基于微信平臺(tái)的多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)手機(jī)Wifi通信設(shè)計(jì)概述

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外,本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品.本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名:年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１、保密囗，在年解密后適用本授權(quán)書2、不保密囗。(請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名：年月日導(dǎo)師簽名：年月日華中科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）１緒論１。１課題研究與意義隨著電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，電路集成度迅速增加,計(jì)算機(jī)的發(fā)展越來越具有小、微型化的趨勢(shì)，微型計(jì)算機(jī)已日益成為智能機(jī)器人、工業(yè)控制和智能管理系統(tǒng)中必不可缺的智能部件。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等監(jiān)控系統(tǒng)中，常常需要使用數(shù)臺(tái)單片機(jī)作為監(jiān)控終端,PC或者智能手機(jī)作為監(jiān)控源,構(gòu)成一種多點(diǎn)測(cè)控系統(tǒng)。溫度是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中一個(gè)重要的環(huán)境量,比如大型糧倉、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、蔬菜大棚等場(chǎng)所的溫度測(cè)控.如果這種大型的生產(chǎn)場(chǎng)所由人工監(jiān)控,不但不準(zhǔn)確，而且還會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力，監(jiān)控成本較高。此外,隨著無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,建立網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)漸漸成為一種趨勢(shì)，溫度監(jiān)控系統(tǒng)將逐漸走向智能控制和無線網(wǎng)絡(luò)控制.Wｉ—Fi是一種允許電子設(shè)備接入到一個(gè)無線局域網(wǎng)（ＷLAN)的技術(shù)，Ｗi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)便捷與高速的特點(diǎn)使其得以快速普及，最近幾年來,Wi－Fi技術(shù)日趨成熟，在人們生活中的應(yīng)用也日趨普遍。Wｉ－Fi具有信息交互速度快、有效通信范圍廣、使用門檻和成本低等優(yōu)勢(shì)。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)空前發(fā)展的今天，Ｗi-Ｆi正以其特有的優(yōu)勢(shì)適用于生產(chǎn)、生活的方方面面，為人們提供著高效的移動(dòng)連接。此外,Wi-Fi作為無線通信方式無需布線，可以不受空間區(qū)域的限制，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿艽蟆１菊n題研究的是智能溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了能夠?qū)Ρ槐O(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，用戶可以再任何地方用手機(jī)、電腦通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)也是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了物體之間的智能連接。1．2課題研究現(xiàn)狀隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通信技術(shù)的快速發(fā)展,無處不在的網(wǎng)絡(luò)終端、智能化的移動(dòng)云計(jì)算以及便捷的無線接入、無線互聯(lián)等概念已逐漸融入了人們的工作和生活的方方面面。隨之而來的便攜式終端和各種無線通信技術(shù)發(fā)展速度也迅速提升。并且在我們的生產(chǎn)生活中得到了廣泛應(yīng)用，目前常用的無線通信技術(shù)有GＰRS／GSM/CDMA、藍(lán)牙、Home。RＦ、ZigBｅe(cuò)、ＵWB、WLAN、IrＤＡ等。基于GPRＳ／GSM／CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是一種十分常用的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),在手機(jī)終端十分常用,該技術(shù)依托于ＧPＲS／GSＭ/CDＭＡ無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā);藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離無線通信的技術(shù)，通常有效通信范圍在10米之內(nèi)。藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IＥEE８02．１5，工作在２．4GＨｚ頻帶，帶寬為1Mb/s；IrDＡ是紅外連接技術(shù)，因?yàn)榧t外線特有的直射特性，這要求設(shè)備之間只能進(jìn)行視距通信,不能有任何間隔。此外，通信終端的位置也相對(duì)不容易改變，不適合移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸；ＨomeRF也稱為家庭射頻,其設(shè)計(jì)初衷就是為了實(shí)現(xiàn)家用電器設(shè)備之間的通信。其傳輸距離較長(zhǎng),傳輸速度較快，適合各種影音數(shù)據(jù)的傳輸。１．3無線通信方式的選擇在智能溫度檢測(cè)系統(tǒng)中,可以考慮使用的無線通信方式主要有Wi—Fｉ、藍(lán)牙、及紅外通信.其中藍(lán)牙技術(shù)的有效通信半徑是１0米左右，在很多場(chǎng)合通信范圍偏小,但是Wi－Fｉ的有效通信半徑可達(dá)1０0米符合絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景.紅外通信技術(shù)因?yàn)榧t外線的直射特性，不適合在障礙較多的地方使用,無法應(yīng)用于復(fù)雜的工業(yè)、農(nóng)業(yè)監(jiān)控環(huán)境。所以，Wi－Fi以其無需布線，成本低廉,傳輸速率高等優(yōu)點(diǎn)是本課題中智能溫度檢測(cè)系統(tǒng)最合適的無線通信方式.1。4Wｉ-Fi通信及其發(fā)展趨勢(shì)Wi—Ｆi是一種可以讓電子設(shè)備接入無線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)，主要工作在２。4Ｇhz到5Ghz頻段，其安全性較有線連接和藍(lán)牙較差，但其高速率、無需布線的優(yōu)點(diǎn)使其得到了廣泛應(yīng)用［1］.Wi－Ｆi主要應(yīng)用于構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,在該環(huán)境下的各部分互相作用以實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的功能,主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成[2］：(1)站點(diǎn)(Ｓtａt(yī)iｏn，STＡ）,是無線網(wǎng)絡(luò)中的終端，任何帶網(wǎng)絡(luò)接口的終端設(shè)備都可以是站點(diǎn)，比如手機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備，STA通過無線鏈路接入AP。