于保障電氣設(shè)備安全運(yùn)行具有十分重要的實(shí)際工程意義，為高壓母線實(shí)現(xiàn)智能測(cè)溫提供了一條有效途徑。</p><p>　　目前，溫度測(cè)量的方法比較多，但適用于測(cè)量高電壓，大電流，強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下的載流母線的溫度的方法比較少。針對(duì)上述情況，本文采用一種比較理想的測(cè)溫系統(tǒng)方案：即母線及電接觸溫度測(cè)量裝置采取溫度就

27、地測(cè)量，數(shù)據(jù)遙送地面，由微控制器（MCU）進(jìn)行處理的方法。溫度測(cè)量部分安裝在母線上，而溫度報(bào)警裝置及溫度顯示模塊安裝在地面接收部分，當(dāng)母線溫升超過允許值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)提醒相關(guān)人員采取措施，避免事故的發(fā)生。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)組成及其工作原理</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p><

28、;b>　　2.1.1系統(tǒng)組成</b></p><p>　　本系統(tǒng)主要由母線無線測(cè)溫裝置，PC上位機(jī)控制中心和GSM 短信模塊組成。采用基于RS-485總線的主從分布式結(jié)構(gòu)，以母線無線測(cè)溫裝置接收模塊中的單片機(jī)AT89C51為核心的從機(jī)，既可以獨(dú)立地完成數(shù)據(jù)處理和控制任務(wù)，又可以將數(shù)據(jù)傳給上位PC機(jī)。PC機(jī)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示、打印，同時(shí)將各種控制命令傳給各個(gè)從機(jī)，以實(shí)現(xiàn)集中管理和最優(yōu)控制。系

29、統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)組成框圖</p><p>　　2.1.2 系統(tǒng)工作原理</p><p>　　本系統(tǒng)把溫度傳感器直接安裝在發(fā)熱點(diǎn)上，利用直接接觸方式來采集母線溫度，然后通過無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到安裝在開關(guān)柜門上的接收裝置中。該接收裝置可以同時(shí)接收多個(gè)溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并且整理保存后輪換顯示。溫度數(shù)據(jù)還可以發(fā)送到后

30、臺(tái)監(jiān)視計(jì)算機(jī)上，由后臺(tái)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和保存，可以在模擬接線圖上直接顯示出溫度值，也可以用溫度曲線的方式顯示以便分析。當(dāng)溫度超過預(yù)先設(shè)定的上限值后就進(jìn)行聲音報(bào)警和屏幕提示處理，提醒值班人員進(jìn)行緊急處理。</p><p>　　2.2 母線無線測(cè)溫裝置組成及工作原理</p><p>　　2.2.1母線無線測(cè)溫裝置組成</p><p>　　該裝置主要包括溫度數(shù)據(jù)采集處理部

31、分，無線數(shù)據(jù)傳輸部分，MUC控制及顯示和報(bào)警部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 母線無線測(cè)溫裝置框圖</p><p>　　2.2.2測(cè)溫裝置工作原理</p><p>　　首先，接收端起綜合控制作用的單片機(jī)AT89C51通過PTR4000無線傳輸模塊的發(fā)射端將控制指令傳輸給數(shù)據(jù)采集及發(fā)射單元，在發(fā)射單元，單片機(jī)P89LPC925按照接收到

32、的指令控制溫度傳感器對(duì)三相母線溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，傳感器將需要顯示的各相溫度值按照指令要求通過串行通信接口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)P89LPC925中進(jìn)行處理和儲(chǔ)存，之后單片機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸給發(fā)射單元的PTR4000無線傳輸模塊的發(fā)射端，信號(hào)經(jīng)其調(diào)制后發(fā)送到接收單元的接收端，數(shù)據(jù)經(jīng)解調(diào)后傳輸給接收端的單片機(jī)AT89C51，之后單片機(jī)AT89C51對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示溫度值，當(dāng)溫度異常時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。單片機(jī)AT89C51不斷的發(fā)送控制指令給數(shù)據(jù)采集

33、單元采集溫度值，同時(shí)采集的溫度數(shù)據(jù)不斷的傳輸?shù)浇邮斩恕?lt;/p><p>　　第3章 母線測(cè)溫系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 母線無線測(cè)溫裝置</p><p>　　本裝置硬件電路主要由母線溫度數(shù)據(jù)采集電路，無線發(fā)送與接收電路，MCU控制電路及其外圍顯示，報(bào)警電路等組成。本裝置是母線測(cè)溫系統(tǒng)的核心部分，測(cè)溫傳感器采用美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的新型單總線數(shù)字溫

34、度傳感器DS18B20，數(shù)據(jù)無線傳輸模塊采用PTR4000無線收發(fā)模塊，溫度采集及數(shù)據(jù)發(fā)射部分的微控制器采用飛利浦公司生產(chǎn)的低功耗高性能的P89LPC932單片機(jī)，數(shù)據(jù)接收部分采用AT89C51單片機(jī)才實(shí)現(xiàn)控制。</p><p>　　3.1.1傳感器DS18B20</p><p>　　DS18B20是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的新型單總線數(shù)字溫度傳感器，使用了在板（onboard）專利技術(shù)，

