數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期：

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，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：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)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)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)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(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。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂

指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實(shí)程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日

評閱教師評閱書評閱教師評價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評價(jià)：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評定成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辯小組組長）：（簽名）年月日教學(xué)系意見：系主任：（簽名）年月日

第一章引言1.1課題的研究目的和意義溫度是人們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|非常多的一個(gè)物理量，人們的日常生活、動植物的生存繁衍和周圍環(huán)境的溫度息息相關(guān)，石油、化工、冶金、紡織、機(jī)械制造、航空航天、制藥、煙草、檔案保管、糧食存儲等領(lǐng)域?qū)囟纫灿兄^高的要求。例如：煙葉和紙張是吸濕性極高的材料，卷煙生產(chǎn)的每一個(gè)階段對溫度都有非常特別的要求，以確保所使用材料的水分，保證生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量；印刷車間的溫度控制水平對印刷質(zhì)量有很大的影響；為防止庫存武器彈藥、金屬材料等物品霉?fàn)€、生銹，必須保持環(huán)境溫度不能過高；而水果、種子、肉類等的保存又需要保證一定的溫度。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多新興產(chǎn)業(yè)對環(huán)境提出了更高的要求：制造大規(guī)模集成電路需要極高的空氣潔凈度，生物化學(xué)制藥需要精確的溫度控制。因此，對溫度的監(jiān)測和控制已成為生產(chǎn)過程中非常重要的技術(shù)要求。目前，溫度傳感器已廣泛應(yīng)用于氣象、農(nóng)林、冶金、化工、紡織、食品、家用電器、倉儲等許多領(lǐng)域。由于一些大型場所的測量空間較大，維護(hù)較困難，現(xiàn)有的有線溫度測量系統(tǒng)無法滿足計(jì)量檢測的需要。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對遠(yuǎn)距離溫度數(shù)據(jù)的計(jì)量采集，本人研究設(shè)計(jì)了一種結(jié)合嵌入式技術(shù)和無線傳感器技術(shù)的無線溫度采集系統(tǒng)，可以解決這方面的難題。1.2課題背景單片機(jī)自1976年由Intel公司推出MCS-48開始，迄今已有二十多年了。由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無處不在，無所不為”。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費(fèi)產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子、PC機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。按照內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度，單片機(jī)可分為4位、8位、16位及32位等。單片機(jī)的中央處理器（CPU）和通用微處理器基本相同，只是增設(shè)了“面向控制”的處理功能。例如：位處理、查表、多種地址訪問方式、多種跳轉(zhuǎn)、乘除法運(yùn)算、狀態(tài)監(jiān)測、中斷處理等，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性。單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式:一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的，將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個(gè)存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓（Princeton）結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為哈佛（Har-vard）結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序存儲器，目前的單片機(jī)以采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開的結(jié)構(gòu)為多。單片微型計(jì)算機(jī)自從問世以來，作為微型計(jì)算機(jī)一個(gè)很重要的分支，應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速，尤其是美國Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機(jī)，由于其具有集成度高，處理功能強(qiáng)，可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成就。本文討論的單片機(jī)無線溫度控制系統(tǒng)的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的51系列單片機(jī)，配置了外圍設(shè)備，構(gòu)成了一個(gè)可編程的溫度測量和顯示系統(tǒng)，具有體積小，可靠性高，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供開發(fā)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代中期以后，Intel公司以專利轉(zhuǎn)讓的形式把8051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給許多半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家，如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS等。這些廠家生產(chǎn)的芯片是MCS-51系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說是與MCS-51指令系統(tǒng)兼容的單片機(jī)。這些兼容機(jī)與8051的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝，因而，常用80C51系列來稱呼所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機(jī)，它們對8051單片機(jī)一般都作了一些擴(kuò)充，更有特點(diǎn)。其功能和市場競爭力更強(qiáng)，不該把它們直接稱呼為MCS-51系列單片機(jī)，因?yàn)镸CS只是Intel公司專用的單片機(jī)系列型號。MCS-51系列及80C51單片機(jī)有多種品種。它們的引腳及指令系統(tǒng)相互兼容，主要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有些區(qū)別。目前使用的MCS-51系列單片機(jī)及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類：基本型、增強(qiáng)型、低功耗型、專用型、超8位型、片內(nèi)閃爍存儲器型。[10]1.3課題來源在日常生活和工作中，我們常常用到溫度控制，溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于汽車,鍋爐,電子,化工等各個(gè)領(lǐng)域。早期常用的一些溫度控制系統(tǒng)都使用模擬電路設(shè)計(jì)制作的，有些使用熱敏電阻，有些使用鉑電阻，有些使用熱電偶，還有些使用PN結(jié)，其準(zhǔn)確性和精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，這種產(chǎn)品功能強(qiáng)，是前者的換代之物。隨著單片機(jī)性能價(jià)格比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛，大可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能。小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。它功能強(qiáng)大，體積小，質(zhì)量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。測量和顯示的控制。在本設(shè)計(jì)上按照個(gè)人的意圖稍加擴(kuò)展，就可以實(shí)現(xiàn)更多更強(qiáng)大的功能。