GPRS遠(yuǎn)程無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計說明

1、 . . . 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）GPRS遠(yuǎn)程無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計50 / 56摘 要隨著通信事業(yè)的不斷發(fā)展，移動通信應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，移動終端的設(shè)計也逐漸倍受關(guān)注。如今隨著無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋圍的不斷擴(kuò)大和完善，基于遠(yuǎn)程的溫度采集控制系統(tǒng)在各行各業(yè)量應(yīng)用。然而，處理分布在各處的數(shù)據(jù)傳輸問題一直是建立遠(yuǎn)程無線采集系統(tǒng)的難點(diǎn)。且現(xiàn)在世面上的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)繁瑣，費(fèi)用較高，影響了設(shè)備的性價比。就此現(xiàn)狀，我針對溫度監(jiān)測點(diǎn)分散，數(shù)據(jù)傳輸上進(jìn)行了深入研究，提出一套電路簡潔，功能完善的方案，為遠(yuǎn)程無線溫度采集提供了嶄新方式。本系統(tǒng)主要由DS18B20單總線溫度傳感器、GPRS傳輸模塊EM310和AT89S5

2、2微控制器組成，具有無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的特征。通過使用GPRS實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程溫度數(shù)據(jù)的采集、模擬對遠(yuǎn)程設(shè)備的控制，實(shí)現(xiàn)了對遠(yuǎn)程溫度的實(shí)時采集，同時可通過網(wǎng)絡(luò)對遠(yuǎn)程設(shè)備實(shí)現(xiàn)可靠控制?？煞奖銓?shí)現(xiàn)對各種現(xiàn)場溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。具有適應(yīng)性強(qiáng)、傳輸速度快、可靠性高、無局限性等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞 GPRS，無線，溫度，數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)ABSTRACTWith the continuous development of communication, mobile application domain expands unceasingly; the mobile terminal design is also gradu

3、ally concerned. Now days, as the wireless network coverage of expanding and perfecting, based on the wireless network of remote control in industrial application of agricultural industry etc. According to the recent GSM/GPRS networks technology matures, the paper proposes a design GPRS wireless remo

4、te temperature gathering system.This system mainly composed by the temperature sensor DS18B20, GPRS transmission module EM310 and AT89S52 micro controller. It has the characteristics of wireless transmission network. Through the use of GPRS remote temperature data collection, the simulation of the r

5、emote control of the equipment, realize the remote real-time data acquisition, and the temperature can be realized through a network of remote control device. It can realize various site for convenient for remote monitoring and management of temperature. At the same time, the adaptability, transmiss

6、ion speed, high reliability, without limitation, etc.Key words GPRS，Wireless，Temperature，Data acquisition，System目 錄摘要ABSTRACT1 緒論11.1 課題背景11.2 國外研究現(xiàn)狀21.3 本課題研究意義21.4 系統(tǒng)組成22 單片機(jī)概述42.1 AT89S52的主要性能42.2 AT89S52的功能特性描述42.3 AT89S52的管腳排列與引腳功能42.4 AT89S52的部結(jié)構(gòu)框圖73 GPRS技術(shù)93.1 GPRS簡介93.2 GPRS分組交換通信技術(shù)93.3 GPRS

7、的特點(diǎn)93.3.1 應(yīng)用上的特點(diǎn)93.3.2 技術(shù)上的特點(diǎn)103.3.3 GPRS與GSM比較中表現(xiàn)出的特點(diǎn)103.3.4 GPRS服務(wù)特點(diǎn)對應(yīng)的圍103.4 GPRS連接Internet的原理113.5 GPRS的發(fā)展與應(yīng)用123.5.1 GPRS的發(fā)展123.5.2 GPRS的應(yīng)用124 EM310 GSM/GPRS無線模塊介紹144.1 EM310模塊特性介紹144.1.1 EM310模塊基本特性參數(shù)144.1.2 ESD特性154.2 EM310 GPRS模塊功能的概述154.3 EM310 GPRS模塊應(yīng)用框圖174.4 EM310 GPRS模塊的天線接口184.4.1 天線接口ES

8、D防護(hù)185 溫度檢測205.1 溫度檢測儀的分類205.1.1 利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計205.1.2 利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測元件205.1.3 正在研究的溫度檢測技術(shù)205.2 DS18B20的概述215.2.1 DS18B20一般說明與特點(diǎn)概述215.2.2 DSl8B20的外部管腳與特點(diǎn)225.2.3 DS18B20的部結(jié)構(gòu)225.2.4 DS18B20的存結(jié)構(gòu)225.3 DS18B20的測溫功能225.3.1 初始化235.3.2 ROM操作品令235.3.3 存儲器操作命令236 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計246.1 硬件系統(tǒng)組成246.2 單片機(jī)控制系統(tǒng)256.3 溫度檢測