35、將地址線、數(shù)據(jù)線和控制線合為一根雙向串行傳輸?shù)男盘?hào)線，可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。其測(cè)溫范圍為-55℃～ +125℃,分辨率為0.5℃，測(cè)量的溫度值用9～12位數(shù)字表示，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms，溫度超標(biāo)的上，下限值，DS18B20的轉(zhuǎn)換分辨率均可由用戶設(shè)定，并能長(zhǎng)期保存。每個(gè)DS18B20芯片的ROM中存放唯一的64位ID號(hào)：前8位是產(chǎn)品類型編號(hào)，隨后48位是該器件的自身序號(hào),最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼.因

36、此,單片機(jī)可以同時(shí)控制多個(gè)DS18B20采集數(shù)據(jù),而不會(huì)出現(xiàn)混亂現(xiàn)象，完全滿足母線多點(diǎn)溫度測(cè)量的需要。</p><p>　　自美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)單總線、數(shù)字式溫度傳感器系列(如DS1620、DS1820、DS18B20)以來,相繼被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化測(cè)控領(lǐng)域。改變了傳統(tǒng)溫度測(cè)試方法，能在現(xiàn)場(chǎng)采集溫度數(shù)據(jù)。并直接將溫度物理量變換為數(shù)字信號(hào)并以總線方式傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，測(cè)試溫度范圍為-55℃——+

37、125℃?？蓱?yīng)用于各種領(lǐng)域、各種環(huán)境的自動(dòng)化測(cè)試和控制系統(tǒng)，使用方便靈活，測(cè)試精度高，優(yōu)于任何傳統(tǒng)的溫度數(shù)字化、自動(dòng)化測(cè)控設(shè)備。應(yīng)用DS18B20先后為用戶設(shè)計(jì)了定時(shí)控溫發(fā)酵器、自動(dòng)控溫加熱器等產(chǎn)品?，F(xiàn)以自動(dòng)控溫加熱器為例主要說明DS18B20的特點(diǎn)、工作原理及DS18B20的C51程序。</p><p>　　為了使DS1820能完成準(zhǔn)確的溫度變換，當(dāng)溫度變換發(fā)生時(shí)，I/0線上必須提供足夠的功率。因?yàn)镈S1820

38、的工作電流高達(dá)1mA, 5K的上拉電阻將使I/0線沒有足夠的驅(qū)動(dòng)能力。如果幾個(gè)SD1820在同一條I/0線上而且企圖同時(shí)變換，那么這一問題將變得特別尖銳。</p><p>　　有兩種方法確保DS1820在其有效變換期內(nèi)得到足夠的電源電流。第一種方法是發(fā)生溫度變換時(shí)，在I/0線上提供一強(qiáng)的上拉。如圖3-1所示，通過使用一個(gè)MOSFET把I/0線直接拉到電源可達(dá)到這一點(diǎn)。當(dāng)使用寄生電源方式時(shí)VDD引腳必須連接到地。&

39、lt;/p><p>　　圖3-1強(qiáng)上拉在溫度變換期內(nèi)向DS1820供電</p><p>　　向DS1820供電的另外一種方法是通過使用連接到VDD引腳的外部電源，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在I/0線上不要求強(qiáng)的上拉。總線上主機(jī)不需向上連接便在溫度變換期間使線保持高電平。這就允許在變換時(shí)間內(nèi)其它數(shù)據(jù)在甲一線上傳送。此外，在甲一線總線上可以放置任何數(shù)日的DS1820，而且如果它們都使用外部電源，那么通過發(fā)出

40、跳過(Skip ) ROM命令和接著發(fā)出變換(Convent) T命令，可以同時(shí)完成溫度變換。注意只要外部電源處十工作狀態(tài)，GND(地)引腳不可懸空。</p><p>　　在總線上主機(jī)不知道總線上DS1820是寄生電源供電還是外部VDD供電的情況卜，在DS1820內(nèi)采取了措施來通知采用的供電方案?？偩€上主機(jī)通過發(fā)出跳過(Skip ) ROM的操作約定，然后發(fā)出讀電源命令，可以決定是否有需要強(qiáng)上拉的DS1820在總

41、線上。在此命令發(fā)出后，主機(jī)接著發(fā)出讀時(shí)間片。如果是寄生供電，DS1820將在甲一線總線上送回“0”如果由VDD引腳供電，它將送回“1”。如果主機(jī)接收到一個(gè)“0”它知道它必須在溫度變換期間在I/0線上供一個(gè)強(qiáng)的上拉。</p><p>　　數(shù)字溫度傳感器DS18B20的測(cè)溫范圍為-55℃——+125℃，精度為0.5℃，測(cè)量的溫度值用9——12位數(shù)字表示，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms，溫度超標(biāo)報(bào)警的上、下限值，DS18B2

42、0的轉(zhuǎn)換分辨率均可由用戶設(shè)定，并能長(zhǎng)期保存。利用Dallas的單總線控制協(xié)議，和單線控制信號(hào)在總線上來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。DS18B20的另一特點(diǎn)是在沒有外部電源下操作的能力，電源山總線為高電平時(shí)DQ腳上的上拉電阻提供(寄生供電模式)，此時(shí)VDD腳接地。也可用傳統(tǒng)方式供電，即將外部電源接在VDD腳上即可。</p><p>　　DS18B20測(cè)溫原理如圖3-2所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用來向計(jì)數(shù)

43、器1提供固定頻率的脈沖信號(hào)。高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響較大，隨溫度的變化而明顯改變，其產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，用于控制閘門的關(guān)閉時(shí)間。初態(tài)時(shí)，計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在與-55℃相對(duì)應(yīng)的一個(gè)基值上。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)器2控制的閘門時(shí)間到達(dá)之前，如果計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0，則溫度寄存器的值將作加1運(yùn)算，與此同時(shí)，用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中非線性的斜率累加器將輸出一個(gè)與溫度變化相對(duì)應(yīng)