（2）基本服務(wù)單元(ＢaｓicServicｅSet,BSS)，是網(wǎng)絡(luò)中最基本的服務(wù)單元，最少可以由兩個(gè)站點(diǎn)構(gòu)成，所有站點(diǎn)可以與同一基本服務(wù)單元內(nèi)的站點(diǎn)相互通信.（3）分配系統(tǒng)(DiｓｔriｂｕtｉoｎSysｔｅm，DS），分配系統(tǒng)可以連接不同的BSS，通過連接多個(gè)基本服務(wù)單元可以組成覆蓋范圍更廣的擴(kuò)展服務(wù)單元.(４)接入點(diǎn)(AcceｓｓPoinｔ，AP），作為基本服務(wù)單元中的基站，既可以接入普通站點(diǎn)，又可以接入分配系統(tǒng)。AＰ和STＡ均為可以尋址的實(shí)體。（5）擴(kuò)展服務(wù)單元（EＳS）,由基本服務(wù)單元和分配系統(tǒng)構(gòu)成.多個(gè)基本服務(wù)單元連接以組成覆蓋面更廣的網(wǎng)絡(luò)，以提供更寬廣的服務(wù)區(qū)域。(6）關(guān)口（Pｏrtal），是一種邏輯成分，主要用于將無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)組合，是無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)的必要部分。圖1-1Wｉ－Ｆｉ網(wǎng)絡(luò)原理圖在傳輸速率和帶寬上傳統(tǒng)的WLＡN通信存在很多不足,比如IEEE８02.１1—１997最高傳輸速率只有１~2Ｍbiｔ/s,而8０２.11b將這一速率提高到了１1Ｍbｉt/s,８02.11ａ和８0２。11g達(dá)到了54Ｍbit／s,８02.11n最高速率則達(dá)到了３00～６00Ｍｂiｔ/s。IEＥＥ８02.１1—1997可以采用IＲ方式、DＳSS方式、FHＳS方式,IEＥE802．11b采用ＤSＳＳ方式，兼容IEEＥ8０2。1１－１997。新一代Wi－Ｆｉ技術(shù)主要有兩種,工作于5Ghｚ頻段的ＩＥEＥ802.11aｃ標(biāo)準(zhǔn),其最高傳輸速率可達(dá)１.3Gbit/s；還有工作于60Ghz頻段的ＩEEE802．11ad，最高傳輸速率可以達(dá)到7Gbit／s。此外還有全面兼容現(xiàn)有Wi－Fi的WｉMAＸ(WｏrlｄwideInteropｅrabiliｔｙfｏrMiｃrｏwａveAcceｓs）,即全球微波互聯(lián)接入，WiMAX以IＥＥE802．１6的系列寬頻無線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，擁有更寬的頻段、更遠(yuǎn)的傳輸距離、更快的傳輸速度，其普及之后將會(huì)提供更優(yōu)于Wｉ-Ｆi的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)［3］。1.5本論文主要內(nèi)容本文中基于微信平臺(tái)的多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)主要硬件采集系統(tǒng)、服務(wù)器和微信平臺(tái)三部分組成。硬件采集系統(tǒng)主要由SAＭＤ２１單片機(jī)、LM35溫度傳感器、ＬＣD液晶顯示屏、EＳP８2６6Wi－Ｆｉ模塊構(gòu)成。Wi—Ｆi模塊將單片機(jī)串口信號(hào)轉(zhuǎn)為Ｗｉ—Fi信號(hào)并發(fā)送出去，完成單片機(jī)與服務(wù)器間的有效通信。單片機(jī)采集信息并將采集到的Ａ／D轉(zhuǎn)換后通過ＵＡRT接口發(fā)送。根據(jù)以上內(nèi)容，本文共分為六章,具體結(jié)構(gòu)安排如下：緒論。主要論述了課題的來源于研究意義。也介紹了本課題當(dāng)前研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展前景。相關(guān)技術(shù)介紹。包括Wｉ-Fｉ網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),Wi-Ｆｉ提供的基本服務(wù)以及Ｗi—Fi組網(wǎng)方式。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。包括系統(tǒng)需求與架構(gòu)分析，并詳細(xì)介紹了單片機(jī)、Ｗi-Fｉ模塊和溫度傳感器的選型.基于AtemｌSAMD２１的Wｉ-Fi模塊控制程序的開發(fā),介紹了Wｉ—Fi模塊控制流程、通信接口的選擇以及通信結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)測(cè)試,測(cè)試基于微信平臺(tái)的多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)是否正確可用，以及通信是否快速有效.結(jié)論與展望，對(duì)本課題中的研究項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)。并對(duì)課題研究中的一些不足和未來擴(kuò)展方向進(jìn)行分析。?2相關(guān)技術(shù)介紹２．1Wｉ—Fi網(wǎng)絡(luò)基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)8０２．1１采用2.4Ｇhz和5Ghz兩個(gè)ISＭ頻段，2。4Gｈz的ISM頻段被世界上絕大多數(shù)國家所采用，物理層使用了紅外、直接序列擴(kuò)頻（DＳSS）或跳頻擴(kuò)頻（FSＳS）技術(shù),最大傳輸速率可以達(dá)到２Mbps。對(duì)于多路訪問控制在媒介訪問控制子層(MＡＣ)采用的是碰撞回避協(xié)議(CＡ)?；痉?wù)集（BＳＳ）分為IndｅpenｄeｎｔBSＳ和InfrａｓtructureBsｓ兩種［4］。作為一個(gè)獨(dú)立的基本服務(wù)單元，IBSS網(wǎng)絡(luò)中沒有接入點(diǎn)。所以IＢSS網(wǎng)絡(luò)也稱為對(duì)等網(wǎng)絡(luò)（Pｅe(cuò)rｔoＰeeｒ）或非結(jié)構(gòu)組網(wǎng)（Aｄ-hoc）.在這種網(wǎng)絡(luò)中,各節(jié)點(diǎn)的地位是平等的，沒有控制節(jié)點(diǎn)。這種網(wǎng)絡(luò)有著各節(jié)點(diǎn)地位平等、通信靈活、結(jié)構(gòu)靈活和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。因此，該網(wǎng)絡(luò)中任意兩節(jié)點(diǎn)可以不經(jīng)過認(rèn)證就直接通信。但兩者之間的距離必須在可以直接通信的范圍內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)既有普通移動(dòng)終端的基本功能也有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)能力。圖2—1IBＳS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)另一種基本服務(wù)集被稱為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式。有接入點(diǎn)參與其中的既是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式，反之則是上述IBSS網(wǎng)絡(luò).在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)中的所有通信都要經(jīng)過接入點(diǎn)。接入點(diǎn)相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的基站。圖2-2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)BSS的覆蓋范圍一般比較小，一般僅僅有一個(gè)或數(shù)個(gè)房間大小。不過802．11標(biāo)準(zhǔn)可以允許將幾個(gè)ＢSS串聯(lián)為擴(kuò)展服務(wù)集（ＥｘｔｅndedServiｃｅSet，ESS）。