9、模塊256.4 GPRS模塊266.4.1 串口通訊協(xié)議266.4.2 EM310 GPRS模塊與單片機(jī)的接口電路266.4.3 EM310 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)接口276.4.4 EM310與單片機(jī)連接總電路276.5 SIM卡接口模塊286.6 串口擴(kuò)展與連接模塊296.6.1 串口擴(kuò)展電路296.6.2 MAX232電路部分306.7 電源模塊307 系統(tǒng)軟件設(shè)計317.1 GPRS應(yīng)用系統(tǒng)中的協(xié)議轉(zhuǎn)換317.2 軟件設(shè)計中涉與到的主要AT命令337.3 部分模塊程序代碼347.3.1其程序主函數(shù)為：347.3.2 AT命令反饋函數(shù)為：367.4 上位機(jī)程序與仿真界面367.4.1 Labview簡

10、介367.4.2 Labview軟件程序37結(jié)論38參考文獻(xiàn)39附錄A:程序代碼40附錄B:硬件總體電路圖47附錄C：顯示界面48致491 緒論以往的溫度采集大多采用A/D轉(zhuǎn)化處理，傳輸系統(tǒng)都是以有線的或近距離無線為主，一旦距離比較遠(yuǎn)或是地理?xiàng)l件比較偏僻、環(huán)境比較惡劣的地方將無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效采集和傳輸，這些模式也無法滿足迅速部署、靈活監(jiān)控的現(xiàn)代監(jiān)控管理的要求。隨著數(shù)字溫度傳感器、數(shù)傳模塊和GPRS技術(shù)的日趨成熟，通訊網(wǎng)絡(luò)的日益完善，提出一種基于5l單片機(jī)、DSI8B20單總線溫度傳感器、GPRS無線移動網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度采集和傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，分析系統(tǒng)終端軟硬件的實(shí)現(xiàn)，為遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集和傳輸提供參

11、考。1.1 課題背景近年來隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是冶金，化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展與原子能，火箭超導(dǎo)等新技術(shù)的發(fā)展，對溫度計量提出了越來越高的要求，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的計量機(jī)構(gòu)，有關(guān)企業(yè)都把測量溫度技術(shù)當(dāng)著重要的研究課題。溫度是工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、科研、國防工業(yè)等部門極為重要的一個參數(shù)。溫度測量點(diǎn)一般占生產(chǎn)流程全部測量點(diǎn)的一半左右。故國外一些計量機(jī)構(gòu)會重視流程中一般情況下的測溫技術(shù)。目前測溫技術(shù)的發(fā)展趨勢一方面是改進(jìn)探測元件的結(jié)構(gòu)，另一方面是使二次儀表在的與時完善化，特別是探測元件的微型化，改進(jìn)其動態(tài)特性，提高二次儀表的靈敏度與可靠性與測量值的數(shù)字化。GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet

12、Radio Service）的英文簡稱，是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS與現(xiàn)有的GSM語音系統(tǒng)最根本的區(qū)別是，GSM是一種電路交換系統(tǒng)，而GPRS是一種分組交換系統(tǒng)。因此，GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。這一特點(diǎn)正適合大多數(shù)移動互聯(lián)的應(yīng)用。SMS（Short Message Service）短信息服務(wù)是GSM（Global System for Mobile Communication）系統(tǒng)中提供的一種GSM終端（手機(jī)）之間，通過服務(wù)中心(Service Center)進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，其中服務(wù)

13、中心完成信息的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能。短信息服務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已得到越來越多的系統(tǒng)運(yùn)營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來。以GSM網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以開發(fā)出多種前景極其樂觀的各類應(yīng)用，如無線數(shù)據(jù)的雙向傳送、無線遠(yuǎn)程檢測和控制等。典型的應(yīng)用有：變電站、電表、水塔、水庫或環(huán)保監(jiān)測點(diǎn)等監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線傳輸和無線自動警報；遠(yuǎn)程無線控制高壓線路斷電器、加熱系統(tǒng)、防洪攔阻系統(tǒng)或其它機(jī)電系統(tǒng)的啟動和關(guān)閉；車隊交通管理和控制指揮系統(tǒng)；控制和監(jiān)測香煙、食品和飲料自動售貨機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和存貨水平等。相對原來的GSM的撥號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS的分組交換技術(shù)，具有

14、“實(shí)時在線”、“按量計費(fèi)”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優(yōu)點(diǎn)。故本設(shè)計將使用GPRS實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的采集和監(jiān)控。1.2 國外研究現(xiàn)狀就GPRS/GSM的應(yīng)用而言，其實(shí)我們應(yīng)用最廣的是在我們離不開的手機(jī)上。現(xiàn)在手機(jī)上網(wǎng)已經(jīng)再普通不過的事情了3G業(yè)務(wù)更是發(fā)展的如火如荼。但僅僅在商業(yè)上的應(yīng)用是不能夠展現(xiàn)他的優(yōu)勢的。在工業(yè)上隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展在GPRS/GSM的技術(shù)可靠性得到了不斷的提升。這為遠(yuǎn)程控制的可靠性提供了保證。目前從GSM到GPRS技術(shù)發(fā)展最好的國外公司是西門子公司的產(chǎn)品。從最開始的TC35i、MC35i、MC39i到現(xiàn)在的MC37i、MC52i、MC55技術(shù)和功能都不斷的得

