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          基于單片機(jī)和FPGA的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)
          
						
          
				作者：
				時(shí)間：2009-05-06
				來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
				
				
				
				
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          溫度對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防事業(yè)均有不同程度的影響。電力設(shè)備的故障有多種多樣，但大多數(shù)都伴有發(fā)熱的現(xiàn)象，一次事故損失巨大；紡織、食品、煙草等工業(yè)中，溫度過(guò)高容易使產(chǎn)品變質(zhì)，電子儀器也容易出故障；溫室栽培和工業(yè)生產(chǎn)中，若不控制溫度，將嚴(yán)重影響產(chǎn)量和質(zhì)量。還有很多領(lǐng)域的溫度可能較高或較低，人無(wú)法靠近或現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需人力來(lái)監(jiān)控。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方式周期長(zhǎng)，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且測(cè)量員必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量和啟動(dòng)功率設(shè)備來(lái)調(diào)整溫度，工作效率非常低，且不便于管理。為此設(shè)計(jì)了這套遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)，坐在辦公室里就可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，又方便又節(jié)省人力。
          本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/173754.htm
          1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
          本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)和NiosⅡ軟核的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。本系統(tǒng)采用Dallas單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集溫度數(shù)據(jù)，打破了傳統(tǒng)的熱電阻、熱電偶再通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換采集溫度的思路。用Atmel公司的FLASH單片機(jī)AT89S51對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和控制，通過(guò)RS 232串口傳到以NiosⅡ構(gòu)成的嵌入式處理機(jī)中對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)視與報(bào)警。Nios II的嵌入式Web服務(wù)器使用戶可以通過(guò)IE瀏覽器瀏覽存儲(chǔ)在FLASH芯片中的網(wǎng)頁(yè)，由于CPU本身是以軟核的方式實(shí)現(xiàn)，其功能可根據(jù)需要進(jìn)行定制，非常靈活。
          2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
          2.1 對(duì)DS18B20的簡(jiǎn)單介紹和使用說(shuō)明
          DS18B20是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，而且每片DS18B20都有惟一的產(chǎn)品號(hào)并可存入其ROM中，在構(gòu)成大型溫度測(cè)控系統(tǒng)時(shí)單線上可掛多個(gè)DS18B20芯片。從DS18B20讀出或?qū)懭隓S18B20信息僅需要一根口線，共讀寫及溫度變換的功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源。DS18B20能提供9位溫度讀數(shù)，它無(wú)需任何外圍硬件即可方便地構(gòu)成溫度檢測(cè)系統(tǒng)。DS18B20體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。測(cè)量溫度范圍為-55～+125℃，在-10～+85℃范圍內(nèi)，精度為±0.5℃。單片機(jī)控制DS18B20完成溫度的采集過(guò)程必須經(jīng)過(guò)初始化、寫操作、讀操作3個(gè)步驟，而且必須有嚴(yán)格的時(shí)間間隙。
          2.2 NiosⅡ處理器的說(shuō)明
          Altera公司的NiosⅡ處理器是一種用戶可隨時(shí)配置和構(gòu)建的32位指令集和數(shù)據(jù)通道的嵌入式系統(tǒng)微處理器IP核，采用Avalon總線結(jié)構(gòu)通信接口，帶有增強(qiáng)的內(nèi)存調(diào)試和軟件功能。LWIP是一種專門針對(duì)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，支持因特網(wǎng)信息控制協(xié)議(ICMP)，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)，動(dòng)態(tài)主機(jī)分配協(xié)議(DHCP)，地址解析協(xié)議(ARP)以及對(duì)應(yīng)用程序提供的標(biāo)準(zhǔn)Socket接口，因而可以完成傳統(tǒng)的TCP／IP協(xié)議的大部分功能，資源占用卻比TCP／IP協(xié)議小，所以非常適合以NiosⅡ處理器為核心的系統(tǒng)。基于以上考慮，嵌入式Web服務(wù)器以NiosⅡ處理器為核心，LWIP為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的網(wǎng)頁(yè)瀏覽功能。用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽存儲(chǔ)在FLASH中的網(wǎng)頁(yè)。
          2.3 硬件電路設(shè)計(jì)說(shuō)明
          本系統(tǒng)硬件電路包括單片機(jī)溫度采集電路、電平轉(zhuǎn)換電路及基于NiosⅡ嵌入式上位機(jī)系統(tǒng)。
          2.3.1 溫度采集電路
          溫度采集電路主要由DS18B20和單片機(jī)構(gòu)成，如圖2所示。系統(tǒng)以8051單片機(jī)(U1)作為核心；C1，C2和Y1組成時(shí)鐘電路，晶振為12 MHz；S1，C12和R3組成復(fù)位電路；U1的P1.0接一個(gè)發(fā)光二極管，用于程序執(zhí)行指示燈；R5為限流電阻；DQ接到8051的P2.1端；R1為信號(hào)和5 V電源之間的上拉電阻。
          2.3.2 電平轉(zhuǎn)換電路
				
            
                
			
							
          
                
			            
          
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          評(píng)論
          					
		
          
		
          
			
          
			
				
          
					
					
          
						
                        
					
          
				
          
                		
						
						
			
          
		
          
		
          
		
          
            
			
            
		
          
	
          
	
          
	
          
		

          
	
          
		
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