电子信息工程专业论文

电子信息工程专业论文内容摘要：

24 电源 监测 24 LED 检测 24 通过 RS485 连接 ARM 共同检测 24 第 7 章 结 论 25 附 录 26 参考文献 28 致 谢 29 东北大学东软信息 学院 毕业设计（论文） 第 1章 绪 论 1 第 1 章 绪 论 本篇论文介绍将通过一个单片机系统作为温度采集的一个节点，单片机系统内通过温度传感器 DS18B20 采集温度，并 将温度数据 显示到 LED 数码管，同时将采集来的数据通过 RS485 总线传送到 ARM 级进行显示。 用美国 DALLAS 公司生产的 DS18B20 温度传感器采集温度 和 A/D 转换合为一体，然后输出的 数字量，硬件 设计 电路 时结构不复杂，与单片机接口很少需要 其他的 元件。 广泛运用在距离远、节点分布多的地方，可以广泛的应用。 因为当今 数字技术的发展和计算机的 应用 非常广泛 ，很多 生产技术和工艺 都需要 计算机 的控制。 广泛使用的 RS485 是因为他的 传输距离非常远。 并且 通过 RS485 总线构成的分 部 数据采集与设备 设计 简单， 同时具有 成本低， 系统不复杂 ， 具有 能够远距离通讯等 特点。 国内外现状 当今世界 RS485 串口被广泛运用于生活生产中。 随着 80 年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。 究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。 应用范围 仪器仪表：医疗器械 、 色谱仪、 智能仪器、示波器。 工业：过程控制、 工业机器人、电机控制、 数字控制。 民用：高级电视游戏机、 电子玩具、 录像机、激光盘驱动。 导航与控制：导弹控制、鱼雷制导控制、智能武器装置、航天导航系统。 东北大学东软信息 学院 毕业设计（论文） 第 2章 关键技术介绍 2 第 2 章 关键技术介绍 关键性开发技术的介绍 RS485 总线 介绍 RS485 就是 电气接口规范 ， 属于 7 层开放系统互连 (Open SysyemInterconnection，OSI) 模型物理层的协议标准。 他只需要在 平衡 驱动器和接收器的电气特性，不需要连接 插件、 输电线路和通信协议。 他支持 半双工或全双工模式，网络拓扑结构通常 用 终 端匹配的总线型 ，不支持环形或星形网络。 由 于 RS 485 接口 是 RS – 422 基础发展而来的 ， RS – 485 总线 采用平衡传输的 方式 ，需要 接到 传输线路终端电阻等。 RS 485 接口可与四线线使用 时 ， 同时 可以实现真正 意义 的两线多点双向通信。 而 四线连接 时 ，只能实现多点通信，这只能有一个主设备和 多个 从设备上。 无论二线四线总线连接可以收到 多达32 个设备。 的 RS 485 共模之间 7 至 +12 V 输出电压的 RS 485 接收器最小输入阻抗为12kΩ 的 RS 485 约 1219m 的最大传输速率为 10Mb/s 最大传输平衡双绞线的传输速率是成反比的 ，在 100KB/s 速率以下的长度，它可能使用的 固定最长长度 的电缆长度。 只有在很短的距离，获得最高的传输速率。 100m 长的双绞线一般最高 只能是 1Mb / s 的传输速率。 RS 485 需要两个终端电阻，电阻 值 要求等于传输电缆的特性阻抗。 在 一定时间 没有终端电阻时，传输距离，一般在 300m 以下的无阻力，终止电阻端接在传输总线的两端。 的 RS485 通常用于平衡传输和差分接收方式实现通信。 使用两种常用的双绞线传输线路，所以一般的模式具有很强的抗 干扰能力。 接收灵敏度非常高，可检测电压可低 为 200mV，有些芯片已经能够探测到的电压低至 50mV 的（如 MAX485 等）。 在同一时间，最大传输速率，最大传输距离也大大提高。 RS485 特点 ： 1. RS485 电气特性：逻辑 “1”两条线之间的电压差为 +（ 26） V 表示 ，逻辑 “0”两条线之间的电压差为 （ 26） V 表示。 接口 比 RS232 的 信号水平降低 ，就 不容易损坏 接口电路芯片，水平和 TTL 电平电路兼容，可方便地连接 ； 2. .RS485 最大数据传输速率 是 10Mbps； 3. RS485 接口是 由 平衡差分接 收器和驱动程序组合，抗 干扰 能力增强 ，即良好的噪声抑制 性。 4. RS485 的接口标准，最大传输距离为 4000 米 ，实际上 可以 高达 3000 米 另外 他RS232 接口总线只允许连接一个收发器， 就是 单 站能力。 在 RS 485 接口总线可以连接多达 128 个收发器。 具有多站能力，这样用户可以利用单一的 RS 485 网络接口的优势，东北大学东软信息 学院 毕业设计（论文） 第 2章 关键技术介绍 3 易于安装设备。 MAX485 芯片 原理 采 用 单一 +5 V 电源供应工作，额定 300μ A 电流，半双工通信。 它完成了 TTL 电平的 RS 485 功能转换。 MAX485 芯片和 引脚 结构非常简单， 包含一个内置驱动器和接收器。 