15、到提升。但就價格而言還是相對比較貴。此外國的華為公司的一些產(chǎn)品比如EM310模塊、EM770W模塊、EM200、GTM900-C等銷量也比較的大。由于大多數(shù)的GPRS/GSM產(chǎn)品都支持AT標(biāo)準(zhǔn)指令，所以大多產(chǎn)品都可以很好的兼容。但由于生產(chǎn)技術(shù)的不同，各廠家的產(chǎn)品的性能各不一樣。且GSM網(wǎng)絡(luò)是一種電路交換系統(tǒng)，而GPRS網(wǎng)絡(luò)是一種分組交換系統(tǒng)。因此，GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的數(shù)據(jù)傳輸。介于以上理由與系統(tǒng)的可靠性，本設(shè)計主要使用GPRS網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線溫度的采集和對其控制。1.3 本課題研究意義采用有線溫度采集，不但在組建采集系統(tǒng)時布線比較麻煩，而且數(shù)據(jù)傳輸距離比較近，組建系統(tǒng)的

16、成本相對較高。而無線溫度采集系統(tǒng)的組建省去了數(shù)據(jù)傳輸時的布線，而且數(shù)據(jù)傳輸距離可以很遠(yuǎn)，可靠性高。所以無線溫度采集系統(tǒng)與有線溫度采集系統(tǒng)相比，具有很大的優(yōu)勢。由于目前基于GPRS/GSM的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的控制有很多是用在條件不方便的場所，比如說用于氣象監(jiān)測的偏遠(yuǎn)場所，用于遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集傳輸，所以需要對整個設(shè)計的功耗進(jìn)行控制。通過對這個項(xiàng)目的研究，我將在電子產(chǎn)品的功耗控制上和GPRS技術(shù)有所學(xué)習(xí)。同時在程序的系統(tǒng)學(xué)習(xí)上有更深刻的理解。同時由于本設(shè)計的設(shè)計場所為工廠應(yīng)用故采用了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議MODBUS。對工業(yè)組態(tài)控制過程有了比較深刻的學(xué)習(xí)。在本設(shè)計的完成過程中我不僅僅為以后的此類設(shè)計打下了一個良好的基

17、礎(chǔ)更是在過程中學(xué)習(xí)到了不少的相關(guān)知識。1.4 系統(tǒng)組成本設(shè)計的整個系統(tǒng)通過數(shù)字溫度傳感器采集工作現(xiàn)場溫度，將數(shù)字信號傳給單片機(jī)，并由LED現(xiàn)場顯示溫度，單片機(jī)將處理過的數(shù)據(jù)信息通過GPRS模塊操作，連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)由GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳到Internet網(wǎng)絡(luò)，在服務(wù)器端由Labview編寫的上位機(jī)程序通過使用Run-Time Engine控件來對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，顯示。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。并具有超溫報警功能。其系統(tǒng)框圖如圖1.1所示。圖1.1 系統(tǒng)組成框圖2 單片機(jī)概述AT89S52作為普通51單片機(jī)已與廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中，其接口簡單，方便使用，且功能強(qiáng)大，因此本系統(tǒng)采用AT89S52單片

18、機(jī)作為主控制芯片。2.1 AT89S52的主要性能8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器1000次擦寫周期三級加密程序存儲器32個可編程I/O口線三個16位定時器/計數(shù)器八個中斷源全雙工UART串行通道掉電后中斷可喚醒看門狗定時器雙數(shù)據(jù)指針，掉電標(biāo)識符2.2 AT89S52的功能特性描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S

19、52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振與時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。2.3 AT89S52的管腳排列與引腳功能 VCC：供電電壓 GND：接地 P0口：P0口是一個8

20、位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有部上拉電阻。在 flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。 P1口：P1口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的

21、外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如表2.1所示。在flash編程和校驗(yàn)時，P1口接收低8位地址字節(jié)。表2.1 P1口特殊功能表引腳號第二功能P1.0T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用） P2口：P2口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉

22、低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的部上拉發(fā)送1。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的容。在flash編程和校驗(yàn)時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3口：P3口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

23、在flash編程和校驗(yàn)時，P3口也接收一些控制信號。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，如表2.2所示。表2.2 P3口特殊功能表引腳號第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2(外部中斷0)P3.3(外部中斷1)P3.4T0(記時器0外部輸入)P3.5T1(記時器1外部輸入)P3.6(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)的DI

24、SRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，也可作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效

25、。：外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1：振蕩器反相放大器和部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。具體引腳功能圖如圖2.1所示。圖2.1 AT89S52的引腳功能圖2.4 AT89S52的部結(jié)構(gòu)框圖 AT89S52單片機(jī)

26、由運(yùn)算器和控制器組成的微處理器、片存儲器RAM/ROM、P0P3組成的I/O端口以與各種存儲器組成的特殊功能寄存器SFR和串行接口、定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器構(gòu)成。如圖2.2所示。圖2.2 AT89S52的部結(jié)構(gòu)框圖 本系統(tǒng)設(shè)計所涉與到的AT89S52最小系統(tǒng)，僅有芯片，晶振，和復(fù)位鍵組成。外接5V的電源電路。如圖2.3所示。圖2.3 89S52最小應(yīng)用系統(tǒng)3 GPRS技術(shù)3.1 GPRS簡介GPRS是分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service)的簡稱，它是GSM移動用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是封包交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)