擴(kuò)展服務(wù)集是無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域擴(kuò)大了的基本服務(wù)集。擴(kuò)展服務(wù)集利用骨干網(wǎng)絡(luò)將幾個(gè)基本服務(wù)集整合在一起，其通常由多個(gè)接入點(diǎn)組成，接入點(diǎn)覆蓋小區(qū)之間部分重疊以實(shí)現(xiàn)客戶端的無縫漫游,重疊區(qū)域保持在15％~２0％以上為佳。同一個(gè)ＥＳS中接入點(diǎn)使用的服務(wù)及標(biāo)識(shí)相同?；痉?wù)集網(wǎng)絡(luò)是擴(kuò)展服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)的最小單元。基本服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)通過有線連接的方式連入擴(kuò)展服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)。圖2－3拓展服務(wù)集拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2Ｗi—Fi的基本服務(wù)在IEEE802.1１b體系結(jié)構(gòu)中并沒有嚴(yán)格規(guī)定分布式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，而是規(guī)定了一系列在ＭAC層使用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù).主要有兩類服務(wù):一種是STA服務(wù)(SS）.ＳTA服務(wù)主要包含加密（Priｖaｃy）、媒介訪問控制單元交付（MＳＤUｄｅliverｙ）,認(rèn)證(Authｅntieation)、解除認(rèn)證（Deａuｔhentｉｅａｔion)；ＤS服務(wù)包含分離（Disassoeｉａt(yī)ion)、分發(fā)(Ｄｉstｒibｕtion）、聯(lián)合（Iｎｔｅgration)、關(guān)聯(lián)(Asｓoeiａｔion）和重新關(guān)聯(lián)(Reassoｃiａｔiｏn）[5］。加密服務(wù)可以有效提升無線局域網(wǎng)的安全性,確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。比如使用有線等效加密協(xié)議(ＷＥＰ）,對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行加密；媒介訪問控制單元交付服務(wù)負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)秸_的位置。該服務(wù)給出了一種收發(fā)數(shù)據(jù)的方法。但是IEＥＥ802.１1的傳輸過程實(shí)際上是一種不可靠的交付,可能會(huì)有差錯(cuò).更高層負(fù)責(zé)提供檢錯(cuò)和糾錯(cuò)服務(wù);認(rèn)證服務(wù)是IEＥE８０2．11提供的一種網(wǎng)絡(luò)訪問控制方式,其作用是確定通信對(duì)象站點(diǎn)的身份。在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前必須先確定該站點(diǎn)的身份;解除認(rèn)證服務(wù)用于斷開當(dāng)前連接的驗(yàn)證關(guān)系。解除認(rèn)證不需要發(fā)送請(qǐng)求，只需發(fā)送解除的通知。收到解除認(rèn)證后工作站會(huì)立即斷開連接.分離服務(wù)可以將工作站從網(wǎng)絡(luò)中移除，從而終結(jié)現(xiàn)存的關(guān)聯(lián)關(guān)系。所以,網(wǎng)絡(luò)中的工作站如果要關(guān)閉或者離開應(yīng)先使用分離服務(wù)斷開連接。分離服務(wù)同樣不是請(qǐng)求而是一個(gè)通知,不能被拒絕；分發(fā)服務(wù)是最主要的服務(wù)之一，工作站在發(fā)送每個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)都需要使用分發(fā)服務(wù)。分發(fā)服務(wù)提供了數(shù)據(jù)幀的路由信息,對(duì)于本地的數(shù)據(jù)幀則直接發(fā)送在本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)內(nèi),否則需要通過有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；整合服務(wù)可以將幀轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò),翻譯幀格式，實(shí)現(xiàn)使用不同編址方案的網(wǎng)絡(luò)間的可靠通信；關(guān)聯(lián)服務(wù)可以建立接入點(diǎn)和工作站之間的映射關(guān)系。通過這種建立的映射關(guān)系可以完成分發(fā)服務(wù)；重新關(guān)聯(lián)服務(wù)可以重新建立工作站與接入點(diǎn)之間的映射關(guān)系。如工作站在一個(gè)擴(kuò)展服務(wù)集（ＥSS）內(nèi)的多個(gè)基本服務(wù)集（ＢSＳ）之間移動(dòng)時(shí)會(huì)根據(jù)距離自動(dòng)選擇接入點(diǎn).重新關(guān)聯(lián)服務(wù)也可以用來改變已有關(guān)聯(lián)的屬性。2。3Ｗi-Ｆi安全技術(shù)的發(fā)展在無線局域網(wǎng)（ＷLＡN)發(fā)展尚未成熟時(shí)，常用的安全技術(shù)有：ＭAC地址過濾和ＳSID匹配。即物理地址過濾和服務(wù)器表識(shí)符匹配。物理地址過濾是通過保存一組允許訪問的MAC列表,禁止表外的MＡC訪問.服務(wù)區(qū)標(biāo)識(shí)符匹配則通過設(shè)置密碼(ＳSID），只有工作站輸入的SSID與之匹配才可以訪問.雖然這種機(jī)制較為簡(jiǎn)單,但卻確保了一定的安全性。有限等效保密協(xié)議（WＥP）。WEP采用了RC４堆成加密算法,主要在數(shù)據(jù)鏈路層起作用。WEP使用多種格式的密鑰,４０位、64位、1２8位都有所采用。WＰＡ２是WPA的第二代標(biāo)準(zhǔn)，在原有的基礎(chǔ)上又有了更多的提升。ＷPA2與ＩＥEE80２．11i很相似，在安全驗(yàn)證上他們都選擇了預(yù)驗(yàn)證.在連接開始前的很短時(shí)間內(nèi)完成驗(yàn)證并連接。使用VＰN來進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)連接也是一種行之有效的安全策略。VPＮ采用DES和3DＥS等技術(shù)來保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。VＰN的典型代表有ＩPSecVPN和ＳＳLＶPＮ.IPＳec在網(wǎng)絡(luò)層工作,負(fù)責(zé)站點(diǎn)之間通信的數(shù)據(jù)安全。其認(rèn)證機(jī)制與預(yù)定義的安全關(guān)系極大地保護(hù)了客戶通信的安全性.SSＬVPＮ則需要提前安裝到瀏覽器中.因?yàn)槠錈o客戶機(jī)的特性，可以極大地節(jié)約運(yùn)行開支.若用戶對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)安全性要求較高可以選擇將VPN于其他無線網(wǎng)絡(luò)安全策略結(jié)合，以獲取最大程度的無線互聯(lián)網(wǎng)通信安全［6]。2。４本章小結(jié)本章首先研究了Ｗi-Fｉ網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，介紹了兩種基本服務(wù)集（BSＳ)的結(jié)構(gòu)以及多個(gè)基本服務(wù)集組成擴(kuò)展服務(wù)集（ESＳ）的方法。其次介紹了Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的兩類基本服務(wù)SＴＡ服務(wù)和DS服務(wù).最后介紹了Ｗi-Fｉ網(wǎng)絡(luò)的安全問題，詳細(xì)說明了Ｗi-Ｆi安全策略的發(fā)展過程以及一種無線局域網(wǎng)的安全解決方案.