RO 端 和 DI 端，分别 是 接收器和驱动器的输入输出 ， 仅与 单片机 可以连接到 RXD和 TXD。 RE 为 0 时， 启用了接收和发送端，当 DE 逻辑 0 时，该设备是接收状态，当DE 为逻辑 1，设备正在发送的状态，因为在半双工状态 MAX485 的工作，所以只使用一个脚微控制器来控制这两 个引脚， A 端跟 B 端 分别接收和发送的差分输出端，当 B端 比 A 端 高，代表发送的数据为 1。 当 A 低于 B 端水平，代表发送的数据为 0。 在 单片机 的接线非常简单。 MAX485 只有一个信号控制 就 可以接收和发送。 而在 A 和 B 之间的 加上 匹配电阻， 通常可以 是 100Ω 电阻。 DS18B20 温度传感器 原理 以前 的模拟信号远距离温度测量系统中， 必须很好 解决引线误差补偿 技术 、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。 另外一般监控现场的电磁环境都 比较严重 ， 每个 干扰信号 都非常强 ，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。 因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，新型数字温度传感器DS18B20 具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。 东北大学东软信息 学院 毕业设计（论文） 第 3章 系统 分析 4 第 3 章 系统分析 构架概述 系统 构架 温度采集及显示 系统 如图 所示，整个系统由 数据采集 （采集温度） 模块、 RS485通信、 基于 ARM 显示模块 和 基于 ARM 温度报警模块 所构成。 采用 RS485 通信方式，通过 RS485 总线能提高 通信距离，提高可靠性 ，抗干扰性强。 本文重点研究的是以数据采集模块为核心的， 通过 RS485 总线传输的设计。 温 度 采 集 模 块温 度A R M 显 示 模 块R S 4 8 5 传 输 图 系统的 功能构架 数据采集模块 由单片机系统和 RS485 传输设备 组成，数据采集模传输 是通过RS485 传输设备来完成信息的发送与接收，最终用数据采集模块将数据采集后，通过RS485 传输设备发送出去，然后 ARM 的 RS485 传输设备负责接收，最终在 ARM 的显示屏上显示出来，达到我们对数据的读取的目的。 本设计采用的是宇泰科技生产的RS485 传输设备。 核心模块 构架 根据需求调研结果确定本系统主要包括以下功能模块， 传感器模块、单片机模块、LED 数码管模块、串口 RS485 模块， 如图 所示。 微控制器 AT89S52， 利用 MAX813L进行电源 的 检测 ， 温度 采集部分使用的是 温度传感器 DS18B20， 这种传感器是 独特的 是单口接线方式传输 技术，在与单片机连接时只需要一条口线即可实现单片机 与 DS18B20 的双向通讯，不需 要其他任何的 器件。 传输通信利用 RS485 传输设备 ， RS485 总线为多机通信的 在 实际 生活中有着 十分重要的地位 ， 他的 其在 传输速率、 通信速率、 传输距离、多机连接等 方面 都有着 非常大的 改善。 使 用 MAX7219 驱动 8 位 LED 数码管 显示，经济高效。 东北大学东软信息 学院 毕业设计（论文） 第 3章 系统 分析 5 温 度 采 集模 块单 片 机 模 块L E D 显 示 模 块R S 4 8 5 传 输模 块A R M 显 示 模 块核 心 控 制 图 核心 模块构架 图 系统开发环境 硬件配置：硬盘： 120GB 内存： 2GB 操作系统： WindowsXP 开发工具： Microsoft Visual Studio 2020 Altium Designer Keil C51 系统任务的可行性分析 由于 RS485 总线运用了差分电平传输数据 ， 所以传输的距离 比 RS232 长许多，最长可以达到 3000 m， 所以很适合在工业上得到应用。 不过 与 CAN 总线等更为优秀的工业总线对比， RS485 的修改的能力还有一定差距，因此在软件设计的部分还行进步的注意，尽量避 免错误的发生否则会很难实现预期目标。 另外， 假如 系统的数据比较多需要很大的运算量，需要对其作立即反应的应用场所不适合 用 RS485 总线 进行传输。 尽管 RS485 总线存在一些小毛病，不过因为 它的价格 相对便宜、线路设计简单 、 易操作，只要处理好各个细小漏洞，在某些工程应用中还是可以得到广泛的应用。 由 DS18B20 温度传感器 和 单片机 AT89S52 组成的温度实时检测装备，可以直接传输温度的数字信号。 因此这样系统的结构相对容易，体积很小 ， 方便移动。 使 用 单片机控制，软件编程的自由得当 ， 所以本次设计采用 DS18B20 传感器测量 温度，输出信号的 全 部数字化。 节省了一起的测温时 的 需要 很多外围 设备， 电路 方便单片机 控制 及处理。 DS18B20 的特点在于采用了单总线的数据传输。 1．一致性 本次项目设计将会与所做项目的实现各项功能要求相一致。 2．合理性 东北大学东软信息 学院 毕业设计（论文）。