27、，它能夠充分利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)，可以使運(yùn)營商在全國圍推出此項(xiàng)業(yè)務(wù)。采用信道捆綁(目前GPRS的設(shè)計可以在一個載頻或8個信道中實(shí)現(xiàn)捆綁)和增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率實(shí)現(xiàn)高速接入，理論上可提供高達(dá)ll5kbps的空中接口傳輸速率，下一代GPRS業(yè)務(wù)的速度可以達(dá)到84kbps。若干移動用戶能夠同時共享一個無線信道，一個移動用戶也可以使用多個無線信道。實(shí)際上發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包的用戶僅占很小一部分網(wǎng)絡(luò)資源，并且網(wǎng)絡(luò)容量只有在實(shí)際傳輸時才被占用。為了實(shí)現(xiàn)GPRS，需要在現(xiàn)有的GSM 網(wǎng)絡(luò)中引入3種新的邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)體：服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)和分組控制單元(PCU)。GSM是一種電路

28、交換系統(tǒng)，而GPRS是一種分組交換系統(tǒng)。因此，GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。所以我們選擇使用GPRS業(yè)務(wù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度傳輸。3.2 GPRS分組交換通信技術(shù)GPRS突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應(yīng)的功能實(shí)體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來實(shí)現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對來說并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。而且，因?yàn)椴辉傩枰F(xiàn)行無線應(yīng)用所需要的中介轉(zhuǎn)換器，所以連接與傳輸都會更方便容易。如此，使用者既可聯(lián)機(jī)上網(wǎng)，參加視訊會議等互動傳播，而且在同一個視訊網(wǎng)絡(luò)上(VRN)的使用者，甚至可以無需通過撥號上網(wǎng)，而持續(xù)

29、與網(wǎng)絡(luò)連接。GPRS分組交換的通信方式在分組交換的通信方式中，數(shù)據(jù)被分成一定長度的包(分組)，每個包的前面有一個分組頭(其中的地址標(biāo)志指明該分組發(fā)往何處)。數(shù)據(jù)傳送之前并不需要預(yù)先分配信道，建立連接。而是在每一個數(shù)據(jù)包到達(dá)時，根據(jù)數(shù)據(jù)中的信息（如目的地址），臨時尋找一個可用的信道資源將該數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。在這種傳送方式中，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收方同信道之間沒有固定的占用關(guān)系，信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用。3.3 GPRS的特點(diǎn)3.3.1 應(yīng)用上的特點(diǎn)目前，用手機(jī)上網(wǎng)還顯得有些不盡人意。因此，全面的解決方法GPRS也就這樣應(yīng)運(yùn)而生了，這項(xiàng)全新技術(shù)可以令您在任何時間、任何地點(diǎn)都能快速方便地實(shí)現(xiàn)連

30、接，同時費(fèi)用又很合理。簡單地說：速度上去了，容豐富了，應(yīng)用增加了，而費(fèi)用卻更加合理。 高速數(shù)據(jù)傳輸速度10倍于GSM，更可滿足您的理想需求，還可以穩(wěn)定地傳送大容量的高質(zhì)量音頻與視頻文件，可謂不一般的巨大進(jìn)步。 永遠(yuǎn)在線由于建立新的連接幾乎無需任何時間(即無需為每次數(shù)據(jù)的訪問建立呼叫連接)，因此您可隨時都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。舉個例子，若無GPRS的支持，當(dāng)您正在網(wǎng)上漫游，而此時恰有接入，大部分情況下您不得不斷線后接通來電，通話完畢后重新?lián)芴柹暇W(wǎng)。這對大多數(shù)人來說，的確是件非常令人惱火的事。而有了GPRS，您就能輕而易舉地解決這個沖突。 僅按照數(shù)據(jù)流量計費(fèi)GPRS用戶的計費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)，體

31、現(xiàn)了“得到多少、支付多少”的原則。GPRS用戶的連接時間可能長達(dá)數(shù)小時，卻只需支付相對低廉的連接費(fèi)用。GPRS采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源。如果把空中接口上的TDMA幀的8個時隙都用來傳送數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)164kb/8。GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用，也可以被GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用。當(dāng)然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為GPRS專用信道。要實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)，需要在傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)中引入新的網(wǎng)絡(luò)接口和通信協(xié)議。目前GPRS網(wǎng)絡(luò)引入GSN（GPRS Supporting Node）節(jié)點(diǎn)。移動臺則必須是GPRS移動臺或GPRS/GSM雙模移動臺。3

