基于1_wire的小型氣象站系統(tǒng)開發(fā)

    1_wire與目前多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通信方式如SPI、UC、Micorwire不同,它采用一根信號(hào)線,既傳輸時(shí)鐘又傳輸數(shù)據(jù),而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。總線上單個(gè)主機(jī)系統(tǒng)能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備。只有一個(gè)從機(jī)位于總線上時(shí).系統(tǒng)可按照單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作;而多個(gè)從機(jī)位于總線上時(shí).則系統(tǒng)按照多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作。
一、小型氣象站系統(tǒng)主機(jī)工作旅理
    小型氣象站系統(tǒng)采用OALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS2423、DS2450、DS18B20三個(gè)1一wire設(shè)備來測(cè)且環(huán)境中的風(fēng)速、風(fēng)向和環(huán)境溫度。小型氣象站基本工作原理如圖1所示。

      溫度傳感器OS18B20測(cè)量環(huán)境溫度,待測(cè)出環(huán)境溫度后,通過處理器的一個(gè)l/O端口用,一wire總線時(shí)序?qū)��?shù)據(jù)讀取出。計(jì)數(shù)器052423用來測(cè),風(fēng)速盤轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。風(fēng)速轉(zhuǎn)盤通過與一個(gè)帶磁鐵的轉(zhuǎn)子相連,記錄下外部風(fēng)速轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度,然后傳給該計(jì)數(shù)器。每當(dāng)風(fēng)速轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到用于捕捉通斷信號(hào)的干簧管的位且時(shí),這兩個(gè)干贊管閉合,轉(zhuǎn)過該點(diǎn)的時(shí)候該干贊管隨即斷開。此時(shí)即可產(chǎn)生一個(gè)正相的脈沖,使計(jì)數(shù)器自動(dòng)加數(shù).計(jì)數(shù)器記錄下單位時(shí)間內(nèi)干贊管通斷的次數(shù).再通過計(jì)算即可算出該風(fēng)速的大小。
     052450用來測(cè)量環(huán)境風(fēng)向。當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)向標(biāo)的時(shí)候,安裝在轉(zhuǎn)子上的磁鐵將閉合某一個(gè)或兩個(gè)干贊管,而其他的干簧管則斷開,當(dāng)閉合某一個(gè)或兩個(gè)干贊管時(shí),由于電阻分壓作用052450各個(gè)翰入引腳上的電壓將發(fā)生變化。由存在兩個(gè)干贊管同時(shí)閉合的情況,可以測(cè)出磁鐵處于兩個(gè)干贊管中間的情況,所以8個(gè)干贊管可以測(cè)出,6種風(fēng)向狀態(tài)。
本系統(tǒng)采用單片機(jī)MSP430F133的一個(gè)l/O端口模擬1_wire時(shí)序與1_wire總線直接連接進(jìn)行通信,它使用的是洲的供電電壓,具有電壓低、功耗小、成本低等優(yōu)點(diǎn),然后單片機(jī)通過串口與上位機(jī)通信。
二、小型氣象站軟件系統(tǒng)
1.軟件系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)
    在完成了硬件系統(tǒng)后,要有合理的軟件系統(tǒng)支持,軟件結(jié)構(gòu)如下圖所示:

2. 1_wire時(shí)序1_wire設(shè)備有自身的專門的通信時(shí)序,讀、寫數(shù)據(jù)及供電電源全部是通過一根數(shù)據(jù)線完成。該時(shí)序有快速和慢速兩種,本系統(tǒng)以慢速為主,其讀寫時(shí)序如圖2所示(單位,s)。

    該單片機(jī)采用的是SM的晶體,產(chǎn)生SM的主系統(tǒng)時(shí)鐘。所以直接使用循環(huán)語句就可以產(chǎn)生該時(shí)序。
3.扭索茸法
    每片lee叻咐州者清唯一的翻位注冊(cè)碼,它存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器(ROM)中。在,1_wire網(wǎng)絡(luò)中,注冊(cè)碼用于,1_wire主機(jī)對(duì)從機(jī)器件進(jìn)行逐一尋址。如果,1_wire網(wǎng)絡(luò)中器件的ROM碼是未知的.可以通過搜索算法來找到此碼,從而確定該設(shè)備的身份。搜索命令通過廣播形式發(fā)出后.開始實(shí)際的搜索過程�？偩�復(fù)位后,由主機(jī)發(fā)出命令,所有1_wire器件同時(shí)應(yīng)答主機(jī),總線上的所有器件同時(shí)發(fā)送ROM碼的第一位,這相當(dāng)于發(fā)送的全部數(shù)據(jù)位ANO;接粉主機(jī)啟動(dòng)發(fā)送命令使從機(jī)發(fā)送該位的補(bǔ)碼,從兩次讀到的數(shù)據(jù)位可以對(duì)ROM碼的第一位做出幾種判斷;然后主機(jī)向總線上的器件發(fā)回一個(gè)指定位.如果器件ROM碼的該位的值與該數(shù)據(jù)位匹配則繼續(xù)搜索過程,若不匹配則進(jìn)入等待狀態(tài)直到下一個(gè)復(fù)位信號(hào)到來。其余63位ROM碼的搜索也按照這種方式進(jìn)行。按照這種搜索算法進(jìn)行下去最終除了一個(gè)器件外所有設(shè)備將進(jìn)入等待狀態(tài),即可得到該器件的ROM碼。
    搜索算法采用的是二叉樹結(jié)構(gòu).搜索過程沿各分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行,直到找到器件的ROM碼為止;后續(xù)的搜索操作沿粉節(jié)點(diǎn)上的其他路徑進(jìn)行,按照同樣的方式直到找到總線上的所有器件代碼。
4.對(duì)單獨(dú)某公件該寫裸作
    在搜索完成后,寫入選擇字符0x55選擇所豁要的器件。以溫度傳感器為例,實(shí)現(xiàn)該算法。將05,820的舊寫入,1_wire總線,此時(shí),只有05,820工作,其余全部停止工作,然后就是對(duì)05,820進(jìn)行操作。寫入數(shù)據(jù)0x44進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,保持25的高電平,然后復(fù)位,使用命令oxBE讀取051820中臨時(shí)寄存器數(shù)據(jù),從該寄存器中讀取第0和第,字節(jié),然后根據(jù)其二進(jìn)制數(shù)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系.將其轉(zhuǎn)換。
三,前景與展妞
    一線網(wǎng)絡(luò)作為一種新型的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)有粉廣闊的應(yīng)用前景。該微型氣象站除了可以測(cè)量風(fēng)向風(fēng)速和溫度之外,還可以專門用于濕度、紫外線強(qiáng)度等用于環(huán)境測(cè)量的,1_wire期間來測(cè)量,使該氣象站的測(cè)t內(nèi)容更加全面.并且該氣象站成本低廉、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單.適合于家庭及企事業(yè)單位對(duì)環(huán)境有要求的部門從事生產(chǎn)和生活。

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