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基于单片机技术的热网监测系统的设计与实现

作　者: 刘桂芹
导　师: 赵琳; 孟超
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 控制工程
关键词: 序列号现场总线主叫识别技术自动校时
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着科学技术的发展,单片机片内集成的功能越来越强大,并朝着SoC(片上系统)方向发展。单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点,所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域,使产品小型化、智能化,既提高了产品的功能和质量,又降低了成本,简化了设计。本文中对单片机发展现状及发展趋势进行了简单论述。重点论述了单片机在结构,数字化,可靠性等方面的发展。热网监测系统是主要应用单片机技术实现的课题,是我们为铁路部门研制的应用系统。建立这个系统的目的是监测冬季热网供暖情况,既保证供暖的质量又能有效的使用能源。系统的主要任务是在不同地区的小区内选取有代表性的住户若干家,测量这些住户家的实时温度,并将用户家温度传输给负责管理的中央控制机。因为系统涵盖的地理范围宽,能同时监测距离在千里之外的多个小区的供暖情况,而且,系统的主要部分由单片机实现,成本低,在国内,尤其在东北地区,有着很广泛的应用前景。在这个系统中,一个很重要的技术关键点是温度传感器的选择,温度测量测的方法很多,各有各的优缺点。有的由于是模拟量的输出,需要进行A／D转换后才能与单片机接口,这样既增加了成本,又增加了编程难度。而现代测温技术,如激光测温,测温精度高,但需要的特殊的设备。本系统采用的是Dallas公司生产的DS18B20温度传感器。DS18B20是数字化1-Wire制温度传感器,体积小,直接输出数字信号,编程简单,特别适用于低成本的温度表。而且除了DS18B20外,Dallas公司还同时推出了一系列1-Wire制产品,论文中提出的1-Wire制芯片序列号的在线读取方法将该系列产品的应用提到了一个新的高度。热网监测系统中应用了多种数据传输技术,这篇论文中详细地介绍了这些传输技术的实现方法,包括RS485总线通讯、单片机通过Modem利用电话网络的通讯,多个CPU之间的数据传输等。文中还介绍了如何实现单片机与USB(?)和以太网口之间的通讯。由于热网监测系统利用电话网络实现远距离数据传输,在数据传输过程中如果能实现主叫识功能,将会使数据传输更加方便。另外,主叫识别技术除了可应用于数据传输外,还可以利用电话线和单片机实现一些小的远程控制系统,应用简单,成本低。自动校时是在现代控制和监测系统及日常生活中常用的技术,实现自动校时的方法很多,但有的方法成本高,有的方法很复杂,实现起来较难。本系统中利用Si4700实现了系统的自动校时,电路设计简单,调试方便,校时精度高。热网监测系统是一个复杂的系统,系统中应用了较多的新技术、新产品,在温度测量,数据的存储与读取,多种数据传输方式和自动校时等应用方面有很高的推广价值。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-21
  1.1 单片机的发展现状及发展趋势  11-16
    1.1.1 单片机的技术进步  11-13
    1.1.2 单片机应用的可靠性技术发展  13-14
    1.1.3 单片机技术的发展趋势  14-15
    1.1.4 国内单片机的发展状况  15-16
  1.2 课题的目的、意义及方案设计  16-19
    1.2.1 课题的目的、意义  16
    1.2.2 课题的方案设计  16-19
  1.3 本文的内容组织  19-21
第2章 DS18B20在系统中的应用  21-33
  2.1 常用测温技术  21-23
    2.1.1 热电偶测温  21-22
    2.1.2 热电阻测温  22
    2.1.3 红外测温技术  22
    2.1.4 超声波测温技术  22-23
    2.1.5 红外热成像测温技术  23
    2.1.6 激光测温技术  23
  2.2 数字温度传感器  23-28
    2.2.1 一线制数字温度传感器-DS18820  23-25
    2.2.2 DS18B20的内部结构  25
    2.2.3 DS18B20的温度计算  25-26
    2.2.4 DS18B20的软件编程  26-28
  2.3 DS18B20序列号的识别  28-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章热网多参数传输仪中的数据交换  33-47
  3.1 RS485通讯在本系统中的的应用  33-35
  3.2 多CPU系统数据交换的方式  35-38
    3.2.1 多CPU系统数据交换的方式  35-36
    3.2.2 共享RAM的几种实现方式  36-38
  3.3 热网多参数传输仪与中心控制机房的数据通信  38-44
    3.3.1 单片机的MODEM通讯  39-43
    3.3.2 单片机数据的无线传输  43-44
  3.4 USB接口芯片在51单片机系统中应用  44-45
  3.5 用单片机实现以太网通讯  45-46
  3.6 本章小结  46-47
第4章热网监测系统中主叫识别技术的应用  47-51
  4.1 主叫识别技术简介  47-48
    4.1.1 主叫识别技术的概念  47
    4.1.2 主叫识别技术的背景  47-48
    4.1.3 主叫识别信息数据的格式  48
  4.2 如何用单片机实现FSK来电显示解码  48-50
  4.3 本章小结  50-51
第5章自动校时技术的应用  51-63
  5.1 自动校时技术在本系统中的意义  51
  5.2 自动校时的方法及其优缺点  51-53
    5.2.1 接收卫星信息校时  51
    5.2.2 接收长波时码校时  51-52
    5.2.3 广播校时  52-53
  5.3 广播校时的实现  53-62
    5.3.1 调频收音机集成电路  53-55
    5.3.2 数字式调频收音机集成电路  55-59
    5.3.3 锁相环电路  59-61
    5.3.4 软件编程中的几个问题  61-62
  5.4 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  68-69
致谢  69-70
个人简历  70

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