32、.3.2 技術(shù)上的特點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)分組發(fā)送和接收，按流量計費(fèi)；56-115Kbps的傳輸速度。3.3.3 GPRS與GSM比較中表現(xiàn)出的特點(diǎn)相對于GSM的9.6kbps的訪問速度而言，GPRS擁有171.2kbps的訪問速度；在連接建立時間方面，GSM需要10-30秒，而GPRS只需要極短的時間就可以訪問到相關(guān)請求；而對于費(fèi)用而言，GSM是按連接時間計費(fèi)的，而GPRS只需要按照數(shù)據(jù)流量計費(fèi)；GPRS對于網(wǎng)絡(luò)資源的利用率而相對遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GSM。3.3.4 GPRS服務(wù)特點(diǎn)對應(yīng)的圍 移動辦公 移動商務(wù) 移動信息服務(wù) 移動互聯(lián)網(wǎng)多媒體業(yè)務(wù)3.4 GPRS連接Internet的原理GPRS技術(shù)將通信網(wǎng)絡(luò)和計

33、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。GPRS基站與SGSN設(shè)備之間的連接一般通過幀中繼連接，GGSN與 SGSN設(shè)備之間通過IP網(wǎng)絡(luò)連接。GGSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)和路由器。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的INTERNET或X.25網(wǎng)絡(luò)。GGSN可以由具有網(wǎng)絡(luò)地址翻譯功能的路由器承擔(dān)部IP地址與外部網(wǎng)絡(luò)IP地址的轉(zhuǎn)換。用戶可以訪問GPRS部的網(wǎng)絡(luò)，也可以通過APN訪問外部的INTERNET。如果用戶的IP地址是運(yùn)營商分配的公有地址，則GGSN不參與用戶的論證和鑒權(quán)過程。用戶可以通過GGSN透明地接入到GPRS部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)

34、絡(luò)，這種方式稱為透明方式。非透明方式主要是用戶通過GPRS網(wǎng)絡(luò)接入到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或ISP的情形。用戶MS的IP地址是由企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或ISP分配的私有地址，用戶訪問該企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或ISP時,GGSN需要企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或ISP中的專用服務(wù)器對該用戶進(jìn)行鑒權(quán)或論證。在標(biāo)識GPRS設(shè)備中，如手機(jī)MS的標(biāo)識除了在GSM中使用IMSI，MSISDN等外，還需要分配IP地址。網(wǎng)元設(shè)備SGSN，GGSN的標(biāo)識既有7號信令地址，又有數(shù)據(jù)GGSN的IP地址，網(wǎng)元設(shè)備之間的通信采用IP地址，而網(wǎng)元設(shè)備與MSC、HLR等實(shí)體的通信采用信令地址。在GPRS系統(tǒng)中，有一個重要的數(shù)據(jù)庫記錄信息，即用戶PDP上下文（分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文），用于

35、管理從手機(jī)MS到網(wǎng)關(guān)GGSN 與到ISP之間的數(shù)據(jù)路由信息。當(dāng)MS訪問GPRS部網(wǎng)絡(luò)或外部INTERINT網(wǎng)絡(luò)時，MS提出PDP上下文請求消息，MS可以與運(yùn)營商簽約選擇固定服務(wù)的GGSN?；蛴蒘GSN選擇服務(wù)的GGSN，SGSN再向GGSN發(fā)建立PDP上下文請求消息。GGSN分配MS一個IP地址。在成功地建立和激活PDP上下文后，MS，SGSN和GGSN都存儲了用戶的PDP上下文信息。有了用戶的位置信息和數(shù)據(jù)的路由信息，MS就可以訪問該網(wǎng)絡(luò)的資源。用戶通過GPRS網(wǎng)絡(luò)接入到互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)部網(wǎng)或ISP時，需要對用戶的身份、服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行鑒權(quán)和數(shù)據(jù)加密等過程，用戶MS的動態(tài)IP地址的分配可以分別由運(yùn)營

36、商、企業(yè)網(wǎng)或ISP等實(shí)現(xiàn)，因此GPRS用戶的接入方式有透明接入和非透明接入兩種方式。本設(shè)計方案采用非透明方式接入，訪問GPRS部網(wǎng)絡(luò)的便攜接收設(shè)備。3.5 GPRS的發(fā)展與應(yīng)用3.5.1 GPRS的發(fā)展根據(jù)歐洲ETSI的GSM第2階段的建議，GPRS分為兩個發(fā)展階段（即Phase1和Phase2）。GPRS的Phasel階段將能支持下列功能和業(yè)務(wù)：TCP/IP和X.25業(yè)務(wù)全新的GPRS空中接口加密技術(shù)GPRS附加業(yè)務(wù)增強(qiáng)型的短信業(yè)務(wù)（E-SMS）GPRS分組數(shù)據(jù)計費(fèi)功能，即根據(jù)數(shù)據(jù)量而采取計費(fèi)上述功能業(yè)務(wù)中最顯著的是TCP/IP和X.25功能。GSM網(wǎng)絡(luò)可以通過TCP/IP和X.25為用戶提