３遠(yuǎn)程多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)３。1系統(tǒng)功能需求該系統(tǒng)最終的目的是實(shí)現(xiàn)用手機(jī)在微信客戶端遠(yuǎn)程監(jiān)控多個(gè)采集點(diǎn)的當(dāng)前溫度信息，并回顧歷史溫度記錄數(shù)據(jù)。包括ＳAMD２１單片機(jī)，ＬCD液晶顯示屏，ESP8266芯片，ＬM35模擬溫度傳感器,云服務(wù)器,Soｃｋet網(wǎng)絡(luò)編程,微信公眾平臺(tái)的開發(fā)在該系統(tǒng)中被使用.用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)在可以連入互聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)或者電腦端通過關(guān)注微信公眾號(hào)來獲取溫度信息.終端用戶可以通過微信公眾號(hào)的反饋來獲知采集系統(tǒng)是否在工作以及被測(cè)點(diǎn)溫度是否正常。系統(tǒng)的具體要點(diǎn)如下：（1）系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)由一個(gè)接入互聯(lián)網(wǎng)的接入點(diǎn)(AP）發(fā)起，各測(cè)量點(diǎn)的單片機(jī)分別作為獨(dú)立的站點(diǎn)（STA)接入AP，實(shí)現(xiàn)了Ｗｉ—Ｆｉ的多對(duì)一連接模式以及TCP連接的多對(duì)一連接模式。（2）為了保證系統(tǒng)的安全性,對(duì)Wi—Fi接入點(diǎn)進(jìn)行了加密處理，對(duì)Ｗi-Fi模塊配置時(shí)輸入接入點(diǎn)的SSＩD和密碼，從而保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全可靠。（３)微信公眾平臺(tái)同一時(shí)間只接收一個(gè)客戶端的數(shù)據(jù)，從而避免了數(shù)據(jù)信息的紊亂,接收數(shù)據(jù)完成后公眾平臺(tái)自動(dòng)斷開ＴCP連接.(４)單片機(jī)通過Wi-Fi模塊不斷向云服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)信息，服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)并每隔一段時(shí)間采樣一組數(shù)據(jù)保存到文件，從而用戶可以回看短時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)記錄。數(shù)據(jù)記錄帶有保存時(shí)的時(shí)間信息，用戶可以清晰的獲知何時(shí)被測(cè)點(diǎn)的溫度超出了合理范圍。（5）系統(tǒng)的信息交互建立在互聯(lián)網(wǎng)連接上,微信平臺(tái)的連入云服務(wù)器,單片機(jī)連入云服務(wù)器都需要接入互聯(lián)網(wǎng),接入點(diǎn)AP通過登錄云服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。（6）微信公眾平臺(tái)可以通過菜單、文字、語音的方式獲取采集到的溫度信息，并且與硬件平臺(tái)保持高度同步性,可以正確的反應(yīng)硬件平臺(tái)的工作狀態(tài)。系統(tǒng)整體信息交互具有穩(wěn)定可靠性。3.2系統(tǒng)架構(gòu)分析單片機(jī)001溫度采集單片機(jī)001溫度采集單片機(jī)xxx溫度采集A/D轉(zhuǎn)換。.。.。。。．．.。．??

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+CIPMUX啟動(dòng)多連接AT+CIＰSＥRＶER配置為服務(wù)器AT+CＩＰMODE設(shè)置模塊傳輸模式在Wi－Ｆi正常供電之后，由SＡMD２1單片機(jī)ＵAＲT發(fā)送AＴ指令對(duì)Wi-Fｉ模塊進(jìn)行配置。通過AＴ指令使Wi-Fｉ模塊作為站點(diǎn)加入已開啟的無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn),組成一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)。先發(fā)送AT指令測(cè)試模塊是否正常工作，待返回OK后發(fā)送AＴ+ＵＡRＴ對(duì)串口進(jìn)行配置、發(fā)送AT+ＣWMODE=3選擇STA和AP共存的方式;同樣,待返回OＫ后發(fā)送AT+CＷＪAＰ=“ＳSID”,“PＡSSＷOＲD”連入已開啟的無線路由器.具體流程圖如下:圖3－４AT指令配置流程圖3.５本章小結(jié)本章主要論述了基于微信平臺(tái)的多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)。首先，分析了系統(tǒng)的具體需求和實(shí)現(xiàn)過程中幾個(gè)基本的要點(diǎn).然后,根據(jù)系統(tǒng)的需求確定了分工不同的多個(gè)系統(tǒng)模塊，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為了三個(gè)部分然后分別進(jìn)行開發(fā).最后,確定了硬件各部分的選型,詳細(xì)分析了單片機(jī)，Wi-Ｆｉ模塊,溫度傳感器選型的合理性.介紹了SAMD２１單片機(jī)、ESP826６芯片和LM3５的基本情況和特性。了解了硬件模塊的優(yōu)點(diǎn)與不足.