44、的計(jì)數(shù)值，作為計(jì)數(shù)器1的新預(yù)置值，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)，直到計(jì)數(shù)器2控制的閘門時(shí)間到達(dá)亦即計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。在默認(rèn)的配置中，DS18B20的測(cè)溫分辨率為0.0625℃，以12位有效數(shù)據(jù)表示，其中，高位的S表示符號(hào)位，如:0000 0001 1001 0001表示+25.0625℃。</p><p><b>

45、　　圖3-2 測(cè)溫原理</b></p><p>　　DS18B20通過計(jì)量其內(nèi)部溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)來測(cè)量溫度。計(jì)數(shù)器基準(zhǔn)值對(duì)應(yīng)于-55℃的基數(shù)，如果計(jì)數(shù)器達(dá)到零，那么溫度寄存器的值就對(duì)應(yīng)著－55℃。</p><p>　　同時(shí)，計(jì)數(shù)器用針率累加器電路所決定的值進(jìn)行設(shè)定。為了對(duì)遵循拋物線規(guī)律的振蕩器溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償，這種電路是必需的。時(shí)鐘再次使計(jì)數(shù)器計(jì)值至已達(dá)到零。&

46、lt;/p><p>　　DS18B20與單片機(jī)P89LPC925組成的母線溫度數(shù)據(jù)采集電路如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 母線溫度數(shù)據(jù)采集電路</p><p>　　圖3-4 數(shù)字式溫度傳感器DS18B20實(shí)物圖</p><p>　　3.1.2 PTR4000收發(fā)模塊</p><p>　　無線發(fā)送與接收電路

47、采用無線收發(fā)模塊PTR4000來實(shí)現(xiàn)。PTR4000模塊體積微小,且接收發(fā)射合一,工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段2400MHz——2524MHz，采用GMSK調(diào)制/解調(diào),工作電壓為1.9～3.6V，功耗小，靈敏度高，工作最高速率可達(dá)1000kbit/s，無需設(shè)置模塊通訊速率， 抗干擾能力強(qiáng)，開闊地?zé)o干擾的情況下，有效傳輸距離達(dá)300米，編程開發(fā)工作容易，并且單片機(jī)可直接與其相連，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合。</p><p&g

48、t;　　PTR4000編程配置接口由CE、CS、PWR組成，控制PTR4000的四種工作模式：配置模式，發(fā)射/接收模式，待機(jī)模式，Power down掉電模式。配置數(shù)據(jù)由DATA, CLK1輸入。</p><p>　　通道1接口CLK1, DATA, DR1為三線多功能接口：</p><p>　　（1）在配置模式下，單片機(jī)通過通道1的DATA、CLK1線配PTR4000的工作參數(shù)；<

49、/p><p>　?。?）在發(fā)射模式下，單片機(jī)通過通道1的DATA、CLK1發(fā)送數(shù)據(jù)；</p><p>　?。?）在接收模式下，當(dāng)接收到與本機(jī)地址一致是，通過DR1輸出中斷指示(高有效)，單片機(jī)通過DATA,CLKl接收數(shù)據(jù)。</p><p>　　PTR4000上電以后首先必須通過單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行配置：?jiǎn)纹瑱C(jī)首先將按照模式控制真值表將PTR4000設(shè)為配置模式；然后單片機(jī)通

50、過通道1的DATA、CLK1將15bvte的配置數(shù)據(jù)送入PTR4000模塊，完成配置。</p><p>　　配置字一共為120bit，在CLK1的上升沿開始最高位(MSB)移入PTR4000。在CS下降沿后，模塊內(nèi)部更新所有內(nèi)部配置，即新的配置字在CS的下降沿后開始生效。上電后第一次配置時(shí)必須將120bit配置字全部移入：而后當(dāng)僅需要做收發(fā)切換時(shí)，只需移入lbit即可完成收/發(fā)模式的切換。</p>

51、<p>　　單片機(jī)與PTR4000接口電路如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 單片機(jī)與PTR4000接口電路</p><p>　　在接口電路中，PTR4000配置接口CS、CE和通道1接口CLK1、DATA 用單片機(jī)的I/O來控制，DR1接單片機(jī)中斷INT0，通道2接口CLK2、DOUT2、DR2 保留未使用。</p><p>　　3.1.3

52、單片機(jī)部分</p><p>　　P89LPC932單片機(jī)是PHILIPS公司新推出的一款單片封裝的8位單片機(jī),它是基于80C51內(nèi)核的高速、低功耗的帶片內(nèi)8KBFlash的8位單片機(jī)，其指令執(zhí)行時(shí)間只需2到4個(gè)時(shí)鐘周期,6倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51器件。P89LPC932內(nèi)部主要集成了字節(jié)方式的I2C總線、SPI接口、UART通信接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、EEPROM、A/D轉(zhuǎn)換器、ISP/IAP在線編程和遠(yuǎn)程編程方式等一系列有特

53、色的功能部件。該單片機(jī)在低電壓(2.4.-3.6V)下工作，可以很好地在以電池供電的便攜式系統(tǒng)中得到應(yīng)用。其集成的許多系統(tǒng)級(jí)的功能，適合于許多要求高集成度、低成本的場(chǎng)合；可以大大減少元件的數(shù)目和電路板面積并降低系統(tǒng)的成本，可以滿足多方面的性能要求。</p><p>　　AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取