37、供電子、WWW瀏覽、專用數(shù)據(jù)、LAN接入等業(yè)務(wù)。GPRS Phase2階段的規(guī)尚在制訂之中，它將能提供更多的新功能和新業(yè)務(wù)。3.5.2 GPRS的應(yīng)用GPRS中的WAP應(yīng)用GPRS與WAP組合是當(dāng)前令“手機(jī)上網(wǎng)”邁上新臺階的最佳實(shí)施方案：GPRS是強(qiáng)大的底層傳輸，WAP則作為高層應(yīng)用，如果把WAP比作飛馳的車輛，那么GPRS就是寬闊暢通的高速公路，任您在無線的信息世界中隨意馳騁。設(shè)備上的應(yīng)用GPRS可以在除蜂窩之外的多種設(shè)備中得以實(shí)現(xiàn)，包括膝上型電腦的PCMCIA調(diào)制解調(diào)器、個人數(shù)字助理的擴(kuò)展模塊和手提式電腦。當(dāng)前流行的手提式E-mail設(shè)備Blackberry（黑莓）的制造商Research

38、 in Motion（RIM)于一個稱為Micro cell Telecommunications的GSM供應(yīng)商合作，研究如何將GPRS用于其他無線系統(tǒng)消息的傳送。GPRS業(yè)務(wù)應(yīng)用自從首次實(shí)現(xiàn)文本信息傳輸以來，無線數(shù)據(jù)應(yīng)用已經(jīng)歷了飛躍式的增長，單是看看歐美知名廠商大肆宣傳通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)的勁頭，似乎也能讓人感到下一代移動數(shù)據(jù)應(yīng)用時代的行將來臨。將在99年底或是2000年初開啟的通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS，作為邁向第三代個人多媒體業(yè)務(wù)的重要里程碑，將使移動通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一，使IP業(yè)務(wù)得以引入廣闊的移動市場。盡管目前移動數(shù)據(jù)的使用相對較少，但在某些市場中，不同的用戶群卻正在快速發(fā)展

39、，其推動力量主要是在移動領(lǐng)域中采用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的商業(yè)市場。不論是愛立信、諾基亞還是阿爾卡特，幾乎所有宣傳GPRS的廠商都以商業(yè)用戶市場的快速成長來游說運(yùn)營商。GSM系統(tǒng)的分組移動數(shù)據(jù)通信（即GPRS）是基本分組無線業(yè)務(wù)，采用分組交換的方式，數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)164kb/s、它可以給GSM用戶提供移動環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還可以提供收發(fā)Emai1、Internet瀏覽等功能。GPRS功能對應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用GPRS是一種新的GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它可以給移動用戶提供無線分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。GPRS主要是在移動用戶和遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（如支持TCP/IP、X.25等網(wǎng)絡(luò)）之間提供一種連接，從而給移動用戶提供高速無線IP和

40、無線X.25業(yè)務(wù)。4 EM310 GSM/GPRS無線模塊介紹4.1 EM310模塊特性介紹EM310是華為技術(shù)開發(fā)的一款GSM/GPRS無線通訊模塊。如圖4.1所示。圖4.1 EM310 GPRS模塊實(shí)物圖4.1.1 EM310模塊基本特性參數(shù)其基本特性參數(shù)如表4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6所示。表4.1 模塊頻段等性能參數(shù)表參數(shù)描述工作頻段EGSM900/GSM1800雙頻最大發(fā)射功率EGSM900 Class4(2W)GSM1800 Class1(1W)接收靈敏度<-106dBm表4.2 EM310 GSM模塊工作與存儲溫度表參數(shù)最小值最大值單位正常工作溫度-20

41、70 擴(kuò)展工作溫度-30 75 存儲溫度-40 90 表4.3 EM310 GSM模塊極限應(yīng)用條件表參數(shù)最小值最大值單位VBAT（模塊主電源輸入電壓）-0.36VVDD-RTC（實(shí)時時鐘備用電源輸入電壓）-0.36VVBUS（USB電源測試點(diǎn)）-0.36VEM310 GPRS模塊的極限應(yīng)用條件如表4.3所示，超過這些條件使用將照成EM310模塊的永久性損壞。表4.4 EM310 模塊輸入電源要求參數(shù)最小值典型值最大值單位VBATV表4.5 模塊工作電流特性表工作模式最大值 單位關(guān)機(jī)模式40uA 待機(jī)模式 DRX=23.5 mA DRX=52.5 mA DRX=92.0 mA通

42、話模式（最大值）240 mAGPR模式（最大值）400 mA表4.6 模塊其它設(shè)計相關(guān)特性表特性描述協(xié)議支持GSM/GPRS Phase2/2+GPRSGPRS Class 10編碼方式 CS 1，CS 2，CS 3，CS 4最大下行傳輸速率：85.6 kbps最大上行傳輸速率：42.8 kbps支持PBCCH嵌TCP/IP協(xié)議；支持多連接，提供ACK應(yīng)答，提供大容量緩存電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持CSD數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達(dá)14.4 Kbit/s支持USSD4.1.2 ESD特性EM310模塊在使用時需要注意對ESD（靜電放電）進(jìn)行防護(hù)，根據(jù)EN61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對EM310模塊ESD性能進(jìn)行