1.4短距離無線通信技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢隨著移動通信需求和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集量的增加，加之有線傳輸?shù)馁M(fèi)用日益增長，人們正逐漸認(rèn)識到在許多檢測領(lǐng)域采用無線傳輸?shù)谋匾浴Ｔ谶^去的幾年中，無線通訊領(lǐng)域取得了很大的進(jìn)展，這其中包括數(shù)字電路和射頻電路制作工藝的進(jìn)步、低功耗電路、高能電池以及微電子技術(shù)的采用。以上諸多方面的發(fā)展使移動通信設(shè)備更加靈巧、經(jīng)濟(jì)、可靠。與上述技術(shù)一樣，數(shù)字通信技術(shù)和數(shù)字調(diào)制技術(shù)的發(fā)展也發(fā)揮了很大的作用，他們使無線通信網(wǎng)絡(luò)向更加經(jīng)濟(jì)、更加容易操作的方向發(fā)展。所以如果我們能夠很好地了解無線通信的基本原則以及這些技術(shù)的特點(diǎn)，就能更好地理解并完成傳感數(shù)據(jù)的無線采集。無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)可分為兩大類：一是基于蜂窩的接入技術(shù)，如蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)(CDPD)，通用分組無線傳輸技術(shù)(GPRS)、EDGE等。二是基于局域網(wǎng)的技術(shù)，如IEEE802.11WLAN、Bluetooth、IrDA、Home-RF、微功率短距離無線通信技術(shù)等。與目前已經(jīng)具備相當(dāng)規(guī)模的無線長距離通信網(wǎng)絡(luò)(如蜂窩移動通信網(wǎng))相比，短距離無線通信系統(tǒng)在基本結(jié)構(gòu)、服務(wù)范圍、應(yīng)用層次及通信業(yè)務(wù)(數(shù)據(jù)、話音)上，均有很大的不同。1.4.1紅外通信技術(shù)（IrDA）[19]紅外通信技術(shù)IrDA(InfraRedDataAssociation)采用人眼看不到的紅外線傳輸信息，是使用最廣泛的短距離無線通信技術(shù)。它利用紅外線的通斷表示計(jì)算機(jī)中的0-1邏輯，通常有效作用半徑2米，傳統(tǒng)速度可達(dá)4Mbit/s，1995年IrDA將通信速率擴(kuò)展到的高達(dá)16Mbit/s，紅外技術(shù)采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式，發(fā)射、接收具有方向性，具有體積小、功耗低、連接方便、簡單易用、數(shù)據(jù)傳輸干擾少、速度快、保密性強(qiáng)、成本低廉的特點(diǎn)。因此廣泛應(yīng)用于各種遙控器，筆記本電腦，PDA，移動電話等移動設(shè)備。但紅外技術(shù)只是一種視距傳輸技術(shù)，有效距離近，發(fā)射角度較小，一般不超過20度，兩臺相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，而且傳輸數(shù)據(jù)時(shí)兩臺設(shè)備之間不能有阻擋物，只能限于兩臺設(shè)備通信，無法靈活構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，且無法用于邊移動邊使用的設(shè)備，另外，IrDA設(shè)備中的核心部件LED易磨損。1.4.2藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth）[19]藍(lán)牙技術(shù)使用全球統(tǒng)一開放的2.4GHz的ISM頻段，采用跳頻擴(kuò)頻FHSS技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的無線互連，有穿透能力，能夠全方位傳送，主要面對網(wǎng)絡(luò)中各種數(shù)據(jù)和語音設(shè)備，通過無線方式將它們連成一個(gè)微微網(wǎng)(Piconet)。多個(gè)微微網(wǎng)之間也可以形成分布式網(wǎng)絡(luò)(Scatternet)，從而方便，快速的實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備之間的通信。藍(lán)牙技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，主要具有以下特點(diǎn):規(guī)范的開放性、產(chǎn)品的互操作性及兼容性、公用通信頻段以及提供大容量的語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。[3]藍(lán)牙技術(shù)目前只是一種行業(yè)聯(lián)盟制定的短距離無線通信規(guī)范。1.4.3IEEE802.11b（Wi-Fi）[19]IEEE802.11b技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是無線局域網(wǎng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，使用2.4GHz的ISM頻段，采用直接序列擴(kuò)頻DSSS技術(shù)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)增強(qiáng)了抗干擾能力，提高了傳輸速度。802.11b無線網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)是兼容性，只要在原有網(wǎng)絡(luò)上裝上AP(AccessPoint)，就可以提供無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，終端設(shè)備只要裝上無線網(wǎng)卡，就可以訪問所有網(wǎng)絡(luò)資源，象使用有線局域網(wǎng)一樣方便，卻免除了布線的麻煩。802.11b具有有線等價(jià)保密機(jī)制WEP(WiredEquivalentPrivacy)確保數(shù)據(jù)安全。以其具有穿透能力，全方位傳送，建網(wǎng)速度快，可用來組建大型無線網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營成本低，投資回報(bào)快等特點(diǎn)，正逐漸受到電信制造商和運(yùn)營商的青睞，目前此種設(shè)備還比較昂貴，妨礙了其推廣和應(yīng)用。更多新的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)正在制定之中。速度更快的802.11g使用與802.11b相同的正交頻分多路復(fù)用（OFDM）調(diào)制技術(shù)，同樣工作在2.4GHz頻段，速率達(dá)54Mbit/s，比目前通用的802.11b快了5倍，并且完全向后兼容802.11b，802.11g將有可能被大多數(shù)無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品制造商選擇作為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而下一代的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)802.11n可望達(dá)到100Mbit/s。[10]1.4.4微功率短距離無線通信技術(shù)[19]近年來，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，短距離無線通信系統(tǒng)的大部分功能都可以集成到一塊芯片內(nèi)部，一般使用單片數(shù)字信號射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構(gòu)成專用或通用無線通信模塊，所有高頻元件包括電感、振蕩器等已經(jīng)全部集成在芯片內(nèi)部，一致性良好，性能穩(wěn)定且不受外界影響。射頻芯片一般采用FSK調(diào)制方式，工作于ISM頻段，通信模塊一般包含簡單透明的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議或使用簡單的加密協(xié)議，發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過軟件設(shè)置完成，用戶不用對無線通信原理和工作機(jī)制有較深的了解，只要依據(jù)命令字進(jìn)行操作即可實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)無線傳輸功能。[12]新一代短距離無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具有體積小、功耗低、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且開發(fā)簡單快速，可以方便地嵌入到各種設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的無線連接，因此，較適合搭建小型網(wǎng)絡(luò)，在工業(yè)、民用領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用。1.5本章小結(jié)本文介紹的設(shè)計(jì)是針對日常生活常用的無線溫度控制系統(tǒng)，可以完成測量溫度、顯示溫度和控制溫度的功能。該系統(tǒng)操作簡單，功能齊全，是單片機(jī)智能化的一種應(yīng)用。