54、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案。    AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，AT89

55、C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　圖3-6 AT89C51引腳圖</p><p>　　3.2 測(cè)溫裝置電源的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于高壓開關(guān)柜內(nèi)部是一個(gè)高溫，高電壓，強(qiáng)磁場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境，溫度檢測(cè)裝置與測(cè)溫點(diǎn)處于同一電位，檢

56、測(cè)部分電源不宜從外部供給，只能從內(nèi)部產(chǎn)生。為此，本設(shè)計(jì)中采用在母線上安裝電流互感器，利用鐵芯片飽和原理，選擇適當(dāng)鐵芯截面，小電流時(shí)鐵芯正常勵(lì)磁，大電流時(shí)鐵芯飽和，從而提供了變化幅度較小的電源，從中取出的電流經(jīng)整流，濾波和穩(wěn)壓后提供給高壓測(cè)的數(shù)據(jù)采集發(fā)射模塊的供電方式。而接收部分電源可利用上位機(jī)來給其供電。</p><p>　　圖示3-7為電源處理電路，輸入整流濾波電路將交流電源進(jìn)行整流濾波，為穩(wěn)壓電路提供波紋較小

57、的直流電壓。整流單元采用二極管橋式全波整流電路，整流橋由4個(gè)分立的耐壓值為6V的二級(jí)管組成，將輸入的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖直流電。在整流橋的輸入端分別并聯(lián)了一對(duì)C104瓷片電容，濾掉輸入電壓中的雜波。LM7815輸入濾波部分主要采用470µF電解電容完成，并在LM7815的輸入端對(duì)地連接一個(gè)C104的瓷片電容。該輸出電壓經(jīng)過一個(gè)1000µF的電解電容濾波后到達(dá)LM7805的輸入端。LM7805輸出+5V電壓，為數(shù)據(jù)采集發(fā)射

58、模塊供電。</p><p>　　圖3-7電源處理電路</p><p>　　3.3 RS485總線介紹</p><p>　　在多機(jī)通信領(lǐng)域，由于單片機(jī)具有靈活高效的多機(jī)通信功能和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用越來越廣泛，但由于單片機(jī)的收發(fā)信號(hào)都是TTL電平，驅(qū)動(dòng)能力和抗干擾性有限，實(shí)用中常配合其它總線實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，RS485總線就是其中之一。RS485總線是平衡差分傳輸，抗干擾性好，最遠(yuǎn)

59、可傳輸4000m，可互聯(lián)多達(dá)128個(gè)單片機(jī)，非常適合組成多機(jī)通信系統(tǒng)。隨著傳輸距離的增加和傳送速率的提高，各種反射、干擾、衰減和共地噪聲等影響將引起測(cè)試信號(hào)的崎變，從而限制了遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展。RS232總線，其驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)擺幅比TTL電平大，使抗干擾能力提高，但RS232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載。遠(yuǎn)程測(cè)試控制系統(tǒng)中采用RS485總線。通過控制PC機(jī)RS232串日，利用RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換接日，實(shí)現(xiàn)RS485總線的通信

60、控制。</p><p>　　圖3-8 RS485的傳輸方式</p><p>　　RS485總線信號(hào)發(fā)送被分解為正負(fù)兩條線路，當(dāng)?shù)竭_(dá)后，再將信號(hào)相減還原出原來信號(hào)。所以信號(hào)上的干擾會(huì)在相減過程中被消除。</p><p>　　RS485總線收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅(qū)動(dòng)器將TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)輸出;在接收端，接收器將差分信號(hào)變成TTL電平，因此具

61、有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至200mV的電壓，故數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)千米以外。RS-485總線采用二線方式，為保持總線平衡傳輸,需要在傳輸線兩端并接一個(gè)電阻。RS485總線抄表電路連接如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 RS485總線通信結(jié)構(gòu)</p><p>　　由于RS-485無標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，協(xié)議應(yīng)自定義，RS-485總線的協(xié)議制定和軟件編程對(duì)系統(tǒng)傳輸?shù)目?/p>

62、靠性有很大影響。另外RS-485總線是異步半雙工的通信總線，在某一個(gè)時(shí)刻，總線只能呈現(xiàn)一種狀態(tài)，所以這種方式一般適用于主機(jī)對(duì)分機(jī)的查詢方式通信，總線上必然有一臺(tái)始終處于主機(jī)地位的設(shè)備在巡檢其它的分機(jī)。因此采用RS485總線連接的多個(gè)站點(diǎn)，任一時(shí)刻只能有一個(gè)站點(diǎn)在“說”，其它站點(diǎn)只能處于“聽”狀態(tài)。如果有多于1個(gè)的站點(diǎn)在“說”，數(shù)據(jù)將在通信總線上碰撞，結(jié)果使處于接收狀態(tài)的站l從收不到正確的數(shù)據(jù)。</p><p>　