43、了測試，測試結(jié)果見表4.7所示：表4.7 ESD性能表空氣放電±8 kV接觸放電±4 kV4.2 EM310 GPRS模塊功能的概述其端口功能如表4.8所示。表4.8 EM310 GPRS模塊信號連接器接口功能表管腳號信號名稱I/O功能備注1SIM-CLKOSIM卡時鐘2SIM-VCCPSIM卡電源最大輸出電流15Ma3SIM-IOI/OSIM卡數(shù)據(jù)4SIM-RSTOSIM卡復(fù)位5NC此管腳必須懸空6SIM-GNDPSIM卡地此腳直接與卡座的GND相連。7NC此管腳必須懸空8GNDP地9USB_D-I/OUSB數(shù)據(jù)線D-10USB_D+I/OUSB數(shù)據(jù)線D+11VBUSPU

44、SB電源12NC此管腳必須懸空13LPGO網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈詳細(xì)設(shè)計參見LPG管腳電路14NC此管腳必須懸空15/RXDOUART口，對應(yīng)DTE的RXD口16NC此管腳必須懸空17/TXDIUART口，對應(yīng)DTE的TXD口18VDD-RTCP實(shí)時時鐘(RTC)備用電源輸入接鈕扣電池或大電容19NC此管腳必須懸空20NC此管腳必須懸空2125GND-地26VBATP電源3.4V4.7V，當(dāng)模塊以最大功率發(fā)射時，電源供電電流將達(dá)到瞬時1.6A左右，VBAT電壓將會有跌落，但必須保證供電電壓最小值不能低于3.4V。27VBATP28VBATP29VBATP30VBATP31VDD-IOPI/O口電源管腳

45、VDD-IO在使用時需要注意：VDD-IO輸入電壓U與/DTR 、/RTS、 /TXD外加串聯(lián)電阻R的關(guān)系計算公式：R= 3.5*U-11.3 K如：VDD-IO輸入電壓為3V，R=0 歐姆；輸入電壓為5V，R=6.2K32/RINGOUART口，對應(yīng)DTE的RING口33/DSROUART口，對應(yīng)DTE的DSR口34/RTSIUART口，對應(yīng)DTE的RTS口35/DTRIUART口，對應(yīng)DTE的DTR口36NC此管腳必須懸空37/CTSOUART口，對應(yīng)DTE的CTS口38NC此管腳必須懸空39/DCDOUART口，對應(yīng)DTE的DCD口40/RSTI復(fù)位管腳低電平有效，建議此管腳在靠近50P

46、IN B2B連接器處并聯(lián)100nF的電容到GND，用于ESD防護(hù)41TERM_ONI開關(guān)機(jī)管腳42GNDP地43MIC2AI第二路MIC單端輸入44MICBIASP第二路MIC的偏置電壓45MIC1-PAI第一路音頻輸入正端差分輸入46MIC1-NAI第一路音頻輸入負(fù)端47SPK-NAO第二路音頻輸出負(fù)端差分輸出48SPK-PAO第二路音頻輸出正端49EAR-PAO第一路音頻輸出正端差分輸出50EAR-NAO第一路音頻輸出負(fù)端4.3 EM310 GPRS模塊應(yīng)用框圖EM310 GPRS模塊使用50-PIN連接器接口方式，外圍設(shè)備提供應(yīng)用接口信號為： UART接口 SIM卡接口 音頻接口 電源接

47、口 USB總線接口 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示接口其模塊應(yīng)用框圖如圖4.2所示。圖4.2 EM310 GPRS模塊應(yīng)用框圖EM310模塊提供一路串行接口，支持8線串行總線接口或4線串行總線接口或2線串行接口。EM310 GSM模塊通過UART接口與外界進(jìn)行串行通信，和AT指令的輸入。UART支持可編程的數(shù)據(jù)寬度、可編程的數(shù)據(jù)停止位、可編程的奇/偶校驗(yàn)或者沒有校驗(yàn)，該UART口最高支持115.2kbit/s的波特率最低支持300bit/s的波特率，默認(rèn)支持9600bit/s的速率，支持波特率掉電保存。在本系統(tǒng)中有單片機(jī)向EM310 GPRS模塊通訊，為使其簡便采用模塊的UART接口發(fā)送數(shù)據(jù)。EM310模塊可以

48、通過使用2線制串口MAX3232芯片與標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C的接口連接。模塊的/RXD通過MAX3232芯片轉(zhuǎn)換后接DTE設(shè)備的RXD管腳；DTE設(shè)備的TXD通過MAX3232芯片轉(zhuǎn)換后接模塊的/TXD管腳。其連接示意圖如圖4.3所示。圖4.3 EM310模塊串口與單片機(jī)連接示意圖4.4 EM310 GPRS模塊的天線接口EM310 GPRS模塊天線采用RF連接器連接方式，天線使用50ohm特征阻抗的線纜和天線。4.4.1 天線接口ESD防護(hù)EM310模塊天線接口對ESD敏感，如果防護(hù)不好，可能會導(dǎo)致部射頻器件永久性損壞，所以本設(shè)計的ESD 防護(hù)電路如圖4.4所示。圖4.4 天線接口的EDS防護(hù)