第二章系統(tǒng)方案的總體設(shè)計(jì)溫度的檢測有許多方法，可供選擇的器件和運(yùn)用的技術(shù)也有多種。因此，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案應(yīng)在滿足系統(tǒng)整體性能指標(biāo)的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所選的結(jié)構(gòu)要盡量簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，器件的選用要著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗、低廉的成本以及較好的互換性能。2.1系統(tǒng)方案構(gòu)想系統(tǒng)采用近幾年來成熟的各種溫度傳感技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理控制技術(shù)和功能化模塊來構(gòu)造基本的系統(tǒng)功能。系統(tǒng)的功能往往決定了系統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的是溫度數(shù)據(jù)的測量、存儲、顯示等功能，因此，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)可以構(gòu)想為溫度采集模塊、短距離無線通信模塊、系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊等幾大部分。系統(tǒng)方案在溫度數(shù)據(jù)采集部分主要有三種構(gòu)想：一是溫濕度傳感器選用傳統(tǒng)的模擬式器件，二是選用集成式器件，三是選用數(shù)字式傳感器；在短距離無線通信部分主要有三種構(gòu)想：一是采用藍(lán)牙技術(shù)，二是采用紅外線技術(shù)，三是選用無線數(shù)傳模塊；在系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理部分也有兩種構(gòu)想：一是采用單片機(jī)控制，二是采用DSP進(jìn)行處理。2.2系統(tǒng)方案的確定2.2.1傳感器方案傳統(tǒng)的模擬式傳感器具有測量轉(zhuǎn)換速度快，溫度測量范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。但是模擬傳感器的模擬信號需要先經(jīng)過取樣、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路處理，再將轉(zhuǎn)換得到的表示溫濕度值的數(shù)字信號交由微處理器或DSP處理。被測信號從敏感元件接收的非電物理量開始，到轉(zhuǎn)換為微處理器可處理的數(shù)字信號之間，設(shè)計(jì)者須考慮的線路環(huán)節(jié)較多，相應(yīng)測試裝置中元器件數(shù)量難以下降，隨之影響產(chǎn)品的可靠性及小型化。而且模擬信號在長距離傳輸過程中，容易受到電磁干擾而導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。在多點(diǎn)溫濕度檢測的場合，各被測點(diǎn)到測試裝置之間引線距離往往不同，各敏感元件參數(shù)的不一致性，都將會導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生，并且難以完全清除。另外，模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的精度也不可能很高，存在一定非線性，互換性較差。采用具有直接數(shù)字量輸出的傳感器能夠避免上述問題。數(shù)字式傳感器能把被測模擬量直接換成數(shù)字量輸出，可以直接與數(shù)字設(shè)備（計(jì)算機(jī)，計(jì)數(shù)器，數(shù)字顯示系統(tǒng)等）相聯(lián)，用微控制器、DSP或計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號的處理、濾波、壓縮。它的信號原則上不受放大器和信號處理系統(tǒng)的溫度漂移的影響，具有極高的抗干擾能力。數(shù)字式傳感器具有高的測量精度和分辨率，穩(wěn)定性好，信號易于處理、傳送和自動控制，便于動態(tài)及多路測量，讀數(shù)直觀，安裝方便，維護(hù)簡單，工作可靠性高。雖然存在反應(yīng)速度較慢，溫度測量的范圍不寬的缺點(diǎn)，數(shù)字式傳感器技術(shù)的發(fā)展仍受到人們越來越多的重視?？紤]系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和溫濕度傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展?fàn)顩r，確定溫度傳感器采用數(shù)字式。2.2.2短距離無線通信模塊方案藍(lán)牙技術(shù)作為一種近距離無線連接的全球性開放規(guī)范，已經(jīng)得到了全球眾多大企業(yè)的支持。藍(lán)牙技術(shù)同時(shí)支持語音和數(shù)據(jù)傳輸，使用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，本身包括糾錯(cuò)機(jī)制，可靠性高，藍(lán)牙規(guī)范的核心部分協(xié)議允許多個(gè)設(shè)備進(jìn)行相互定位、連接和交換數(shù)據(jù)，并能實(shí)現(xiàn)互操作和交互式應(yīng)用。但是藍(lán)牙設(shè)備價(jià)格昂貴，通訊距離近，藍(lán)牙RF定義了三種功率等級（100mw、25mw和1mw），當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備功率為1mw時(shí)，其發(fā)射范圍一般為10m。紅外線傳輸是使用紅外線波段的電磁波來進(jìn)行較近距離的傳輸。IrDA具有技術(shù)成熟、體積小、功率低、傳輸速率高、連接方便、簡單易用、數(shù)據(jù)傳輸干擾少、保密性強(qiáng)、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。也存在著只能視距傳輸、移動時(shí)不能傳輸、LED易磨損等缺點(diǎn)。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，世界上主要的芯片廠商都推出了無線收發(fā)芯片。短距離無線通信系統(tǒng)的大部分功能都集成到一塊芯片內(nèi)部，一般使用單片數(shù)字信號射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構(gòu)成專用或通用無線通信模塊。所有高頻元件包括電感、振蕩器等已經(jīng)全部集成在芯片內(nèi)部，一致性良好，性能穩(wěn)定且不受外界干擾。射頻芯片一般采用FSK調(diào)制方式，工作于ISM頻段，通信模塊一般包含簡單透明的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議或使用簡單的加密協(xié)議，發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過軟件設(shè)置完成，用戶不用對無線通信原理和工作機(jī)制有較深的了解，只要依據(jù)命令字進(jìn)行操作即可實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)無線傳輸功能。新一代短距離無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具有體積小、功耗低、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且開發(fā)簡單快速，可以方便地嵌入到各種設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的無線連接，因此，較適合搭建小型網(wǎng)絡(luò)，在工業(yè)、民用領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用?？紤]系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、傳輸距離，確定該部分電路設(shè)計(jì)使用無線收發(fā)芯片。無線收發(fā)芯片的可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，通訊協(xié)議簡單透明，技術(shù)成熟。使用該種方案無線通訊接口與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)簡單。2.2.3系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理模塊方案溫度數(shù)據(jù)在采集后通常要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的記錄、顯示和對測控系統(tǒng)的控制。對于一般的工業(yè)測量與控制，多采用專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行測控。專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是把采集系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立完整的功能實(shí)體，用單片機(jī)或DSP來控制整個(gè)系統(tǒng)。最主要的特征是系統(tǒng)軟、硬件規(guī)模完全根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的要求配置，獨(dú)立性、可擴(kuò)展性好，因此系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比。根據(jù)微處理器的不同，專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為DSP應(yīng)用系統(tǒng)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。DSP和單片機(jī)都是構(gòu)成專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心芯片，DSP主要用于復(fù)雜的數(shù)字信號處理，DSP芯片中具有各種特殊功能的計(jì)算模塊，采用流水線結(jié)構(gòu)，提高了DSP的運(yùn)行速度。[13]由于DSP主要應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)處理，因此外部I/0接口比較少，不便于系統(tǒng)擴(kuò)展，因此多數(shù)DSP系統(tǒng)還要通過單片機(jī)來進(jìn)行外部接口擴(kuò)展，這導(dǎo)致了DSP的成本較高，另外，DSP具有一定的專用性，開發(fā)過程比較復(fù)雜，不便于通用。單片機(jī)是把微型機(jī)的主要部分集中在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)。由于它的結(jié)構(gòu)與指令都按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，故又稱微控制器（MicrocontrollerUnit），也可稱微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）。