4基于SAMD2１的Wi—Fi控制程序開發(fā)4．1MCU與Wi-Fi通信接口選擇本課題使用的SAMD21單片機(jī)有多達(dá)6個(gè)SERＣOM接口。每一個(gè)都可配置為SPＩ接口、I２Ｃ接口、全雙工或單線半雙工ＵSＡRT或LＩN從機(jī)。SPI（ＳerialPeｒipherａlInterfａcｅ)串行外設(shè)接口。SＰＩ總線具體包含三條信號(hào)線。一,串行時(shí)鐘線;二，串行數(shù)據(jù)輸出線；三,串行數(shù)據(jù)輸入線.多個(gè)SＰI設(shè)備可以通過SPI總線相互連接。在這種連接中，由ＳPI主機(jī)提供SPI時(shí)鐘信號(hào)。其他設(shè)備成為從設(shè)備或者SＰI從機(jī)。在該連接中兩設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。在用通用輸入輸出口模擬SＰI總線時(shí)，則至少要各有輸入、輸出接口.除此之外還有一個(gè)接口要按實(shí)際情況而定。若要實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備相連,則該接口應(yīng)為輸入輸出接口；若只有主設(shè)備，則該接口應(yīng)為輸出口；若只有從設(shè)備,則該接口應(yīng)為輸入口。I２Ｃ總線是雙向、兩線(SCＬ、SDA)、串行、多主控（ｍｕｌti—maｓter）接口標(biāo)準(zhǔn)。I2C還有總線仲裁機(jī)制，常用于各設(shè)備之間高頻率、短距離的信息交互。根據(jù)I２C的通信協(xié)議中規(guī)定，設(shè)備間可以自組網(wǎng).因?yàn)槠湓趥鬏敂?shù)據(jù)時(shí)會(huì)帶有目的地址。在通用輸入輸出口模擬I2Ｃ總線進(jìn)行雙向傳輸時(shí)。需要一個(gè)輸入輸出口和一個(gè)輸出口.UAＲT總線使用的是異步串口通信協(xié)議,其結(jié)構(gòu)較前兩種串口的接口要龐雜很多。其基本組成結(jié)構(gòu)有UART接收器、UAＲＴ發(fā)送器、波特率產(chǎn)生器.波特率產(chǎn)生器產(chǎn)生波特率約等于數(shù)據(jù)波特率的１6倍。由兩根線完成收發(fā)，發(fā)送線ＴX用于發(fā)送數(shù)據(jù)，接收線RX用于接收數(shù)據(jù)。同樣，如果用通用輸入輸出接口模擬UAＲT總線。需要一個(gè)輸入接口和一個(gè)輸出接口。?4.2Wi—Ｆi模塊通信接口協(xié)議UART使用的是異步，串行通信。

串行通信是將數(shù)據(jù)按位順序發(fā)送,各數(shù)據(jù)幀之間按先后順序發(fā)送。主要有通信線路簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、成本低等優(yōu)點(diǎn).常應(yīng)用于較遠(yuǎn)距離，且對(duì)傳輸速度要求不高的應(yīng)用環(huán)境。異步通信的基本傳輸單位是字符,且多個(gè)傳輸單位之間的時(shí)間間隔不定.但是在同一個(gè)字符中不同位之間的時(shí)間間隔是一定的。波特率代表數(shù)據(jù)的傳輸速率，也就是單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)。比如一個(gè)通信進(jìn)程的波特率為200字符／秒,其中每一個(gè)字符可以劃分為１０位。所以其對(duì)應(yīng)的波特率就是200０波特。具體的通信格式如下圖所示，一個(gè)數(shù)據(jù)幀中包含7個(gè)有效數(shù)據(jù)位,1個(gè)起始位，1個(gè)校驗(yàn)位，1個(gè)停止位。??圖4-1UAＲＴ數(shù)據(jù)傳輸格式其中各位的意義如下：? 起始位:即邏輯值“0”,代表著一個(gè)數(shù)據(jù)幀的起始。? 數(shù)據(jù)位：可以是5～8位邏輯”0”或”1”.如ASＣII碼（７位），擴(kuò)展BＣＤ碼（8位）.以小字節(jié)序傳輸。??校驗(yàn)位：數(shù)據(jù)位加上一位校驗(yàn)位可以通過驗(yàn)證“1”的位數(shù)是偶數(shù)位還是奇數(shù)位來判斷是否存在誤碼。這種校驗(yàn)的局限性也在于只能校驗(yàn)偶數(shù)位或奇數(shù)位的誤碼。? 停止位:它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位、1．５位、２位的高電平。

空閑位：即邏輯值“1”,表示當(dāng)前沒有數(shù)據(jù)傳輸。4。3Wi－Fi模塊控制程序設(shè)計(jì)Ａtmel單片機(jī)的開發(fā)用到的是Ａtmel官方ＩDE——AtmelStdio.它是對(duì)Atｍeｌ單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)最快捷的IDE，包括編譯、運(yùn)行、調(diào)試的所有過程.該軟件可以通過在線編程的方式將代碼存儲(chǔ)到單片機(jī)的內(nèi)存中,開發(fā)過程快速高效.AｔmeｌＳtdio可以用于Atｍel絕大多數(shù)單片機(jī)的軟件開發(fā)。因其內(nèi)核基于VｉｓuａlＳtdio,開發(fā)過程也與ＶS十分相似。此外還有特殊的軟件設(shè)計(jì)框架（ＡtmｅｌＳoftｗａreＦraｍewｏrk，AFS）,包含著豐富的開發(fā)歷程.這大大縮短了用戶的開發(fā)時(shí)間。Wi-Fｉ模塊在系統(tǒng)中發(fā)送時(shí)起到的作用主要有兩個(gè)，一是與單片機(jī)進(jìn)行通信,將UAＲＴ串口信號(hào)轉(zhuǎn)換為Wi—Fi信號(hào)。二是作為站點(diǎn)與無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)通訊，將Wi－Fi信號(hào)發(fā)送到接入點(diǎn)。同樣，在接收信號(hào)時(shí)也起到兩個(gè)作用，一是從無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)收取信號(hào)并保持連接。二是將收到的Wi-Fｉ信號(hào)轉(zhuǎn)換為串口信號(hào)發(fā)送回單片機(jī)MCU。其控制程序流程圖如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)初始化單片機(jī)初始化UART口發(fā)送串行信號(hào)對(duì)Wi-Fi模塊進(jìn)行配置UART口發(fā)送串行信號(hào)對(duì)Wi-Fi模塊進(jìn)行配置Wi-Fi模塊發(fā)送串行信號(hào)轉(zhuǎn)Wi-Fi信號(hào)并行信號(hào)轉(zhuǎn)串行信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換溫度采集?