63、　為保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，對(duì)每個(gè)字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)的同時(shí)，應(yīng)盡量減少特征字和校驗(yàn)字。所以需要制定一套合理的通信協(xié)議來協(xié)調(diào)總線的分時(shí)共用。這里采用的是數(shù)據(jù)包通信方式，通信數(shù)據(jù)是一幀或一包地發(fā)送，每包數(shù)據(jù)都有引導(dǎo)碼、長(zhǎng)度碼、地址碼、命令碼、內(nèi)容、校驗(yàn)碼等部分組成。其中引導(dǎo)碼是用于同步每一包數(shù)據(jù)的引導(dǎo)頭；長(zhǎng)度碼是這一包數(shù)據(jù)的總長(zhǎng)度；命令碼是主機(jī)對(duì)分機(jī)(或分機(jī)應(yīng)答主</p><p>　　機(jī))的控制命令；地址碼是分機(jī)的木機(jī)地址號(hào)；“

64、內(nèi)容”是這一包數(shù)據(jù)里的各種信息；校驗(yàn)碼是這一包數(shù)據(jù)的校驗(yàn)標(biāo)志，采用和校驗(yàn)方式。</p><p>　　第4章 無線通信協(xié)議及原理</p><p>　　4.1 無線通信協(xié)議的簡(jiǎn)介</p><p>　　協(xié)議就是指一些規(guī)則，簡(jiǎn)單的說就是為了能相互理解，必須用同一種語(yǔ)言說話。</p><p>　　在簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸中，通信只朝一個(gè)方向進(jìn)行，從發(fā)射端到接收

65、端。通信可能在發(fā)射端和接收端之間受到外界的干擾而使數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，因此需要協(xié)議來保證接收端能正確接收到從發(fā)射端來的數(shù)據(jù)，并確定所接收數(shù)據(jù)是否是實(shí)際數(shù)據(jù)。</p><p>　　1981年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)正式提出了“開放系統(tǒng)互連(OSI)基本參考模型”的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，成為新一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。分層的概念在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等計(jì)算機(jī)科學(xué)中都得到了廣泛的應(yīng)用，在計(jì)算機(jī)互連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)時(shí)人們也是這樣做的。

66、</p><p>　　OSI分為七層，在通信過程中為了使這些對(duì)層間的虛通信得以正確進(jìn)行，它們必須遵循共同的約定，就是對(duì)等協(xié)議。</p><p>　　最下面是物理層(PH-Physical Layer)。物理層負(fù)責(zé)在物理媒體上傳輸二進(jìn)制位流，又稱比特流，它規(guī)定了物理連接的機(jī)械、電氣、功能和過程特性。機(jī)械特性規(guī)定了插頭座的大小、形狀和針的數(shù)目等。電氣特性規(guī)定了電壓值、邏輯電平及其它電氣參數(shù)。功

67、能特性規(guī)定了每根連線的功能及含義。過程特性則規(guī)定了各種事件應(yīng)按于什么次序出現(xiàn)。</p><p>　　數(shù)據(jù)鏈路層(DL-Data Link Layer)建立在物理層之上，其功能是進(jìn)過差錯(cuò)檢測(cè)與恢復(fù)等措施將直接相連的兩個(gè)系統(tǒng)間的可能出錯(cuò)的物理連接改成為無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。</p><p>　　建立在數(shù)據(jù)鏈路層之上的網(wǎng)絡(luò)層(N-Network Layer)則完成了數(shù)據(jù)在通信子網(wǎng)中的傳輸，其中包括路

68、由的選擇。</p><p>　　建立在數(shù)據(jù)鏈路層之上的網(wǎng)絡(luò)層(N-Network Layer)則完成了數(shù)據(jù)在通信子網(wǎng)中的傳輸，其中包括路由的選擇。 網(wǎng)絡(luò)層之上是傳輸層(T-Transport Layer)。它是第一個(gè)端對(duì)端的層次。就是說在通信子網(wǎng)的中繼設(shè)備上可能有下面的PH, DC或N層，而只有在互連的端開放系統(tǒng)上才有運(yùn)輸層以上的層次。它要提供端對(duì)端的差錯(cuò)控制、流量控制等功能，向上一層的實(shí)體提供透明的維持一定質(zhì)量

69、的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，并使其不必操心達(dá)到端對(duì)端數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的細(xì)節(jié)。</p><p>　　實(shí)際應(yīng)用中要進(jìn)行信息交換的常常不是兩個(gè)端開放系統(tǒng)本身，而是一個(gè)端開放系統(tǒng)中的某一進(jìn)程與另一端開放系統(tǒng)中的某一進(jìn)程。會(huì)話層(S-Session Layer)的功能就是在兩個(gè)通信的高層進(jìn)程之間建立和管理不同形式的對(duì)話。</p><p>　　表示層(P-Presentation Layer)的功能是提供數(shù)據(jù)和信息的

70、語(yǔ)法表示變換，包括編碼的轉(zhuǎn)換，加密與解密，數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等。七層中的最上層一層是應(yīng)用層(A-Application Layer)，它提供了OSI環(huán)境下對(duì)各種應(yīng)用或用戶服務(wù)的接口隨著應(yīng)用要求的不同，它提供了不同的服務(wù)。</p><p>　　4.2 PTR4000無線通信協(xié)議原理及設(shè)計(jì)</p><p>　　PTR4000系列無線高速M(fèi)ODEM為工程師設(shè)計(jì)無線產(chǎn)品提供了較好的解決方法。因?yàn)镻TR

71、4000的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，以至于可以忘記它是一個(gè)無線電器件。然而一些外部的因素會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸產(chǎn)生影響，因此需要采用有效的辦法來確保通信。</p><p>　　通信信道是數(shù)據(jù)從發(fā)射到接收的一個(gè)通道，它包括產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，編碼，發(fā)射，接收，解碼。理解如圖4-1所示:</p><p>　　圖4-1 通信通道</p><p><b>　　1、數(shù)據(jù)源</b>