49、電路5 溫度檢測5.1 溫度檢測儀的分類隨著國外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測技術(shù)也不斷地進(jìn)步，目前的溫度檢測使用的溫度計種類繁多、應(yīng)用圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法。5.1.1利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計利用此原理制成的溫度計大致分成三大類: 玻璃溫度計：它是利用玻璃感溫包的測溫物質(zhì)（水銀、酒精、甲苯、煤油等)受熱膨脹、遇冷收縮的原理進(jìn)行溫度測量的； 雙金屬溫度計：它是采用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬牢固粘合在一起制成的雙金屬片作為感溫元件，當(dāng)溫度變化時，一端固定的雙金屬片，由于兩種金屬膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生彎曲，自由端的位移通過傳動機(jī)構(gòu)帶動指針指示出相應(yīng)溫度； 壓力式溫度計：它是由感溫物質(zhì)（氮?dú)?、?/p>

50、銀、二甲苯、甲苯、甘油和低沸點(diǎn)液體如氯甲烷、氯乙烷等)隨溫度變化，壓力發(fā)生相應(yīng)變化，用彈簧管壓力表測出它的壓力值，經(jīng)換算得出被測物質(zhì)的溫度值。5.1.2 利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測元件利用此技術(shù)制成的溫度檢測元件主要是熱電偶。熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應(yīng)用最廣泛的檢測元件。熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量圍寬、精度高、熱慣性小等特點(diǎn)。常用的熱電偶有以下幾種: 鎳鉻-鎳硅，型號為WRN，分度號為K，測溫圍0900ºC。 鎳鉻-康銅，型號為WRK，分度號為F，測溫圍0600ºC。 鉑鍺-鉑，型號為WRP，分度號為S，在1300ºC以下的溫度可長期使用。

51、鉑-鉑，型號為W77，分度號為B，測溫圍3001600ºC。5.1.3 正在研究的溫度檢測技術(shù)近年來，在溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，多種新的檢測原理與技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，己取得了重大進(jìn)展。新一代溫度檢測元件正在不斷出現(xiàn)和完善化。 晶體管溫度檢測元件半導(dǎo)體溫度檢測元件是具有代表性的溫度檢測元件。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金屬大12個數(shù)量級，二級管和三極管的PN結(jié)電壓、電容對溫度靈敏度很高?；谏鲜鰷y溫原理已研制了各種溫度檢測元件。 集成電路溫度檢測元件利用硅晶體管基極一發(fā)射極間電壓與溫度關(guān)系(即半導(dǎo)體PN結(jié)的溫度特性)進(jìn)行溫度檢測，并把測溫、激勵、信號處理電路和放大電路集成一體，封裝于小型管殼，即構(gòu)成了

52、集成電路溫度檢測元件。 核磁共振溫度檢測器所謂核磁共振現(xiàn)象是指具有核自旋的物質(zhì)置于靜磁場中時，當(dāng)與靜磁場垂直方向加以電磁波，會發(fā)生對某頻率電磁的吸收現(xiàn)象。利用共振吸收頻率隨溫度上升而減少的原理研制成的溫度檢測器，稱為核磁共振溫度檢測器。 這種檢測器精度極高，可以測量出千分之一開爾文，而且輸出的頻率信號適于數(shù)字化運(yùn)算處理故是一種性能十分良好的溫度檢測器。在常溫下，可作理想的標(biāo)準(zhǔn)溫度計之用。 熱噪聲溫度檢測器其優(yōu)點(diǎn)在于1)輸出噪聲電壓大小與溫度是比例關(guān)系；2)不受壓力影響；3)感溫元件的阻值幾乎不影響測量精確度；所以它可以直接讀出絕對溫度值而不受材料和環(huán)境條件限制的溫度檢測器。5.2 DS18B2

53、0的概述DS18B20溫度芯片是一種集成芯片，能夠有效的減小外界的干擾，提高測量的精度，簡化電路的結(jié)構(gòu)。使用集成芯片，已經(jīng)慢慢的成為設(shè)計電路的一種趨勢。本系統(tǒng)設(shè)計使用溫度芯片DS18B20，也正是順應(yīng)了這一趨勢。5.2.1 DS18B20一般說明與特點(diǎn)概述DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，其測溫分辨率可達(dá)0.0625ºC，其提供9位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DS1820或從DS1820送出。因此從中央處理器到DS1820僅需連接一條線（和地），讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€DS1820有唯一的

54、系列號，因此多個DS1820可以存在于同一條單線總線上，這樣占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。這就允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用圍包括HVAC環(huán)境控制、建筑物設(shè)備或機(jī)械的溫度檢測，以與過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。DS18B20支持“一線總線”接口，測量溫度圍為-55+125ºC，在-10+85ºC圍,精度為±0.5ºC?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。溫度芯片DS18B20轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度高，與微處理器的接口簡單，給硬件設(shè)計工作帶來了極大的方便，能有效地降低成本，縮短開發(fā)周期。在本檢測系統(tǒng)設(shè)計中采用外部電源供電測溫的工作方式，其中電阻R是上拉電阻，使得單線總線的空閑狀態(tài)是高電平。5.2.2 DSl8B20的外部管腳與特點(diǎn)DS18B20有三個管腳。GND為接地線，DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出接口，通過一個較弱的上拉電阻與單片機(jī)相連。VDD為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源，