通常由微型計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備組成，包括微處理器（CPU）、存儲器（存放程序指令或數(shù)據(jù)指令的ROM、RAM等）、輸入/輸出接口（I/O）及其它功能部件如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。單片機(jī)受集成度限制，片內(nèi)存儲容量較小，一般ROM只有4~8K字節(jié)，RAM小于256字節(jié)，通過外部擴(kuò)展，ROM、RAM可擴(kuò)展至64K字節(jié)。與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，具有系統(tǒng)簡單、功能易擴(kuò)展、測控能力強(qiáng)、可靠性高。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)正在被各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。采用單片機(jī)具有系統(tǒng)簡單、開發(fā)容易，功能易擴(kuò)展、測控能力強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)。尤其適用于系統(tǒng)中沒有復(fù)雜的計(jì)算處理、對采集速度要求不高的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。對于不要求高速的一般的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，采用DSP是不經(jīng)濟(jì)的方案。在單片機(jī)能夠滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理速度要求的情況下，單片機(jī)無異是首選的信息處理單元。2.3器件的選用2.3.1數(shù)字式溫度傳感器的選擇隨著溫度傳感器智能化、集成化技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字式溫度傳感器也得到了快速發(fā)展，世界上許多公司推出了新型的數(shù)字溫度傳感器系列。這些產(chǎn)品的出現(xiàn)極大的豐富了設(shè)計(jì)工程師的選擇對象。在如此眾多的產(chǎn)品中選擇出合適的器件，應(yīng)該把握以下幾點(diǎn)：外圍電路應(yīng)該盡量簡單；測溫的精度、分辨率要合適，以便減少不必要的電路和軟件開發(fā)成本；溫度傳感器采用的總線負(fù)載能力如何，能否滿足多點(diǎn)測溫的需要；占用MCU的I/O引腳數(shù)情況如何，因?yàn)镸CU的系統(tǒng)資源非常寶貴，輸入通道有限，多點(diǎn)溫度測量時(shí)，如果測量的點(diǎn)數(shù)超過了輸入通道時(shí)，就要添加多路復(fù)用器，這將增加成本和開發(fā)時(shí)間，應(yīng)盡量節(jié)約；與MCU的通信協(xié)議應(yīng)盡量簡單，溫度測量的軟件開發(fā)難度、成本要盡量小。目前在數(shù)字溫度傳感器中采用的串行總線主要有Philips公司的I2C總線，Motorola公司的SPI總線，NationalSemiconductor公司的Microwireplus總線，DallasSemiconductor公司的1-Wire總線和Siemens公司的Profibus總線等。常用的數(shù)字溫度傳感器主要有：①AD7418是是美國模擬器件公司（ADI）推出的單片溫度測量與控制用集成電路。其內(nèi)部包含有帶隙溫度傳感器和10位A/D轉(zhuǎn)換器。測溫范圍為-55℃~+125℃，具有10位數(shù)字輸出溫度值，分辨率為0.25℃，精度為±2℃，轉(zhuǎn)換時(shí)間為15~30ms。具有體積小、編程簡單、使用容易、測量精度高，并且不易受環(huán)境千擾等優(yōu)點(diǎn)。AD7418可以級聯(lián)至多8片在同一個(gè)I2C總線上。②LM74是美國國家半導(dǎo)體公司推出的集成了帶隙式溫度傳感器、△-∑型A/D數(shù)轉(zhuǎn)換器，并具有SPI/Microwire兼容總線接口的數(shù)字溫度傳感器。具有抗干擾能力強(qiáng)、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。在傳感器通電工作后自動按一定速率對溫度進(jìn)行檢測，并在片內(nèi)寄存器中存儲轉(zhuǎn)換的溫度值，主機(jī)可以在任意時(shí)刻讀出傳感器溫度值。LM74具有休眠模式，在休眠時(shí)消耗的電流不超過10μA,適用于對功率消耗有嚴(yán)格限制的系統(tǒng)。LM74的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為12位外加符號位，因此在其有效工作范圍內(nèi)可達(dá)0.0625℃的分辨率，轉(zhuǎn)換時(shí)間為425ms。③MAX6575L/H是美國MAXIM公司的一種單總線式數(shù)字溫度傳感器，具有較好的線性、較低的功耗，而且編程簡單，調(diào)試容易，使用方便。測溫范圍為-40~+125℃，其誤差范圍：在25℃時(shí)優(yōu)于±3℃,在85℃時(shí)優(yōu)于±4.5℃，在125℃時(shí)優(yōu)于±5℃。但是MAX6575L/H在其測溫范圍內(nèi)非線性誤差較大，因此，當(dāng)它用于高精度溫度測量時(shí)，必須對其進(jìn)行非線性補(bǔ)償。它最多允許在一根MCU的I/O總線上同時(shí)掛接8個(gè)MAX6575L/H進(jìn)行多點(diǎn)溫度測量。為了避免多個(gè)傳感器同時(shí)測溫時(shí)有重疊的現(xiàn)象，MAX6575提供了“L”和“H”兩種型號的傳感器,它們的使用方法相同,而且每一種型號的傳感器又可以通過時(shí)間選擇引腳。但是，MAX6575L的遠(yuǎn)距離傳輸特性并不理想，傳輸范圍只能在5m以內(nèi)，超過此范圍將采集不到被測溫度數(shù)據(jù)，這也是這種器件的一個(gè)弊端。④DS18B20是美國Dallas半導(dǎo)體公司的新一代數(shù)字式溫度傳感器，它具有獨(dú)特的單總線接口方式，即允許在一條信號線上掛接數(shù)十甚至上百個(gè)數(shù)字式傳感器，從而使測溫裝置與各傳感器的接口變得十分簡單，克服了模擬式傳感器與微機(jī)接口時(shí)需要的A/D轉(zhuǎn)換器及其它復(fù)雜外圍電路的缺點(diǎn)，而且，可以通過總線供電，由它組成的溫度測控系統(tǒng)非常方便，而且成本低、體積小、可靠性高。DS18B20的測溫范圍-55~+125℃，最高分辨率可達(dá)0.0625℃，由于每一個(gè)DS18B20出廠時(shí)都刻有唯一的一個(gè)序列號并存入其ROM中，因此CPU可用簡單的通信協(xié)議就可以識別，從而節(jié)省了大量的引線和邏輯電路。[7]Dallas公司的單總線技術(shù)具有較高的性能價(jià)格比，有以下特點(diǎn)：①適用于低速測控場合，測控對象越多越顯出其優(yōu)越性；②性價(jià)比高，硬件施工、維修方便，抗干擾性能好；③具有CRC校驗(yàn)功能，可靠性高；④軟件設(shè)計(jì)規(guī)范，系統(tǒng)簡明直觀，易于掌握。由于DS18B20獨(dú)特的單總線接口方式在多點(diǎn)測溫時(shí)有明顯的優(yōu)勢，占用MCU的I/O引腳資源少，和MCU的通信協(xié)議比較簡單，成本較低，傳輸距離遠(yuǎn)，所以，選用DS18B20做為溫度測量的傳感器。2.3.2無線收發(fā)芯片的選擇無線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，在設(shè)計(jì)中選擇合適芯片可以提高產(chǎn)品開發(fā)周期、節(jié)約成本。在選擇時(shí)，應(yīng)主要參考以下幾點(diǎn)：①收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)傳輸是否需要進(jìn)行曼徹斯特編碼采用曼徹斯特編碼的芯片，在編程上會需要較高的技巧和經(jīng)驗(yàn)，需要更多的內(nèi)存和程序容量，并且曼徹斯特編碼大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，一般僅能達(dá)到標(biāo)稱速率的1/3，而采用串口傳輸?shù)男酒?，?yīng)用及編程非常簡單，傳送的效率很高，標(biāo)稱速率就是實(shí)際速率，編程方便。②收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量芯片外圍元器件的數(shù)量直接關(guān)系到系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本，因此應(yīng)該選擇外圍元件少的收發(fā)芯片。③功耗大多數(shù)無線收發(fā)芯片是應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品上的，因此功耗也非常重要，應(yīng)該根據(jù)需要選擇綜合功耗較小的產(chǎn)品．④發(fā)射功率在同等條件下，為了保證有效和可靠的通信，應(yīng)該選用發(fā)射功率較高的產(chǎn)品。⑤收發(fā)芯片的封裝和管腳數(shù)較少的管腳以及較小的封裝，有利于減少PCB面積降低成本，適合便攜式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，也有利于開發(fā)和生產(chǎn)。常用的無線收發(fā)芯片主要有：①CC1000是根據(jù)Chipcon公司的SmartRF技術(shù)，在0.35μmCMOS工藝下制造的一種理想的超高頻單片收發(fā)通信芯片。它的工作頻帶在315、868及915MHz，但CC1000很容易通過編程使其工作在300~1000MHz范圍內(nèi)。它具有低電壓（2.3~3.6V），極低的功耗，可編程輸出功率（-20~10dBm），高靈敏度（一般-109dBm），小尺寸（TSSOP-28封裝），集成了位同步器等特點(diǎn)。其FSK數(shù)傳速率可達(dá)72.8Kbps，具有250Hz步長可編程頻率能力，適用于跳頻協(xié)議；主要工作參數(shù)能通過串行總線接口編程改變，使用非常靈活。②nRF24E1是挪威NordicVLSIASA公司最近開發(fā)的一種嵌入了高性能單片機(jī)內(nèi)核的高速單片無線收發(fā)芯片[15]。