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?圖４-２控制程序流程圖Wi-Fi模塊發(fā)送串行信號(hào)轉(zhuǎn)Wi-Fi信號(hào)并行信號(hào)轉(zhuǎn)串行信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換溫度采集本課題中的ＳＡMＤ21單片機(jī)使用ＡｔmｅlＳtdｉo進(jìn)行開發(fā),所以Wi—Fi模塊的配置也在AS中進(jìn)行。具體是先對(duì)單片機(jī)的UAＲT口進(jìn)行初始化，再通過UＡRT口收發(fā)數(shù)據(jù)對(duì)Wi-Fi模塊進(jìn)行配置。以實(shí)現(xiàn)其接入無線網(wǎng)絡(luò)并正常收取并發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。具體配置過程如下:ＳAMD２1使用的串行通訊模塊完全可以在ＡtmelＳｔdｉo軟件中進(jìn)行配置。從而滿足I２C、SPＩ和ＵSＡRT/UAＲT通信需求。通過多個(gè)串行通訊模塊的組合，可以在器件上個(gè)性化地定制外部設(shè)備的組合。所以先要將單片機(jī)的一個(gè)SERCOM配置為UARＴ接口，再使用AｔｍｅlＳtdio中的庫函數(shù)cｏnfiguｒe＿uｓaｒt()對(duì)其單片機(jī)ＵAＲT口進(jìn)行初始化。部分過程如下：structuｓａｒt_coｎfigｃonfig_ｕsａｒｔ；／/單片機(jī)UART口初始化usart_ｇeｔ＿confｉg＿ｄｅfaults(&confiｇ_usart）；confiｇ_usａrt。baudrａt(yī)e=１1５２00；cｏnfig_usart.ｍｕx_setｔing=EXT2＿UＡRT_SERCＯM＿M(jìn)UX_ＳETTING;confiｇ＿usａrt。pinｍux_pad0=EＸＴ2_UART_SＥＲＣOM＿PＩＮMUＸ＿PAD0；……wｈile（uｓarｔ_ｉnｉt（&uｓａrt_iｎｓｔａｎcｅ，EＸＴ２＿UAＲT_MＯDＵLE，＆config_ｕsａrｔ)!=ＳTATＵＳ_ＯＫ)｛}由以上可知,按照默認(rèn)配置對(duì)UAＲT進(jìn)行配置,波特率設(shè)置為11５２00，。將ＥXT2擴(kuò)展口的SERCOM配置為UART口。并在UART口初始化成功返回STＡTUS_ＯＫ以后結(jié)束。至此,ＳＡMD21上的EXT2擴(kuò)展口就被配置為UＡＲT口了，我們已經(jīng)可以正常對(duì)其進(jìn)行讀寫.通過對(duì)UAＲT接口分步寫入AT指令以對(duì)于UART接口相連的Wｉ-Fi芯片進(jìn)行配置.先對(duì)Wｉ-Fi模塊的工作模式、波特率等進(jìn)行設(shè)置，再控制其加入已存在的Wｉ—Ｆi網(wǎng)絡(luò)、加入已開啟的ＴCP服務(wù)器，最后再定義發(fā)送數(shù)據(jù)的格式并且按順序發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。部分過程如下：uint8_tstring0［］＝＂AT+CＷMODE=3\r\n";uｉｎt8_tｓtｒｉng1[］="AT+CWＪAP=\"SSID\”，\＂PＡSＳＷORD\＂\r\ｎ"；uiｎt8_tsｔring3[］=＂AT+CIPSTＡRT＝\”TCP\"，\＂122.２0５。５。5＼"，58０0\r＼n";uint8_tｓtring４［］="AＴ+CＩPSEＮD=8\ｒ\n＂;ｕiｎt8_ｔstrｉng5［］＝＂0０００-xxx\r\n＂；/／將AT指令存入數(shù)組……usart＿writｅ_bｕffer＿waｉt(＆usarｔ_inｓtance，ｓtrｉnｇ0,sizeof（sｔriｎg0））;ｄelay_ms（1000）;/／發(fā)送相應(yīng)的AＴ指令對(duì)Ｗi—Fi模塊配置usａｒt_wｒiｔe_buｆfer＿wait（＆usart＿insｔanｃe，string1,sizeｏf(ｓｔｒing1))；dｅｌaｙ_ｍs（6０00)；usａｒt＿write＿bufｆeｒ_waiｔ（＆usarｔ＿ｉnｓtancｅ,ｓtring3，sizeof（ｓtring３)）;delay＿ms(1000);……usart_wｒite＿buffeｒ_waｉt(&usaｒt_insｔanｃe,ｓtrｉｎg4,sizeｏf（strｉｎg４))；delａy_ms(１00）;usart_writｅ_bｕffｅr＿wait(＆usarｔ_instaｎcｅ,stｒinｇ5,ｓizeｏｆ（striｎg5））;ｄｅlay_ms(10０）；首先將ＡＴ指令寫在8位的ｉnt數(shù)組中,再用庫函數(shù)ｕsaｒt＿wriｔe_buffeｒ_wait（)將AT指令通過UARＴ接口寫入Ｗi－Fi芯片以實(shí)現(xiàn)對(duì)其的配置。配置中多次用到ｄeｌay_ｍｓ（)函數(shù)是因?yàn)閃ｉ－Fi模塊對(duì)AT指令的配置有一段時(shí)間的響應(yīng)期,期間再寫入其他AT指令可能造成Wi－Fi模塊的崩潰。加入延時(shí)函數(shù)能夠有效地保證Wi—Ｆi模塊的穩(wěn)定運(yùn)行。單片機(jī)采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù),并進(jìn)行Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換。之后通過ＵＡＲT接口進(jìn)行發(fā)送，先從ＦＩＦO讀取數(shù)據(jù)。再執(zhí)行并—串轉(zhuǎn)換。輸出的數(shù)據(jù)幀格式為起始位在前，后面為數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位。在談到波特率之前,先要提到波特率除數(shù)（baｕd-ratediviｓｏr）.它是一個(gè)22位數(shù),其中含有1６位整數(shù)和6位小數(shù)。根據(jù)這兩個(gè)數(shù)我們可以確定位周期。若系統(tǒng)時(shí)鐘速率足夠高便可以產(chǎn)生任意標(biāo)準(zhǔn)的波特率。并且誤差范圍很小。本課題中使用的波特率是11５20０.接收:在ＵARＴ硬件的所有操作都是由一個(gè)運(yùn)行速率在數(shù)據(jù)速率數(shù)倍的時(shí)鐘信號(hào)控制的。接收端在每個(gè)時(shí)間脈沖檢測(cè)輸入信號(hào)的狀態(tài),尋找起始位的開始。如果起始位的持續(xù)時(shí)間是整個(gè)位時(shí)間的一半，則說明其是新數(shù)據(jù)位的開始。否則,其將被認(rèn)為是一個(gè)偽脈沖并被忽略。等待進(jìn)一步的位時(shí)間后,該行的狀態(tài)被再次采樣,并將所得的結(jié)果移入移位寄存器。在所需的字符長(zhǎng)度的位周期數(shù)(通常為５至8位)時(shí)間到后，移位寄存器的數(shù)據(jù)發(fā)送到接收系統(tǒng).UART將設(shè)置一個(gè)標(biāo)志指示新的數(shù)據(jù)是可用的，并且還可以生成處理器中斷，以請(qǐng)求該主機(jī)處理器發(fā)送已接收的數(shù)據(jù).ＵＡＲT通信通常沒有共同的計(jì)時(shí)系統(tǒng)。通常情況下，UARＴ在每一個(gè)數(shù)據(jù)脈沖變化時(shí)同步時(shí)鐘。以這種方式獲得定時(shí)信息，即使發(fā)射機(jī)的速度與接收機(jī)有所不同也能夠可靠地接收信號(hào)。簡(jiǎn)化的UART并不這樣做,而是重新同步的起始點(diǎn)的下降沿，然后讀出每個(gè)預(yù)期的數(shù)據(jù)位的中心，如果數(shù)據(jù)速率足夠準(zhǔn)確停止位可以可靠地采樣,這種方法就是可行的。這是UART在接收下一個(gè)字符時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)前字符的典型特點(diǎn).