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,它采用一根信號線,既傳輸時鐘又傳輸數(shù)據(jù),而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的�？偩�上單個主機系統(tǒng)能夠控制一個或多個從機設(shè)備。只有一個從機位于總線上時.系統(tǒng)可按照單節(jié)點系統(tǒng)操作;而多個從機位于總線上時.則系統(tǒng)按照多節(jié)點系統(tǒng)操作。
一、小型氣象站系統(tǒng)主機工作旅理
    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1一wire設(shè)備來測且環(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測量環(huán)境溫度,待測出環(huán)境溫度后,通過處理器的一個l/O端口用,一wire總線時序?qū)��?shù)據(jù)讀取出。計數(shù)器052423用來測,風(fēng)速盤轉(zhuǎn)動的速度。風(fēng)速轉(zhuǎn)盤通過與一個帶磁鐵的轉(zhuǎn)子相連,記錄下外部風(fēng)速轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度,然后傳給該計數(shù)器。每當(dāng)風(fēng)速轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到用于捕捉通斷信號的干簧管的位且時,這兩個干贊管閉合,轉(zhuǎn)過該點的時候該干贊管隨即斷開。此時即可產(chǎn)生一個正相的脈沖,使計數(shù)器自動加數(shù).計數(shù)器記錄下單位時間內(nèi)干贊管通斷的次數(shù).再通過計算即可算出該風(fēng)速的大小。
     052450用來測量環(huán)境風(fēng)向。當(dāng)風(fēng)吹動風(fēng)向標(biāo)的時候,安裝在轉(zhuǎn)子上的磁鐵將閉合某一個或兩個干贊管,而其他的干簧管則斷開,當(dāng)閉合某一個或兩個干贊管時,由于電阻分壓作用052450各個翰入引腳上的電壓將發(fā)生變化。由存在兩個干贊管同時閉合的情況,可以測出磁鐵處于兩個干贊管中間的情況,所以8個干贊管可以測出,6種風(fēng)向狀態(tài)。
本系統(tǒng)采用單片機MSP430F133的一個l/O端口模擬1_wire時序與1_wire總線直接連接進行通信,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,然后單片機通過串口與上位機通信。
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時序1_wire設(shè)備有自身的專門的通信時序,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。該時序有快速和慢速兩種,本系統(tǒng)以慢速為主,其讀寫時序如圖2所示(單位,s)。

    該單片機采用的是SM的晶體,產(chǎn)生SM的主系統(tǒng)時鐘。所以直接使用循環(huán)語句就可以產(chǎn)生該時序。
3.扭索茸法
    每片lee叻咐州者清唯一的翻位注冊碼,它存儲在只讀存儲器(ROM)中。在,1_wire網(wǎng)絡(luò)中,注冊碼用于,1_wire主機對從機器件進行逐一尋址。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.開始實際的搜索過程�？偩�復(fù)位后,由主機發(fā)出命令,所有1_wire器件同時應(yīng)答主機,總線上的所有器件同時發(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;接粉主機啟動發(fā)送命令使從機發(fā)送該位的補碼,從兩次讀到的數(shù)據(jù)位可以對ROM碼的第一位做出幾種判斷;然后主機向總線上的器件發(fā)回一個指定位.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,若不匹配則進入等待狀態(tài)直到下一個復(fù)位信號到來。其余63位ROM碼的搜索也按照這種方式進行。按照這種搜索算法進行下去最終除了一個器件外所有設(shè)備將進入等待狀態(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)點進行,直到找到器件的ROM碼為止;后續(xù)的搜索操作沿粉節(jié)點上的其他路徑進行,按照同樣的方式直到找到總線上的所有器件代碼。
4.對單獨某公件該寫裸作
    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,實現(xiàn)該算法。將05,820的舊寫入,1_wire總線,此時,只有05,820工作,其余全部停止工作,然后就是對05,820進行操作。寫入數(shù)據(jù)0x44進行數(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)其二進制數(shù)與溫度的對應(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、紫外線強度等用于環(huán)境測量的,1_wire期間來測量,使該氣象站的測t內(nèi)容更加全面.并且該氣象站成本低廉、設(shè)計簡單.適合于家庭及企事業(yè)單位對環(huán)境有要求的部門從事生產(chǎn)和生活。

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