采用先進(jìn)的0.18μsCMOS工藝、6mm×6mm的36引腳QFN封裝；以nRF2401芯片結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將射頻、8051MCU、9輸入12位ADC、125頻道、UART、SPI、PWM、RTC、WDT全部集成到單芯片中；內(nèi)部有電壓調(diào)節(jié)器（工作電壓1.9~3.6V）和VDD電壓監(jiān)視，通常開關(guān)時(shí)間小于200μs，數(shù)據(jù)速率1Mbps，輸出功率0dBm；不需要外接SAW濾波器，極少的外圍電路，發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過軟件設(shè)置完成，所有高頻元件包括電感、振蕩器等已經(jīng)全部集成在芯片內(nèi)部，一致性良好，性能穩(wěn)定且不受外界影響；工作在全球開放的2.4GHz頻段、勿需申請通信許可證。③nRF401是挪威NordicVLSI公司推出的單芯片RF收發(fā)機(jī)，專為在433MHzISM(工業(yè)、科研和醫(yī)療)頻段工作而設(shè)計(jì)。該芯片集成了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制、FSK解調(diào)、雙頻道切換等功能，具有性能優(yōu)異、功耗低、使用方便等特點(diǎn)。nRF401的外圍元件很少，僅10個(gè)左右。只包括一個(gè)4MHz基準(zhǔn)晶振(可與MCU共享)、一個(gè)PLL環(huán)路濾波器和一個(gè)VCO電感，收發(fā)天線合一，沒有調(diào)試部件，這給研制及生產(chǎn)帶來了極大的方便。④nRF903單片射頻收發(fā)器芯片工作在915MHz國際通用的ISM頻段；GMSK/GFSK調(diào)制和解調(diào),抗干擾能力強(qiáng)；采用DDS+PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好；靈敏度高達(dá)-100dBm,最大發(fā)射功率達(dá)+10dBm；數(shù)據(jù)速率可達(dá)76.8Kbit/s；170個(gè)頻道,適合需要多信道工作的特殊場合；可方便地嵌入各種測量和控制系統(tǒng)中進(jìn)行無線數(shù)據(jù)雙向傳輸，在儀器儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)遙測遙控系統(tǒng)等中應(yīng)用。[14]基于nRF903抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、傳輸速率快、外圍設(shè)計(jì)簡單的優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)將nRF903做為無線收發(fā)芯片的首選。2.3.3顯示模塊的選擇本次顯示模塊采用的是HD7279控制的數(shù)碼管顯示。HD7279是一片具有串行接口的可同時(shí)驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管智能顯示驅(qū)動芯片。該芯片同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示鍵盤接口的全部功能。HD7279內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進(jìn)制碼并同時(shí)具有2種譯碼方式。此外還具有多種控制指令，如消隱閃爍左移右移段尋址等。HD7279具有片選信號可方便地實(shí)現(xiàn)多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。2.4本章小結(jié)本章首先介紹了系統(tǒng)方案的總體構(gòu)想，然后又介紹了系統(tǒng)方案的確定，最后介紹了器件的選用，確定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

第三章電路的硬件設(shè)計(jì)根據(jù)上一章所選的系統(tǒng)方案構(gòu)想，下面進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路的具體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)發(fā)射模塊，其中接收模塊由無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、顯示模塊和控制模塊組成，發(fā)射模塊由無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、溫度采集模塊和控制模塊組成。溫度采集部分工作原理是由數(shù)字溫度傳感器測溫并把數(shù)據(jù)傳到單片機(jī)，由單片機(jī)處理通過無線收發(fā)電路向接收模塊發(fā)送信號，接收模塊收到信號經(jīng)單片機(jī)處理在LED上顯示出來。無線發(fā)射電路RF903無線發(fā)射電路RF903單片機(jī)8051單片機(jī)805118B20溫度采集電路無線接收電路RF903無線接收電路RF903單片機(jī)8051LED顯示圖3-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖3.1溫度采集部分電路設(shè)計(jì)3.1.1溫度數(shù)據(jù)采集硬件接口電路由于STC89C51接口較少，故選用一只DS18B20型單線數(shù)字式集成溫度傳感器組成溫度采集網(wǎng)絡(luò)。VCCVCCGNDSTC89C51DS18B20圖3-2溫度采集網(wǎng)絡(luò)框圖3.1.2數(shù)字式溫度傳感器DS18B20簡介單總線是美國DALLAS半導(dǎo)體公司近年推出的新技術(shù)，它只定義了一根信號線，總線上的每個(gè)器件都能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間驅(qū)動它，相當(dāng)于把單片機(jī)的地址nRF401線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根信號線對外進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。為了區(qū)分這些芯片，廠家在生產(chǎn)芯片時(shí)，為每個(gè)芯片編制了惟一的序列號，通過尋址就能把芯片識別出來。從而能使這些器件掛在一根信號線上進(jìn)行串行分時(shí)數(shù)據(jù)交換，大大簡化了硬件電路。DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器。它的主要技術(shù)特性如下：①具有獨(dú)特的單線接口方式，即微處理器與其接口時(shí)僅需占用1位I/O端口；②支持多節(jié)點(diǎn)，使分布式多點(diǎn)測溫系統(tǒng)的線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和硬件開銷大為簡化；③測溫時(shí)無需任何外部元件：④可以通過數(shù)據(jù)線供電，具有超低功耗工作方式：⑤測溫范圍為-55~+125℃，測溫精度為±0.5℃：⑥溫度轉(zhuǎn)換精度9-12位可編程，能夠直接將溫度轉(zhuǎn)換值以16位二進(jìn)制數(shù)碼的方式串行輸出。12位精度轉(zhuǎn)換的最大時(shí)間為750ms。因?yàn)樗菙?shù)字輸出，而且只占用一個(gè)I/O端口，所以它特別適合于微處理器控制的各種溫度測控系統(tǒng)，避免了模擬溫度傳感器與微處理器接口時(shí)需要的A/D轉(zhuǎn)換和較復(fù)雜的外圍電路。縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。1．DS18B20的結(jié)構(gòu)DS18B20主要由四部分組成。①64位光刻ROM數(shù)據(jù)存儲器②溫度傳感器③非易失性電可擦寫溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL④非易失性電可擦寫設(shè)置寄存器如圖3-3所示，器件只有3根外部引腳，其中VDD和GND為電源引腳，另一根DQ線則用作I/O總線，因此稱為一線式數(shù)據(jù)總線。與單片機(jī)接口的每個(gè)I/O口可掛接多個(gè)DS18B20器件。每片DS18B20含有一個(gè)唯一的64位ROM編碼。頭八位是產(chǎn)品系列編碼，表示產(chǎn)品的分類編號；接著的48位是一個(gè)惟一的產(chǎn)品序列號，序列號是一個(gè)15位的十進(jìn)制編碼，每個(gè)芯片惟一的編碼可以通過尋址將其識別出來，最后8位是前56位的循環(huán)冗余(CRC)校驗(yàn)碼，是數(shù)據(jù)通信中校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸是否正確的一種方法。所以多片DS18B20能夠連接在同一條數(shù)據(jù)線上而不會造成混亂。這為溫度的多點(diǎn)測量帶來了極大的方便。DS18B20傳感器的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器由9個(gè)字節(jié)組成。第一、二個(gè)字節(jié)是溫度數(shù)據(jù)(MSB、LSB)，可以在系統(tǒng)配置寄存器中自行設(shè)置數(shù)據(jù)位數(shù)(9~12位)，數(shù)據(jù)位越多溫度分辨率越高，多余的高位是溫度數(shù)據(jù)的符號擴(kuò)展位。第三、四字節(jié)是溫度上下限報(bào)警值(TH、TL)。第五字節(jié)是系統(tǒng)配置寄存器，寄存器各位定義如下：第八位用來設(shè)置傳感器的工作狀態(tài)，“1”為測試狀態(tài)，“0”為操作狀態(tài)，出廠設(shè)置為操作功能狀態(tài)，用戶不能修改；第七、六兩位是溫度轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)位的設(shè)置(00、01、10、11分別對應(yīng)9、10、11、12位溫度數(shù)據(jù))，出廠設(shè)置為12位溫度數(shù)據(jù)位，用戶可根據(jù)需要進(jìn)行修改，其余位無效。第六、七、八字節(jié)保留未用。