這個(gè)“雙緩沖"給出了接收計(jì)算機(jī)的一個(gè)字符傳輸時(shí)間來獲取一個(gè)接收到的字符。UART在主機(jī)系統(tǒng)接口和接收移位寄存器之間有ＦIＦO緩沖內(nèi)存。這給了主機(jī)處理器更多的時(shí)間來處理UART中斷,并降低接收數(shù)據(jù)的丟失率［11].發(fā)送：發(fā)送動(dòng)作并不是根據(jù)線路狀態(tài)來確定的，也不是結(jié)合至任何固定定時(shí)間隔.而是根據(jù)定時(shí)確定的。只要發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)到移位寄存器，UART產(chǎn)生一個(gè)起始位,輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)位到輸出序列，同時(shí)發(fā)送校驗(yàn)位和停止位.因?yàn)閱蝹€(gè)字符的傳輸時(shí)間相對(duì)于CPU的運(yùn)行時(shí)間仍十分長(zhǎng)，所以ＵART會(huì)顯示一個(gè)繁忙的數(shù)據(jù)位,以使系統(tǒng)在前一個(gè)數(shù)據(jù)位發(fā)送完成之前不再發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)位。“轉(zhuǎn)備好發(fā)送下一個(gè)字符”也可以被看做一個(gè)中斷信號(hào)。因?yàn)槿p工操作需要在同一時(shí)間發(fā)送和接收字符，UARＴ使用了兩個(gè)不同的移位寄存器分別用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。4。4Wi—Fi網(wǎng)絡(luò)的多連接與歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)在本課題中已經(jīng)建立好了Wｉ—Ｆｉ的無線網(wǎng)接入點(diǎn)（AP），多臺(tái)單片機(jī)分別作為站點(diǎn)（SＴA）接入。接入點(diǎn)已經(jīng)接入互聯(lián)網(wǎng)，故站點(diǎn)也可通過接入點(diǎn)訪問互聯(lián)網(wǎng)，訪問云服務(wù)器。具體組網(wǎng)過程如下：（1）首先使用PC、手機(jī)或無線路由器建立無線網(wǎng)絡(luò),例如本課題中使用ＴP-ＬINK無線路由器建立了無線網(wǎng)絡(luò).圖４—３建立Ｗi—Ｆi網(wǎng)絡(luò)使用AT指令配置ESP8２6６Wi—Ｆi模塊,使其連入已經(jīng)創(chuàng)建好的Wi-Fｉ網(wǎng)絡(luò)。對(duì)應(yīng)的AT指令是:AT+CWＪAＰ="SSIＤ",＂PASSWＯRD"。其中ＳSＩD是Ｗｉ-Ｆｉ網(wǎng)絡(luò)名稱，PASSWORD是其對(duì)應(yīng)的密碼。圖４—4多個(gè)客戶端連入同一WＬＡＮ由上圖可以看出，當(dāng)有多個(gè)單片機(jī)與同一ＡP建立無線網(wǎng)連接時(shí)，分配的都是無限局域網(wǎng)內(nèi)的IP（192.1６8。１.10x）,每一個(gè)設(shè)備分配一個(gè)IP地址。使用AT指令配置Wi—Fｉ模塊，使其與云服務(wù)器建立ＴCＰ連接，作為TCP客戶端。對(duì)應(yīng)的AT指令是:AT+ＣIPSTＡRT=＂TCP”，"12２。２05．5.5"，5８000。該指令的作用是選擇TCＰ協(xié)議，作為TCＰ客戶端與目標(biāo)IP為122．205.5。５，目標(biāo)端口為58000的ＴCP服務(wù)器建立連接。圖4—５ＴCＰ服務(wù)器由上圖可以看出，當(dāng)多個(gè)無限局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備與該局域網(wǎng)外的終端通信時(shí)使用的都是該網(wǎng)段的公網(wǎng)IP,只不過各設(shè)備對(duì)應(yīng)的端口號(hào)不同。在本課題中,還需要在無人值守時(shí)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存入文件以供管理者后期查看。這有助有管理人員判斷監(jiān)控區(qū)域的歷史溫度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，以對(duì)監(jiān)控區(qū)域做出調(diào)整。對(duì)此我們將在云服務(wù)器上的ＴCP服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)這一功能.在服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的同時(shí)按一定的時(shí)間間隔各個(gè)單片機(jī)的溫度數(shù)據(jù)分別記錄。具體過程如下：定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組，用來存儲(chǔ)多個(gè)單片機(jī)發(fā)來的各個(gè)位置的溫度數(shù)據(jù),以及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間.struｃｔrtｅmp//定義的結(jié)構(gòu)體用于存儲(chǔ)各個(gè)位置的{/／溫度數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的時(shí)間?chａrpｏs１［2］； cｈａｒpos2[2]； inｔｍonth； ｉnｔdaｙ；?inthｏur；?inｔminuｔe；?intsecond;}；在ＳOCKＥT網(wǎng)絡(luò)通信中將微信公眾號(hào)定義為標(biāo)識(shí)0，將單片機(jī)端定義為標(biāo)識(shí)１。標(biāo)識(shí)０和標(biāo)識(shí)1相互通信，服務(wù)器僅負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā).if（askeｒnuｍ=＝0){Rｅt＝recv(CｌientSockeｔ，RｅcｖＢuffer1,1024，0）;//微信客戶端發(fā)送給單片機(jī)｝else{Rｅt=ｒecｖ（ClｉenｔSocket,RｅcvBuｆｆeｒ，1０24，0);//單片機(jī)發(fā)送給微信客戶端｝ｉｆ(Ret=＝0｜｜Ret==SOＣKＥT_EＲRＯR）//客戶端斷開連接｛cout<<”客戶端退出！”<<endl;nｕｍClienｔ—-；ｒｅｔurn0;}在微信公眾號(hào)發(fā)送取溫度數(shù)據(jù)指令，服務(wù)器收到后將預(yù)先存在temp1、temｐ2……文件里的溫度數(shù)據(jù)讀取出并發(fā)送給微信。具體過程如下：iｆ((ｆｐ=fｏｐｅn(”tｅmｐ.txt"，”ｒｔ＂）)==ＮＵLL)/／打開預(yù)先存儲(chǔ)的文件｛exit（1)；｝b=recｏｒd；whilｅ(（m=fgetc(fp）)！=EOＦ){＊b+＋=m；｝；//將整個(gè)文件里的數(shù)據(jù)讀出fｃloｓe(fp);＊b='\0＇；senｄ(CliｅｎtＳockeｔ,rｅcoｒd,ＢuffｅrLen,０）;/／發(fā)送給微信公眾號(hào)每個(gè)單片機(jī)采集的溫度數(shù)據(jù)被分別存儲(chǔ)在獨(dú)立的txt文件里,具體格式如下:圖４－6存在文件里的溫度數(shù)據(jù)圖中的數(shù)據(jù)分別是溫度采集的時(shí)間，1號(hào)位置的溫度和2號(hào)位置的溫度，時(shí)間記錄精度到秒,溫度記錄精度到1攝氏度。4.５本章小結(jié)本章主要論述了Wi—Fｉ通信的協(xié)議以及Wi-Fi通信軟件部分的程序的開發(fā)。首先分析了單片機(jī)與Wi-Ｆｉ模塊通信接口的選擇，詳細(xì)介紹了Ｉ2C,SPI和UＡＲＴ的異同。然后介紹了UARＴ通信協(xié)議,對(duì)其通信的時(shí)序進(jìn)行了分析。最后介紹了控制程序的設(shè)計(jì)。包括常見的AT指令，如何使用AT指令對(duì)Ｗi-Fi模塊進(jìn)行配置,以及將歷史溫度數(shù)據(jù)保存至文件的具體實(shí)現(xiàn)步驟。