72、</p><p>　　數(shù)據(jù)源可能是各種各樣的東西，可能是一個(gè)溫度傳感器的A/D數(shù)據(jù)值，計(jì)算機(jī)硬盤里的一個(gè)文件，用戶輸入鍵盤里的一個(gè)按鍵。本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)源是生理信號(hào)經(jīng)過采集等一系列處理后存在單片機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在這里發(fā)生錯(cuò)誤可能性較小，而且較易通過硬件或軟件的方式來發(fā)現(xiàn)。</p><p><b>　　2、數(shù)據(jù)編碼</b></p><p>　　數(shù)據(jù)

73、源出來的數(shù)據(jù)一般來說是并行的白然數(shù)據(jù)，PTR4000系列無線MODEM需要的異步串行數(shù)據(jù)格式，這通常是由UART(通常異步傳輸)來完成的，有時(shí)也可通過軟件來完成。數(shù)據(jù)錯(cuò)誤在此發(fā)生的可能性也不大，而且可跟蹤。</p><p><b>　　3、數(shù)據(jù)發(fā)射</b></p><p>　　數(shù)據(jù)發(fā)射是通過PTR4000系列無線MODEM的發(fā)射功能完成的。所有的PTR4000系列無線

74、MODEM在出廠時(shí)都經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試。然而，外部因素如供電電壓、噪聲、不適當(dāng)?shù)恼{(diào)制電壓電平、不適當(dāng)?shù)奶炀€負(fù)載，都能引起數(shù)據(jù)流的錯(cuò)誤。根據(jù)手冊(cè)正確使用PTR4000系列無線MODEM，不會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)流錯(cuò)誤的因素。</p><p><b>　　4、傳播路徑</b></p><p>　　傳播路徑是無線電波從發(fā)射到接收的路徑。數(shù)據(jù)錯(cuò)誤最有可能在這個(gè)階段發(fā)生，因?yàn)轭l帶內(nèi)的干擾或傳播

75、路徑中RF源降低了靈敏度，而且多徑和衰減也可能引起接收機(jī)接收錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　5、數(shù)據(jù)接收</b></p><p>　　接收過程通過PTR4000系列無線MODEM的接收功能完成。所有的PTR4000系列無線MODEM經(jīng)過廠家的嚴(yán)格測(cè)試，使其能接收手冊(cè)中指定的所有格式的數(shù)據(jù)。在沒有接收到信號(hào)時(shí)，PTR4000會(huì)有隨機(jī)數(shù)據(jù)輸出，這是因?yàn)槠潇`敏度比

76、較高(如調(diào)頻收音機(jī)在沒有信號(hào)時(shí)會(huì)收到沙沙的噪音，而一旦收到信號(hào)即可使噪音消失)。當(dāng)發(fā)射機(jī)發(fā)射時(shí)，接收機(jī)的隨機(jī)數(shù)據(jù)輸出被抑制，這時(shí)輸出的是真正的數(shù)據(jù)。帶內(nèi)干擾和頻率下降可能引起接收機(jī)接收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。最后，如果數(shù)據(jù)源違反了手冊(cè)上指的波特率錯(cuò)誤或者是頭字節(jié)不對(duì)都有可能引起數(shù)據(jù)流錯(cuò)誤。</p><p><b>　　6、數(shù)據(jù)解碼</b></p><p>　　因?yàn)閺腜TR4000

77、系列無線MODEM輸出的數(shù)據(jù)是串行數(shù)據(jù)，通?？捎梦⑻幚砥骱臀⒖刂破鞯腢ART來處理，或者用軟件方法來實(shí)現(xiàn)接收。數(shù)據(jù)在此過程出現(xiàn)錯(cuò)誤幾乎是不可能的，而且也易被跟蹤。如果錯(cuò)誤發(fā)生在這之前，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)有時(shí)根據(jù)幀錯(cuò)誤能發(fā)現(xiàn)。</p><p><b>　　7、數(shù)據(jù)解釋</b></p><p>　　數(shù)據(jù)解釋經(jīng)常在軟件里實(shí)現(xiàn)，錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正也在這個(gè)階段實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)錯(cuò)誤在這個(gè)階段發(fā)生的可

78、能性不大，而且易于跟蹤。</p><p>　　第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本系統(tǒng)涉及的軟件編程分為兩部分：一是用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)的控制, 單片機(jī)的主要作用是控制實(shí)現(xiàn)發(fā)射器和接收器的數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收。二是用VB++6.0實(shí)現(xiàn)的串口通信、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的圖形顯示和ACCESS

79、2000數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問。</p><p>　　5.2數(shù)據(jù)無線傳輸模塊的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　由于要監(jiān)測(cè)三個(gè)參數(shù)（三相）的信號(hào),為了避免出現(xiàn)信號(hào)混淆、不清楚接收到的信號(hào)屬于哪一參數(shù)的現(xiàn)象,我們采取查詢方式分時(shí)來實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)。首先要弄清楚每一只DS18B20的序列號(hào)，以便其做出響應(yīng)，每個(gè)DS18B20都有一個(gè)唯一的64位產(chǎn)品序列號(hào)，沒有一個(gè)器件之間的編號(hào)是相同的，通訊時(shí)系統(tǒng)第1步首先發(fā)復(fù)

