CN203249704U - 一种基于rs485的网络分布式可定位温度检测系统 - Google Patents

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崔选科
张海辉
杨小虎
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Abstract

一种基于RS485的网络分布式可定位温度检测系统，包括上位PC机，RS485总线通信模块，STC12C5A60S2单片机温度采集节点和1-WIRE总线温度采集模块，每个1-WIRE总线上挂有多个DS18B20温度传感器，每个STC12C5A60S2单片机温度采集节点上的单片机挂载1～32个所述1-WIRE总线温度采集模块；RS485总线通信模块包括RS485总线及RS485-RS232转换器，RS485总线上挂接所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点接收其传输数据，并通过RS485-RS232转换器上传至上位PC机，所述每个DS18B20温度传感器和每个STC12C5A60S2单片机温度采集节点均具有唯一编号，本实用新型增加了检测空间，降低了检测成本。

Description

一种基于RS485的网络分布式可定位温度检测系统
技术领域
本发明涉及一种温度检测装置，具体涉及一种基于RS485的网络分布式可定位温度检测系统。
背景技术
目前，温度检测已经广泛应用在工农业等各个领域，而在大多数的应用中，在特定的空间中，需要检测不同位置不同点的温度值，例如温室，粮仓和电缆等，需要实时检测各个分布点的温度值。然而，目前的检测系统，对于多点检测，目前主要存在以下两种情况：一是单点检测系统，这种系统可以实时定位检测，但是，在检测点规模大的情况下，需要在每一个点放置一套装置，成本太高；二是基于RS485/ZigBee/GPRS的多点检测系统，这种系统可以满足大规模检测，主要用于报警或者平均温度的检测，但是由于缺乏定位算法和简单的实施方案，这种系统只是单纯检测温度值而不考虑实际物理空间中的位置，不能满足于定点定位检测。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于RS485的网络分布式可定位温度检测系统，此系统解决了单点检测成本高，多点检测不能定位的缺陷，而且理论上在RS485总线可以挂载任意过个STC12C5A60S2单片机温度采集节点，在STC12C5A60S2单片机温度采集节点可以挂载32个1-WIRE总线，在1-WIRE总线上可以挂载任意多个DS18B20传感器，这样还增加了检测空间和降低了检测成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于RS485的网络分布式可定位温度检测系统，包括上位PC机，RS485总线通信模块，STC12C5A60S2单片机温度采集节点和1-WIRE总线温度采集模块，其中：
所述1-WIRE总线温度采集模块由1-WIRE总线和DS18B20温度传感器构成，每个1-WIRE总线上挂有多个DS18B20温度传感器；
所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点有多个，每个节点上的单片机通过I/O口挂载1～32个所述1-WIRE总线温度采集模块；
所述RS485总线通信模块包括RS485总线及RS485-RS232转换器，RS485总线上挂接所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点接收其传输数据，并通过RS485-RS232转换器上传至上位PC机。
所述每个DS18B20温度传感器具有唯一编号，所述每个STC12C5A60S2单片机温度采集节点具有唯一编号，RS485总线通信模块传输数据中包括：DS18B20温度传感器的唯一编号、STC12C5A60S2单片机温度采集节点的唯一编号以及相应编号的DS18B20温度传感器所采集的温度值。
所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点由STC12C5A60S2单片机和MAX485电平转换芯片构成，所述STC12C5A60S2单片机将自身唯一编号、其连接的DS18B20温度传感器的唯一编号以及温度值数据，通过所述MAX485芯片完成TTL电平到RS485电平的转换，最终将数据传送到RS485总线，各个STC12C5A60S2单片机温度采集节点通过RS485总线组成采集节点网络。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1）理论上，RS485总线可以挂载任意多个STC12C5A60S2单片机温度采集节点，STC12C5A60S2单片机温度采集节点可以挂载最多32个1-WIRE总线温度采集模块，1-WIRE总线温度采集模块可以挂载任意多个DS18B20温度传感器，因此测量空间大，相对成本低。
2）每个STC12C5A60S2单片机温度采集节点具有唯一编号，每个DS18B20温度传感器具有唯一编号，这样两个逻辑位置，可以定位一个逻辑坐标，将系统布置在实际空间中，逻辑坐标对应实际空间的实际位置，实现温度检测点的定点定位。
附图说明
图1是本发明的系统组成结构框图。
图2是本发明部分系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说。
由图1所示，该种基于RS485的网络分布式可定位温度检测系统，包括上位PC机，RS485总线通信模块，STC12C5A60S2单片机温度采集节点和1-WIRE总线温度采集模块。
具体实施时，所述RS485总线通信模块由RS485总线和RS485-RS232转换器构成，通过RS485总线传输的数据通过RS485-RS232转换器转换之后，传送到所述上位PC机；所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点由STC12C5A60S2单片机和MAX485电平转换芯片构成，所述STC12C5A60S2单片机将自身唯一编号、其连接的DS18B20温度传感器的唯一编号以及温度值数据，通过所述MAX485芯片完成TTL电平到RS485电平的转换，最终将数据传送到RS485总线，STC12C5A60S2单片机温度采集节点通过RS485总线技术组成采集节点网络；所述1-WIRE总线温度采集模块由1-WIRE总线和DS18B20温度传感器构成，DS18B20通过1-WIRE总线技术组成传感器网络，理论上可以在1-WIRE总线挂载任意多个DS18B20传感器，一个所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点理论上可以通过I/O口挂载32个所述1-WIRE总线温度采集模块。
上述DS18B20温度传感器的编号可以事先固定化设定，也可以通过STC12C5A60S2单片机温度采集节点根据定位算法为其连接的DS18B20温度传感器进行逻辑分配；而STC12C5A60S2单片机温度采集节点的的编号可以事先固定化设定，也可以通过上位PC机为其逻辑分配。其中检测点定位算法是在所述1-WIRE总线上逐个挂载DS18B20，STC12C5A60S2单片机顺序查询读取固化在DS18B20内部的编号并保存，系统将第一个挂载在1-WIRE总线上的DS18B20标定逻辑序号为1号检测传感器，依次挂载多个传感器，标定相应逻辑序号，这样，每个DS18B20传感器对应相应的逻辑序号和逻辑位置。
在上位PC机一端，可直接显示检测温度，也可通过先存储序号和温度值，最后通过物理空间映射确定检测空间各测量点的温度值。所述物理空间映射是，所述上位PC机给每个所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点分配逻辑序号，对应逻辑位置，每个所述1-WIRE总线温度采集模块上挂载的DS18B20又通过所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点分配逻辑序号，对应逻辑位置，这样两个逻辑位置，可以定位一个逻辑坐标，将系统布置在实际空间中，逻辑坐标对应实际空间的实际位置，实现温度检测点的定点定位。
下面对上述组成单元的确定逐一作出详细说明：
如图2所示，本设计传感器采用DS18B20。DS18B20数字温度传感器提供9位(二进制)温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从主机CPU到DS18B20仅需一条线(和地线)。DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源，因为每一个DS18B20在出厂时已经给定了唯一的编号，因此任意多个DS18B20可以存放在同一条单线总线上。这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DS18B20的测量范围从-55℃到+125℃，增量值为0.5℃可在ls(典型值)内把温度变换成数字量。
在本系统中，使用1-WIRE总线连接各个DS18B20，由于每个DS18B20有唯一编号，这给DS18B20的定位检测提供了可行性。通过给每个DS18B20和每个STC12C5A60S2单片机温度采集节点分配唯一编号，这样两个逻辑位置，可以定位一个逻辑坐标，将系统布置在实际空间中，逻辑坐标对应实际空间的实际位置。
在1-WIRE总线的应用中，通常会出现以下两个问题：一是驱动能力的问题，当1-WIRE总线长度过长或者挂载DS18B20过多的情况下，STC12C5A60S2单片机的I/O口因为工作功率的增大而出现1-WIRE总线上电压低于DS18B20最小工作电压的问题，这样就需要给I/O增加驱动能力，常用的方法是寄生电源和强上拉两种方式，因为寄生电源还需要多用一个I/O控制电源供电，因此本系统选择简单有效的强上拉方式，如图2所示，在DS18B20挂载的1-WIRE总线和VCC之间，接一个4.7KΩ的上拉电阻，这样可以有效解决驱动能力的问题；二是电缆长度的问题，因为1-WIRE总线有效信号的长度受限于反射时间、电缆时延、电缆阻抗和信号电平衰减等因素，因此，选择合适的电缆至关重要，本系统选择双绞线，如果有条件，可以选择超5类双绞线，这样可以有效延长1-WIRE总线长度。
如图2所示，本系统采用RS485总线技术，在STC12C5A60S2单片机温度采集节点上，我们选用MAX485芯片完成TTL电平和RS485电平的转换。本系统中，MAX485芯片一端和STC12C5A60S2单片机连接实现接收和发送信号，另一端连接RS485总线，实现和上位PC机的通信。MAX485芯片上，RXD和TXD端分别是芯片内部接收器的输出和驱动器的输入端，分别与STC12C5A60S2单片机的RXD和TXD相连；RE和DE端分别为接收和发送的使能端。A端和B端分别是接收和发送的差分信号端。本系统所述上位PC机通过RS232接口和RS485-RS232转换器接收前述由RS485总线传输的温度和编号数据，最终通过上位机软件存储这些数据。