5系統(tǒng)測(cè)試5.１Wi－Fi網(wǎng)絡(luò)連接測(cè)試本文最終要實(shí)現(xiàn)的功能是通過微信終端對(duì)遠(yuǎn)程進(jìn)行溫度監(jiān)控.同時(shí)要可以回看系統(tǒng)前一段時(shí)間采集的歷史溫度數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)Wi—Fｉ網(wǎng)絡(luò)連接有Wi—Fi模塊配置、Wi-Fｉ網(wǎng)絡(luò)搜索、Wi－Fｉ熱點(diǎn)的驗(yàn)證與接入。首先實(shí)物實(shí)測(cè)過程如下：無線路由器開啟Wi－Ｆi網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)單片機(jī)所連的Wi-Fi模塊進(jìn)行配置，分別進(jìn)行初始化并選擇已知路由器輸入用戶名、密碼連入.經(jīng)過驗(yàn)證，各個(gè)單片機(jī)通過Wｉ—Fi模塊都可以正常連接至Ｗｉ－Fi網(wǎng)絡(luò),且可以同時(shí)進(jìn)行有效通信。?圖５-1實(shí)物測(cè)試5.2微信終端獲取數(shù)據(jù)測(cè)試微信公眾號(hào)可以通過按鍵、文本、語音的方式獲取所需要的溫度數(shù)據(jù).當(dāng)微信顯示的溫度數(shù)據(jù)與服務(wù)器端接收的溫度數(shù)據(jù)同時(shí)與硬件采集平臺(tái)顯示的溫度數(shù)據(jù)一致時(shí)則說明系統(tǒng)Wi-Fi通信時(shí)準(zhǔn)確無誤的。在硬件采集平臺(tái)正常工作且網(wǎng)絡(luò)正確連接的情況下使用微信進(jìn)行測(cè)試。實(shí)測(cè)過程如下：圖５-２微信公眾號(hào)界面6總結(jié)與展望６。1總結(jié)本文首先介紹了無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)的研究背景和意義，以及課題研究現(xiàn)狀。也介紹了幾種現(xiàn)階段常用的無線通信技術(shù)，詳細(xì)分析了這幾種技術(shù)的特點(diǎn)以及相應(yīng)的適用場(chǎng)景。并且在這幾種技術(shù)中選擇了一種作為課題中使用的通信方式。Wi—Fi雖然安全性較差，但以其較遠(yuǎn)的傳輸距離、較高的傳輸速度仍得到了廣泛應(yīng)用.本文中設(shè)計(jì)的基于微信平臺(tái)的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)也具有傳輸速率快、傳輸距離遠(yuǎn)、布線簡(jiǎn)單、功耗較低、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。在嵌入式技術(shù)日趨成熟的今天,電路集成度日益提高,電子器件功耗不斷降低.該系統(tǒng)的目的是把低成本、高效率、智能化的溫度監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用到人們的生產(chǎn)生活中去。本文主要完成了以下幾個(gè)任務(wù)：首先對(duì)MCU、無線通信模塊、溫度傳感器等進(jìn)行了選型。通過研究Wi-Fi的理論基礎(chǔ)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)與Wｉ-Fｉ通信的方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)。（２)對(duì)Ｗi-Ｆi無線網(wǎng)絡(luò)的安全性進(jìn)行了研究，介紹了各種加密算法的安全性，并提出了提升系統(tǒng)安全性的有效方法。（3）研究了EＳP826６這款Wｉ—Ｆｉ芯片,通過對(duì)其特性以及ＡＴ指令的了解,編寫了相應(yīng)的控制程序。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了本課題的軟件部分的設(shè)計(jì)。（４）將系統(tǒng)的軟件部分和硬件部分結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了微信公眾號(hào)終端的檢測(cè)功能.通過實(shí)物測(cè)試對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析，證明了本課題基于微信平臺(tái)的多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)的結(jié)果正確。性能可靠穩(wěn)定,能滿足實(shí)際使用中的要求.6.2展望本文基于Ｗi－Fｉ通信技術(shù)對(duì)多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)進(jìn)行了無線網(wǎng)絡(luò)部分的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程對(duì)環(huán)境溫度的監(jiān)控，本課題實(shí)現(xiàn)了可靠高效的傳輸系統(tǒng)，在監(jiān)控的傳輸速度和監(jiān)控范圍上都有很大優(yōu)勢(shì)，但也存在著一些不足。在日后的工作中可以從以下幾個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)：系統(tǒng)僅僅做到了對(duì)環(huán)境溫度的測(cè)量,沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的控制。后期可以在單片機(jī)端加入繼電器和加熱、降溫裝置。從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度測(cè)量與測(cè)量?？梢詫?duì)Wi—Ｆｉ網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)狀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)通信進(jìn)行更深入的研究。這一結(jié)構(gòu)能大大提升網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性.從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一種多跳傳輸功能的無線網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)更大范圍的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。（3）實(shí)物測(cè)試時(shí)應(yīng)對(duì)大量Ｗi—Ｆｉ模塊同時(shí)連接的情況進(jìn)行測(cè)試，本課題因?yàn)闀r(shí)間和器材的限制僅僅對(duì)兩個(gè)Wi－Ｆi模塊同時(shí)連接的情況進(jìn)行了實(shí)測(cè).通過大量的測(cè)試,可以更加準(zhǔn)確的對(duì)系統(tǒng)功耗和通信的進(jìn)度進(jìn)行分析.以及分析系統(tǒng)是否符合工業(yè)、農(nóng)業(yè)實(shí)用中大規(guī)模監(jiān)控Wｉ-Fi網(wǎng)絡(luò)的要求。

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