80、位脈沖使線上所有DS18B20芯片都被復(fù)位后，反復(fù)搜索DS18B20序列號(hào),第2步發(fā)送ROM操作命令,啟動(dòng)所有在線DS18B20做溫度轉(zhuǎn)換.第3步發(fā)出選擇匹配器件命令,在發(fā)出該操作命令后,掛接于在線上的所有DS18B20器件,均對(duì)收到的系列編號(hào)與自身系列編號(hào)相比較,只有系列號(hào)相同的才對(duì)隨后的命令進(jìn)行響應(yīng),其余器件則不作任何響應(yīng)。第4步逐個(gè)讀出在線上傳感器轉(zhuǎn)換后的溫度值。DS18B20與單片機(jī)兩者的通訊及協(xié)作按DS18B20的讀寫時(shí)序串行

81、進(jìn)行。AT89C51中的監(jiān)控程序不斷地對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、采集。</p><p>　　無線收發(fā)模塊PTR4000是收發(fā)共一體的裝置,同時(shí)具備發(fā)射和接收功能。因此，在對(duì)某個(gè)參數(shù)進(jìn)行無線監(jiān)測(cè)開始時(shí),首先把發(fā)射裝置(以下稱發(fā)射器)設(shè)為“被動(dòng)者”即接收狀態(tài),用以接收監(jiān)測(cè)指令,同時(shí)把接收裝置 (以下稱接收盒)設(shè)為“主動(dòng)者”即發(fā)射狀態(tài),用以發(fā)射監(jiān)測(cè)指令;控制程序通過接收裝置發(fā)出監(jiān)測(cè)該參數(shù)的指令后,把接收裝置的狀態(tài)設(shè)為接收,用

82、以接收監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù);發(fā)射裝置接收到指令后傳給單片機(jī),單片機(jī)根據(jù)指令轉(zhuǎn)入對(duì)應(yīng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)子程序開始監(jiān)測(cè),同時(shí)把發(fā)射裝置的狀態(tài)設(shè)為發(fā)射,用以發(fā)射監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù);這樣單片機(jī)控制監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)源源不斷的通過發(fā)射裝置、接收裝置傳遞給處理顯示部分進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)顯示，同時(shí)，對(duì)異常溫度進(jìn)行報(bào)警。直到對(duì)該參數(shù)的監(jiān)測(cè)完畢;對(duì)一個(gè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)結(jié)束后,接收裝置的狀態(tài)又設(shè)為發(fā)射用來發(fā)射指令、發(fā)射裝置的狀態(tài)又設(shè)為接收來接受指令,當(dāng)控制程序再發(fā)出另一個(gè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)指令后又開始

83、另一個(gè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)過程。重復(fù)這一過程,直到監(jiān)測(cè)完所有的參數(shù)數(shù)據(jù),這就是查詢方式的工作過程。這一過程保證了系統(tǒng)對(duì)各個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)無混淆的監(jiān)測(cè),該過程要通過軟件編程來控制實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　本系統(tǒng)軟件編程采用單片機(jī)C語(yǔ)言，充分利用其良好的模塊化思想，可讀性強(qiáng)，容易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。軟件部分包括發(fā)射模塊主程序，接收模塊主程序，溫度采集子程序，溫度顯示和報(bào)警等子程序。發(fā)射模塊主程序和接收模塊主程序如圖所示：</p>

84、;<p>　　圖5-1 接收模塊軟件流程圖 圖5-2 發(fā)射模塊軟件流圖</p><p>　　5.3上位機(jī)人機(jī)交互界面的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　母線測(cè)溫裝置測(cè)得的數(shù)據(jù)可以通過串口輸入到PC上位機(jī)，以便工作人員更好的監(jiān)視母線溫度的變化情況。串口通信及人機(jī)交互的可視化界面采用 VB++6.0實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　上位機(jī)人機(jī)交互界面如圖5-

85、3所示，上位機(jī)界面包括溫度曲線顯示功能和溫度數(shù)據(jù)的顯示，查詢和存儲(chǔ)功能，溫度曲線顯示界面的橫軸表示時(shí)間，縱軸表示溫度，針對(duì)開關(guān)柜母排溫度的實(shí)際情況，溫度上限設(shè)置為70℃，當(dāng)母線溫度超過70℃時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，提醒值班人員采取措施，排除事故。</p><p>　　同時(shí)，溫度值還可以通過數(shù)字形式顯示出來，并數(shù)據(jù)同時(shí)被上位機(jī)記錄和存儲(chǔ)，以便以后分析母線溫度的變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除事故隱患。</p>&l

86、t;p>　　圖5-3母線溫度監(jiān)控界面</p><p>　　5-4 單相母排溫度變化模擬曲線圖</p><p>　　圖5-4為母線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，上位機(jī)界面中，單相母線溫度變化模擬曲線圖，系統(tǒng)測(cè)溫裝置每10秒采一次樣，而上位機(jī)軟件設(shè)置每5秒采一次樣，以保證溫度采樣數(shù)據(jù)的可靠性。</p><p>　　上位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-5所示：</p>

87、<p>　　圖5-5 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　其中虛線箭頭表示控制流，實(shí)線箭頭表示數(shù)據(jù)流。各模塊功能簡(jiǎn)要說明如下：</p><p>　　控制模塊 通過串口控制單片機(jī)對(duì)各測(cè)溫裝置的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。</p><p>　　串口通信模塊 接收控制模塊的控制命令發(fā)送給單片機(jī)；接受單片機(jī)傳來的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換模塊。</p><