Claims (3)

1.一种基于RS485的网络分布式可定位温度检测系统，包括上位PC机，RS485总线通信模块，STC12C5A60S2单片机温度采集节点和1-WIRE总线温度采集模块，其特征在于：
所述1-WIRE总线温度采集模块由1-WIRE总线和DS18B20温度传感器构成，每个1-WIRE总线上挂有多个DS18B20温度传感器；
所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点有多个，每个节点上的单片机通过I/O口挂载1～32个所述1-WIRE总线温度采集模块；
所述RS485总线通信模块包括RS485总线及RS485-RS232转换器，RS485总线上挂接所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点接收其传输数据，并通过RS485-RS232转换器上传至上位PC机。
2.根据权利要求1所述的一种基于RS485的网络分布式可定位温度检测系统，其特征在于：所述每个DS18B20温度传感器具有唯一编号，所述每个STC12C5A60S2单片机温度采集节点具有唯一编号，RS485总线通信模块传输数据中包括：DS18B20温度传感器的唯一编号、STC12C5A60S2单片机温度采集节点的唯一编号以及相应编号的DS18B20温度传感器所采集的温度值。
3.根据权利要求2所述的一种基于RS485的网络分布式可定位温度检测系统，其特征在于：所述STC12C5A60S2单片机温度采集节点由STC12C5A60S2单片机和MAX485电平转换芯片构成，所述STC12C5A60S2单片机将自身唯一编号、其连接的DS18B20温度传感器的唯一编号以及温度值数据，通过所述MAX485芯片完成TTL电平到RS485电平的转换，最终将数据传送到RS485总线，各个STC12C5A60S2单片机温度采集节点通过RS485总线组成采集节点网络。
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