第9個(gè)字節(jié)是CRC校驗(yàn)碼，是前面8個(gè)字節(jié)的循環(huán)校驗(yàn)碼，用在通信中驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送的正確性。GNDGND存儲器和控制邏輯溫度傳感器高溫度觸發(fā)器TH低溫度觸發(fā)器TL64位ROM和單線接口VDDVDDDQ供電方式檢測便箋式存儲器CRC發(fā)生器圖3-3DS18B20的結(jié)構(gòu)框圖溫度傳感器的轉(zhuǎn)換結(jié)果以16位二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存放在便箋式存儲器中，其中第一個(gè)字節(jié)（Byte0）存放測溫結(jié)果的低位（LSByts），第二個(gè)字節(jié)（Byte1）存放測溫結(jié)果的高位（MSByts），S為符號位，其它位為數(shù)據(jù)位，溫度為負(fù)時(shí)S=1；溫度為正時(shí)S=0。格式如下表所示：表3-1低位存放數(shù)據(jù)LSBytsBit0Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7232221202-12-22-32-4表3-2高位存放數(shù)據(jù)MSBytsBit8Bit9Bit10Bit11Bit12Bit13Bit14Bit15SSSSS262524如果測量的溫度值高于溫度報(bào)警觸發(fā)器TH或低于TL中的值，則DS18B20內(nèi)部的報(bào)警標(biāo)志位就被置位，表示溫度測量值超出范圍。DS18B20的溫度轉(zhuǎn)換位數(shù)可以選擇9~12位，分別對應(yīng)的測溫分辨率為0.5℃,0.25℃，0.125℃，0.0625℃。不過溫度轉(zhuǎn)換位數(shù)越大，轉(zhuǎn)換時(shí)間也越長。12位精度的最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms。DS18B20的測溫范圍為-55~+125℃，溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果以16位二進(jìn)制方式單線輸出,轉(zhuǎn)換的位數(shù)可通過寫配置寄存器（字節(jié)4）設(shè)定,其格式如下表：表3-3輸出位數(shù)配置寄存器Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit00R1R011111R1、R0的設(shè)定值與位數(shù)、分辯率和最大轉(zhuǎn)換時(shí)間的關(guān)系如表3-1所示，可見位數(shù)每減少一位，分辯率同比減少而轉(zhuǎn)換時(shí)間則加快一倍,器件上電時(shí)默認(rèn)分辯率為12位。表3-4配置寄存器設(shè)置R1R0分辨率℃最大轉(zhuǎn)換時(shí)間ms有效位數(shù)000.593.759位（Bit11~Bit3）010.25187.5010位（Bit11~Bit2）100.125375.0011位（Bit11~Bit1）110.0625750.0012位（Bit11~Bit0）溫度報(bào)警觸發(fā)器和設(shè)置寄存器都由非易失性電可擦寫存儲器(EEPROM)組成，設(shè)置值通過相應(yīng)命令寫入，一旦寫入后不會因?yàn)榈綦姸鴣G失。2.DS18B20的測溫原理DS18B20的溫度傳感器是通過溫度對振蕩器的頻率影響來測量溫度，如圖3-4所示。DS18B20內(nèi)部有兩個(gè)不同溫度系數(shù)的振蕩器。低溫系數(shù)振蕩器輸出的時(shí)鐘脈沖信號通過由高溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門開通周期而被計(jì)數(shù)，通過該計(jì)數(shù)值來測量溫度。計(jì)數(shù)器被預(yù)置為與-55℃對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值，如果計(jì)數(shù)器在高溫系數(shù)振蕩器輸出的門周期結(jié)束前計(jì)數(shù)到零，表示測量的溫度高于-55℃，被預(yù)置在-55℃的溫度寄存器的值就增加一個(gè)增量，同時(shí)為了補(bǔ)償和修正溫度振蕩器的非線性，計(jì)數(shù)器被斜率累加器所決定的值進(jìn)行預(yù)置，時(shí)鐘再次使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)直至零，如果開門通時(shí)間仍未結(jié)束，那么重復(fù)此過程，直到高溫度系數(shù)振蕩器的門周期結(jié)束為止。這時(shí)溫度寄存器中的值就是被測的溫度值。這個(gè)值以16位二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存放在便箋式存儲器中。溫度值由主機(jī)通過發(fā)讀存儲器命令讀出，經(jīng)過取補(bǔ)和十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，得到實(shí)測的溫度值。3.DS18B20的封裝和供電方式DS18B20是DS1820的升級產(chǎn)品，一般封裝為TO-92，比DS1820的PR-35封裝更小。DS18B20只有三根外引線：單線數(shù)據(jù)傳輸端口DQ、共用地線GND、外供電源線VDD。DS18B20有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，此時(shí)VDD接地，它是通過內(nèi)部電容在空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲取能量，來完成溫度轉(zhuǎn)換，完成溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間較長。為了保證在有效的時(shí)鐘周期內(nèi)，提供足夠的電流，這種情況下，用一個(gè)MOSFET管和單片機(jī)的一個(gè)I/O口來完成對DS18B20總線的上拉。另一種是外部供電方式(VDD接+5V)，完成溫度測量的時(shí)間較短。當(dāng)使用數(shù)據(jù)總線寄生供電時(shí)，供電端必須接地，同時(shí)總線口在空閑的時(shí)候必須保持高電平，以便對傳感器充電。但當(dāng)所測溫度超過100℃時(shí)，DS18B20的漏電流增大，傳感器從I/O線上獲取的電流不足以維持DS18B20通訊所需的電流，此時(shí)只能選用外部供電方式。比較而言，寄生電源方式少用一根導(dǎo)線，但它完成溫度測量所需的時(shí)間較長，而外部電源方式測量速度則要快些。低溫度低溫度系數(shù)振蕩器高溫度系數(shù)振蕩器停止+1預(yù)置計(jì)數(shù)器溫度寄存器=0計(jì)數(shù)器=0斜率累加器預(yù)置比較器圖3-4DS18B20測溫原理3.2無線收發(fā)電路的設(shè)計(jì)3.2.1nRF903芯片的介紹nRF903是一個(gè)為433/868/915MHzISM頻段設(shè)計(jì)的真正單片UHF多段無線收發(fā)芯片，它采用優(yōu)化的GMSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，可在155.6KHz的有效帶寬下傳輸最高76.8Kbps的數(shù)據(jù)，發(fā)射功率可以調(diào)整，最大發(fā)射功率是+10dBm，天線接口設(shè)計(jì)為差分天線，以便于使用低成本的PCB天線，所有的參數(shù)包括工作頻率和發(fā)射功率都可以通過一個(gè)14bit的配置寄存器用SPI串行線進(jìn)行設(shè)置，nRF903的工作電壓范圍可以從2.7～3.3V，nRF903還具有待機(jī)模式，這樣可以更省電和高效。nRF903滿足歐洲電信工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ETSI）EN300200-1V1.3.1和美國聯(lián)邦通信委員會標(biāo)準(zhǔn)FCCCFR47，part15。nRF903的特點(diǎn)如下：(1)433Mhz開放ISM頻段免許可證使用(2)最高工作速率150Kb/s，高效FSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場合(3)可軟件設(shè)置頻率，適合跳頻工作的特殊場合(4)內(nèi)置硬件CRC檢錯(cuò)和地址碼控制(5)低功耗2.2-3.6V工作，休眠狀態(tài)僅為2uA可滿足低功耗設(shè)備的要求(6)收發(fā)模式切換時(shí)間<650us(7)模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時(shí)才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示)，可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便(8)TXMode:在+10dBm情況下，電流為34mA;RXMode:12-14mA(9)標(biāo)準(zhǔn)DIP間距接口，便于嵌入式應(yīng)用(10）具有發(fā)射距離遠(yuǎn)，發(fā)射功率大，和發(fā)送字節(jié)長的優(yōu)勢。功率最大為+15dbm，發(fā)送數(shù)據(jù)字長為64Byte.[16]圖3-5nRF903引腳圖VCC腳接電壓范圍為3V—3.6V之間，不能在這個(gè)區(qū)間之外，超過3.6V將會燒毀模塊。推薦電壓3.3V左右。除電源VCC和接地端，其余腳都可以直接和普通的3.3V單片機(jī)IO口直接相連，無需電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)然對5V左右的單片機(jī)普通IO口線需要加1-2K限流電阻。硬件上面沒有SPI的單片機(jī)也可以控制本模塊，用普通單片機(jī)IO口模擬SPI不需要單片機(jī)SPI模塊介入，只需添加代碼模擬SPI時(shí)序即可。