88、;p>　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理模塊 把串口接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，為顯示和存數(shù)據(jù)庫(kù)做準(zhǔn)備。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 把數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)做為歷史監(jiān)測(cè)結(jié)果。</p><p>　　數(shù)據(jù)讀取模塊 從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取歷史監(jiān)測(cè)結(jié)果,進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的回放。</p><p>　　顯示處理模塊 在控制模塊的控制下,對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行水平滾動(dòng)的實(shí)時(shí)顯示;或?qū)v史監(jiān)測(cè)結(jié)

89、果進(jìn)行回放。</p><p><b>　　VB編程代碼</b></p><p>　　Dim px(49) As Single, py(49) As Currency '二維數(shù)組</p><p>　　Dim col As Integer</p><p>　　Dim pl As Integer</p>

90、<p>　　Public P As Currency</p><p>　　Private Sub Command1_Click() '開/關(guān)定時(shí)器</p><p><b>　　Cls</b></p><p>　　Picture1.Scale (-10, 70)-(110, -5)</p><p>　　F

91、or i = 70 To 0 Step -10</p><p>　　Picture1.Line (-10, i)-(-8, i)</p><p>　　Picture1.Print i</p><p><b>　　Next i</b></p><p>　　For j = 0 To 110 Step 10</p>

92、<p>　　Picture1.Line (j, -5)-(j, -1)</p><p>　　Picture1.Print j / 10</p><p><b>　　Next j</b></p><p>　　If Timer1.Enabled = True Then</p><p>　　Command1.Ca

93、ption = "暫停"</p><p>　　Timer1.Enabled = False</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　Command1.Caption = "開始"</p><p>　　Timer1.Enabled = True</p&

94、gt;<p><b>　　End If</b></p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　Private Sub Command2_Click() '退出</p><p><b>　　End</b></p><p><b

95、>　　End Sub</b></p><p>　　Private Sub Command7_Click()</p><p>　　If Timer2.Enabled = True Then</p><p>　　Command7.Caption = "暫停"</p><p>　　Timer2.Enabled

96、= False</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　Command7.Caption = "開始"</p><p>　　Timer2.Enabled = True</p><p><b>　　End If</b></p><p&g

97、t;<b>　　End Sub</b></p><p>　　Private Sub Form_Load()</p><p>　　MSComm1.CommPort = 1</p><p>　　MSComm1.Settings = "9600,N,8,1"</p><p>　　MSComm1.InputM

98、ode = comInputModeBinary</p><p>　　MSComm1.InputLen = 0</p><p>　　MSComm1.InBufferCount = 0</p><p>　　MSComm1.OutBufferCount = 0</p><p>　　Text1.Text = " "</p&

99、gt;<p>　　Text2.Text = " "</p><p>　　MSComm1.RThreshold = 1</p><p>　　MSComm1.SThreshold = 0</p><p>　　If MSComm1.PortOpen = False Then</p><p>　　MSComm1.Po

100、rtOpen = True</p><p><b>　　End If</b></p><p>　　Timer1.Enabled = False</p><p>　　Picture2.Scale (0, 70)-(110, 0) '自定義坐標(biāo)系</p><p>　　For i = 0 To 2</p>

101、<p>　　Text4(i).Enabled = False</p><p><b>　　Next i</b></p><p>　　CmdSave.Enabled = False</p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　Private Sub MSComm

102、1_OnComm()</p><p>　　Dim indata As Variant</p><p>　　Dim arr() As Byte</p><p>　　Dim str As String</p><p>　　Dim i As Integer</p><p>　　Dim rev_num As Integer&l

103、t;/p><p>　　Dim j As Integer</p><p>　　Dim B As String</p><p>　　Dim hex1 As String</p><p>　　Dim tmp As String</p><p>　　Dim result As Currency</p><p&g

104、t;　　Dim k As Integer</p><p>　　Dim m As Integer</p><p>　　Select Case MSComm1.CommEvent</p><p>　　Case comEvReceive</p><p>　　indata = MSComm1.Input</p><p>　　a

105、rr() = indata</p><p>　　rev_num = UBound(arr)</p><p>　　ReDim lnum(0 To rev_num) As Integer</p><p>　　For i = 0 To rev_num</p><p>　　lnum(i) = arr(i)</p><p>　　

106、str = str & Hex(lnum(i)) & Chr(32)</p><p><b>　　Next i</b></p><p>　　Text2.Text = Text2.Text + str</p><p>　　hex1 = Mid(Text2.Text, 11, 5) '轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制</p>&l

107、t;p>　　For j = 1 To Len(hex1)</p><p>　　Select Case Mid(hex1, j, 1)</p><p>　　Case "0": B = B & "0000"</p><p>　　Case "1": B = B & "0001&qu

108、ot;</p><p>　　Case "2": B = B & "0010"</p><p>　　Case "3": B = B & "0011"</p><p>　　Case "4": B = B & "0100"<

109、/p><p>　　Case "5": B = B & "0101"</p><p>　　Case "6": B = B & "0110"</p><p>　　Case "7": B = B & "0111"</p>

110、<p>　　Case "8": B = B & "1000"</p><p>　　Case "9": B = B & "1001"</p><p>　　Case "A": B = B & "1010"</p><p&

111、gt;　　Case "B": B = B & "1011"</p><p>　　Case "C": B = B & "1100"</p><p>　　Case "D": B = B & "1101"</p><p>　　Ca