表3-5RF903模塊性能參考數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)值單位最低工作電壓3.0V最大發(fā)射功率15dBm最大數(shù)據(jù)傳輸率150kbps輸出功率為+10dBm時(shí)工作電流34mA接收模式時(shí)工作電流14mA溫度范圍-45～+85℃典型靈敏度-110dBm表3-6接口電路管腳說明管腳名稱管腳功能說明1VCC電源3.3V電源2SCS數(shù)字輸入SPI片選4SCKSPI時(shí)鐘SPI時(shí)鐘5CKO始終輸出未啟用6DIO數(shù)據(jù)輸入輸出未啟用7TRS數(shù)字輸入接收發(fā)送模式選擇8IRQ數(shù)字輸出數(shù)據(jù)完成指示9PWR_UP數(shù)字輸入上電10TRE數(shù)字輸入接收發(fā)送使能11ADCIN外部輸入ADC未啟用12RTCO32K時(shí)鐘輸出未啟用13GND地接地14GND地接地3.2.2典型應(yīng)用電路說明在無線溫度控制系統(tǒng)中，nRF903主要完成對溫度數(shù)據(jù)的無線傳輸。圖3-7是發(fā)送和接收電路框圖。在圖3-7中可以看出，微控制器的I/O口P1.0控制nRF903的片選端；P1.1口控制nRF903的時(shí)鐘信號；P1.2口控制數(shù)字雙向IO口，實(shí)現(xiàn)半雙工通信；P1.3控制數(shù)據(jù)完成指示；P1.4控制接收發(fā)送模式選擇；P1.5控制接收發(fā)送使能；P1.6口控制nRF401的POWER_UP端，實(shí)現(xiàn)待機(jī)和上電的控制，達(dá)到節(jié)能目的。圖3-6發(fā)送和接收電路框圖3.3單片機(jī)的選擇單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易，自問世以來以其極高的性價(jià)比一直受到人們的重視和關(guān)注，而DSP由于電路復(fù)雜，編程要求高，價(jià)格高昂等原因，故不予考慮。因8051單片機(jī)技術(shù)比較成熟，價(jià)格比較低，且本次設(shè)計(jì)對單片機(jī)的性能要求比較低，所以本人選擇STC89C51單片機(jī)。3.4顯示電路的設(shè)計(jì)本次采用基于HD7279的LED顯示，用該方法顯示位數(shù)大，顯示方法靈活?？梢暂^精確的顯示溫度值HD7279是一片具有串行接口的可同時(shí)驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管智能顯示驅(qū)動芯片。該芯片同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示鍵盤接口的全部功能。HD7279內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進(jìn)制碼并同時(shí)具有2種譯碼方式。此外還具有多種控制指令，如消隱閃爍左移右移段尋址等。HD7279具有片選信號可方便地實(shí)現(xiàn)多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。3.4.1HD7279的工作原理圖3-7HD7279顯示電路連接HD7279A應(yīng)連接共陰式數(shù)碼管。應(yīng)用中，無需用到的鍵盤和數(shù)碼管可以不連接。串入DP及SA—SG連接的8只電阻為200歐。8只下拉電阻和8只鍵盤連接位選線DIG0－DIG7的電阻，應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，典型值為10倍,下拉電阻的取值范圍是10K—100K，位選電阻的取值圍是1K—10K。

HD7279控制數(shù)碼管顯示采用的是循環(huán)掃描的工作方式，如果采用普通的數(shù)碼管，亮度有可能不夠，采用高亮或超高亮的型號，可以解決這個(gè)問題，數(shù)碼管的尺寸不宜選的過大。上電以后，所有的數(shù)碼管均顯示為空，所有的顯示位的顯示屬性均為“顯示”和“不閃爍”當(dāng)有數(shù)值輸入時(shí)，此時(shí)可以利用軟件控制數(shù)碼管的顯示值。HD7279的控制指令共有兩大類：純指令和帶有數(shù)據(jù)的指令。純指令包括復(fù)位指令、測試指令、左右移位指令和循環(huán)左右移位指令。帶數(shù)據(jù)的指令包括方式0譯碼指令、方式1譯碼指令、閃爍控制指令、消隱指令、段點(diǎn)亮關(guān)閉指令以及讀鍵盤數(shù)據(jù)指令。3.4.2HD7279與單片機(jī)的接口電路在本系統(tǒng)中。HD7279中的CS口接單片機(jī)的P2.3口，CLK口接單片機(jī)的P2.2口，DATA口接單片機(jī)的P2.1口，KEY口接單片機(jī)的P2.0口。3.5其他電路的設(shè)計(jì)由于nRF903的VCC腳需接3.3V電壓，而電源電壓為5V，故需要一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器把5V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V電壓。LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。317系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如LM317HVH、W317L等。電子愛好者經(jīng)常用317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算僅僅從公式本身看，R1、R2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。首先317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是1.25V到37V（高輸出電壓的317穩(wěn)壓塊如LM317HVA、LM317HVK等，其輸出電壓變化范圍是1.25V到45V），所以R2/R1的比值范圍只能是0—28.6。本次需要的電壓為3.3V，故的值約為1.64。在設(shè)計(jì)中，R1為電位器。可以較為方便的調(diào)整電壓。圖3-8電壓電路框圖3.6本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路的工作原理和實(shí)施方案。首先介紹了溫度采集電路和無線收發(fā)電路，然后介紹的是顯示電路，最后介紹了一些輔助電路。

第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)溫度測量系統(tǒng)的功能是在程序控制下實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法與硬件設(shè)計(jì)相對應(yīng)，同樣采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，按整體功能分成多個(gè)不同的程序模塊，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試，最后通過主程序和中斷處理程序?qū)⒏鞒绦蚰K連接起來。這樣有利于程序修改和調(diào)試，增強(qiáng)了程序的可移植性。溫度測量系統(tǒng)的軟件主要分為：發(fā)射端的溫度采集、數(shù)據(jù)無線傳輸程序以及接收端的溫度數(shù)據(jù)的無線接收和顯示。4.1主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)主要完成系統(tǒng)初始化、判斷調(diào)用各模塊程序，即主要實(shí)現(xiàn)各程序模塊的連接。發(fā)射端部分的系統(tǒng)初始化主要包括STC89C51單片機(jī)中寄存器、存儲單元的設(shè)置、nRF903子系統(tǒng)初始化和DS18B20子系統(tǒng)的初始化。接收端部分的系統(tǒng)初始化主要包括STC89C51單片機(jī)中寄存器、存儲單元的配置、nRF903子系統(tǒng)初始化和HD7279顯示模塊的初始化。4.1.1發(fā)射端主程序發(fā)射端主程序開始后先進(jìn)行初始化設(shè)置。初始化的過程包括給相應(yīng)的字符名稱賦值，STC單片機(jī)的初始化，nRF903和DS18B20的初始化。沒有中斷的時(shí)候，發(fā)射端子系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，直到有中斷需要響應(yīng)時(shí)，單片機(jī)進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。發(fā)射端單片機(jī)向DS18B20發(fā)送溫度檢測指令，然后接收DS18B20檢測到的溫度數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)據(jù)，最后將nRF903置發(fā)射模式，將溫度數(shù)據(jù)傳輸給接收端。發(fā)射端主程序流程框圖如圖4-1所示。4.1.2接收端主程序接收端主程序開始后先進(jìn)行初始化設(shè)置。初始化的過程包括給相應(yīng)的字符名稱賦值，STC單片機(jī)的初始化，LCD1602液晶的初始化。nRF903置接收模式，實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測到溫度數(shù)據(jù)之后，通過單片機(jī)計(jì)算處理，將完整的溫度在液晶上顯示。接收端主程序流程框圖如圖4-2所示。4.2子程序設(shè)計(jì)4.2.1nRF903的通信子程序RF903一共有兩種工作模式,FIFOmode和Directmode。通過Modecontrol寄存器的FMS位可設(shè)置，0為時(shí)是Directmode（直接模式），為1時(shí)是FIFOmode。在FIFO模式下，RF903自動處理字頭和CRC校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動把字頭和CRC校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動加上字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，IRQ引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。典型的RF903收發(fā)流程分以下幾步：FIFOTX發(fā)送流程A.當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過SPI接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給RF903，SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定；B.微控制器置Modecontrol寄存器，且TRS為高，激發(fā)RF903的FIFO發(fā)送模式；圖4-1發(fā)射端主程序流程框圖C.RF903的FIFO模式發(fā)送：(1)射頻寄存器自動開啟；(2)數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗(yàn)碼)；(3)發(fā)送數(shù)據(jù)包；(4)當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，IRQ有相應(yīng)指示（具體可配置）；圖4-2接收端主程序流程框圖nRF903讀寫時(shí)序如圖4-2、圖4-3所示。圖4-3SPI寫操作時(shí)序D.RF903發(fā)送過程完成，可選著進(jìn)入任何模式，可通過SPI或管腳控制。FIFORX接收流程A.當(dāng)通過SPI指令（或者管腳控制）使RF903進(jìn)入接收模式；B.RF903不斷監(jiān)測，等待接收數(shù)據(jù)；C.當(dāng)RF935檢測到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測引腳被置高（根據(jù)配置IRQ有不同的表現(xiàn)）；D.當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，RF903自動移去字頭、地址和CRC校驗(yàn)位，然后把IRQ引腳置為高E.微控制器通過SPI口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)；[18]圖4-4SPI讀操作時(shí)序4.2.2溫度測量子程序單片機(jī)對DS18B20的操作流程大致可分為4步：1.復(fù)位：首先必須對DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由單片機(jī)給DS18B20單總線至少480uS的低電平信號。當(dāng)18B20接到此復(fù)位信號后則會在15~60uS后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。2.存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在15~60uS后接收存在脈沖，存在脈沖為一個(gè)60~240uS的低電平信號。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下來將會是控制器與18B20間的數(shù)據(jù)通信。如果復(fù)位低電平的時(shí)間不足或是單總線的電路斷路都不會接到存在脈沖，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意意外情況的處理。3.控制器發(fā)送存儲器操作指令：在與18B20達(dá)成協(xié)議之后，緊接著就是發(fā)送存儲器操作指令了。操作指令為8位，共6條，存儲器操作指令分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。存儲器操作指令的功能是命令18B20作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。4.執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個(gè)操作要視存儲器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則單片機(jī)必須等待18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為500uS。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循18B20的讀寫時(shí)序來操作。4.2.3顯示子程序 首先HD7279進(jìn)行初始化。當(dāng)單片機(jī)接收到溫度數(shù)據(jù)時(shí)。將溫度值通過方式0譯碼顯示在LED數(shù)碼管上面。4.3本章小結(jié)本章介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，首先介紹了主程序的設(shè)計(jì)，然后介紹了各部分子程序的設(shè)計(jì)。

第五章結(jié)論與展望5.1結(jié)論本文所研究的無線溫度發(fā)射和接收系統(tǒng)是短距離無線通信技術(shù)在溫度測量方面的一個(gè)具體應(yīng)用。系統(tǒng)以STC89C51單片機(jī)為核心，采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20及nRF903無線收發(fā)芯片，應(yīng)用傳感技術(shù)、無線收發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集和短距離無線傳輸。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由兩大部分構(gòu)成：第一部分為數(shù)據(jù)發(fā)射端，以單片機(jī)為核心，與一片單總線溫度傳感器DS18B20組成溫度采集網(wǎng)絡(luò)，完成溫度數(shù)據(jù)的采集和無線發(fā)送；第二部分為數(shù)據(jù)接收端，由單片機(jī)作為主控機(jī)，通過顯示接口模塊，完成溫度數(shù)據(jù)的無線接收和顯示功能。該溫度控制系統(tǒng)電路簡單，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，搭建方便，易于擴(kuò)展，室內(nèi)實(shí)際發(fā)射距離約25米（通過改進(jìn)天線的設(shè)計(jì)可適度增加），因此本系統(tǒng)在短距離環(huán)境溫度的監(jiān)測方面，有廣闊的應(yīng)用前景。5.2展望當(dāng)然，系統(tǒng)的研究還存在一些問題需要解決。比如溫度傳感器的測溫地比較固定，發(fā)射距離較近，溫度控制精度不夠高等。任何系統(tǒng)都需要不斷地完善和改進(jìn)，針對上述幾個(gè)問題，結(jié)合最新的技術(shù)和器件，可以得到很好的解決方案。增加溫度傳感器，由于DS18B20與單片機(jī)相連只需使用單片機(jī)一個(gè)引腳，很節(jié)省引腳，可以使用多個(gè)溫度傳感器與一個(gè)單片機(jī)相連，分別把多處地點(diǎn)的溫度傳送給單片機(jī)，然后在一個(gè)液晶上顯示出各地點(diǎn)的溫度。改變無線收發(fā)芯片或天線，比如可以使用nRF24L01無線模塊，與nRF903相比，它更低耗，內(nèi)置2.4Ghz天線，工作于EnhancedShockBurst具有Automaticpackethandling,Autopackettransactionhandling,具有可選的內(nèi)置包應(yīng)答機(jī)制，極大的降低丟包率。改變單片機(jī)，可以改為AVR等單片機(jī)，AVR可靠性高、功能強(qiáng)、速度快、功耗低，是該系統(tǒng)理想的單片機(jī)。

致謝本文是在張小林老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，張小林老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在畢業(yè)設(shè)計(jì)、論文寫作階段，張小林老師給予了我很多的指導(dǎo)與幫助。張小林老師平易近人，對畢業(yè)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題都能夠給予熱心、耐心的指導(dǎo)和幫助。值此論文完成之際，在此謹(jǐn)向張小林在論文撰寫過程中，遇到了許多困難，但由于許多老師對我的指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助，使我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此不勝感激。特別要感謝我的指導(dǎo)學(xué)長馬翔哲關(guān)心和幫助，在我遇到疑難時(shí)他都很熱情的幫助我解決問題，使我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。大學(xué)生活即將結(jié)束，感謝母校對我的栽培。在未來的學(xué)習(xí)和工作過程中，我會更加勤奮努力，以實(shí)際行動為母校增光添彩，回報(bào)學(xué)校！最后，感謝評閱、評議畢業(yè)論文和出席畢業(yè)論文答辯會的各位老師，感謝他們在百忙的工作中能給予指導(dǎo)。在此向他們致以誠摯的謝意！

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附錄一發(fā)射端電路圖

附錄二接收端電路圖

附錄三發(fā)射端程序#include<reg51.h>#include"intrins.h"#include<stdlib.h>sbitDS=P1^7;//defineinterfaceunsignedinttemp;//variableoftemperatureunsignedcharflag1;//signoftheresultpositiveornegativeunsignedintkey_number,j,k,count=1,number,m,aa,t_ten,t_one,t_dec;unsignedinttmr;unsignedlongwait_cnter;sbitcs=P2^3;sbitclk=P2^2;sbitdat=P2^1;sbitkey=P2^0;sbitnRF903_Scs=P1^0;sbitnRF903_Sck=P1^1;sbitnRF903_Sdi=P3^4;sbitnRF903_Sdo=P3^4;sbitnRF903_PowerOn=P1^6;sbitnRF903_Trs=P1^4;sbitnRF903_Tre=P1^5;sbitnRF903_Irq=P3^2;unsignedchartx_buf[32];#defineC_FIFO_Byte0x20//數(shù)據(jù)包長度，根據(jù)需要修改#defineC_Tx_Frequency0xcccc#defineC_Rx_Frequency0xd0cb#defineCMD_RESET0xa4#defineCMD_TEST0xbf#defineDECODE00x80#defineDECODE10xc8#defineCMD_READ0x15#defineUNDECODE0x90#defineRTL_CYCLE0xa3#defin