基于無(wú)線傳感網(wǎng)的冷庫(kù)環(huán)境參量監(jiān)控系統(tǒng)電子信息工程畢業(yè)設(shè)計(jì)終稿

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p>　　題目： 基于無(wú)線傳感網(wǎng)的冷庫(kù)環(huán)境參量監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　學(xué)院： 電子信息工程學(xué)院 </p><p>　　班級(jí)： 電信12-2班 </p><p>　　姓名： 李 杰

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 鄧翔宇 職稱： 教授 </p><p>　　完成日期： 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域,又由于近年來(lái),數(shù)字家庭、無(wú)線通信、無(wú)線控制、無(wú)線定位、無(wú)線

3、組網(wǎng)和移動(dòng)連接等詞語(yǔ)的頻頻映入我們的眼簾，灌入我們的耳朵。正是由于IT產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)的普及、產(chǎn)品的智能化以及單片機(jī)強(qiáng)有力的功能拓展，才使得它們逐漸來(lái)到我們的身邊，進(jìn)入我們的生活。日益相關(guān)的信息報(bào)道足以預(yù)測(cè)這些新技術(shù)必將具有強(qiáng)大生命力和廣闊的市場(chǎng)前景。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)完成的環(huán)境參量監(jiān)測(cè)平臺(tái)可以針對(duì)現(xiàn)實(shí)中的眾多場(chǎng)合實(shí)施有效地信息監(jiān)測(cè)，于遇到一些異常數(shù)據(jù)的情況，可以顯示冷庫(kù)信息及時(shí)對(duì)異常信息報(bào)警，并

4、將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，備日后分析?？傮w來(lái)講，該監(jiān)測(cè)平臺(tái)可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、能耗低，操作簡(jiǎn)單方便，可應(yīng)用領(lǐng)域廣，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：冷庫(kù)環(huán)境 無(wú)線傳感網(wǎng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Temperature control system is widely used

5、in various fields of social life, and because in recent years, digital home, wireless communication, wireless control, wireless positioning, wireless network and mobile connection words frequently greet our eyes, poured

6、into our ears. It is because of the rapid development of IT industry, the popularity of the network, the product of intelligent and powerful function of the MCU development, so that they gradually come to our side, into

7、our lives. Increas</p><p>　　In this paper the design of environment parameters monitoring platform can be in view of the reality of the numerous occasions implementation to effectively monitor information, t

8、o meet some abnormal data, can display the cold storage information in a timely manner to the abnormal information of alarm, and real-time data storage to the database, analysis in the future. Generally speaking, the mon

9、itoring platform has high reliability, strong stability, low energy consumption, simple and convenien</p><p>　　Key Words: Cold storage environment Wireless sensor network</p><p><b>　　目

10、 錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　Abstract</b></p><p><b>　　引言</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>

11、;<b>　　課題背景與意義</b></p><p><b>　　無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)概述</b></p><p>　　1.2.1無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.2.2無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)</p><p>　　1.3基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究?jī)?nèi)容</p><p><

12、;b>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)總體方案</b></p><p>　　2.2冷庫(kù)環(huán)境參量采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 冷庫(kù)溫度的采集</p><p>　　2.2.2 冷庫(kù)濕度的采集</p><p>　　2.3 參量的無(wú)線

13、傳輸</p><p>　　2.4 系統(tǒng)顯示及控制電路</p><p>　　2.5參量超限報(bào)警電路</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.1 溫度采集模塊</p><p>　　3.1.1 DS18B20介紹</p><p>　　3.1.2單總線介紹</

14、p><p><b>　　3.2濕度采集模塊</b></p><p>　　3.2.1 HIH3610介紹</p><p>　　3.2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.3 無(wú)線收發(fā)模塊</p><p>　　3.3.1無(wú)線收發(fā)芯片的選擇</p><p>　　3.3.2

15、PTR8000簡(jiǎn)介</p><p>　　3.3.3 PTR8000的工作過(guò)程</p><p>　　3.3.4 PTR8000的編程過(guò)程</p><p>　　3.4 LCD顯示模塊</p><p>　　3.4.1字符型液晶顯示模塊</p><p>　　3.4.2字符型液晶顯示模塊引腳</p>&

16、lt;p>　　3.5 主控制單元的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1單片機(jī)的選型</p><p>　　3.4.2電源電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.3 AT89S52復(fù)位電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.4晶振電路設(shè)計(jì)</p><p>　　4 軟件部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p>&

17、lt;p>　　4.1 溫度檢測(cè)模塊的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1溫度數(shù)據(jù)的發(fā)送流程圖</p><p>　　4.1.2溫度數(shù)據(jù)的處理方法</p><p>　　4.2 發(fā)射模塊的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 PTR8000發(fā)射程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.2 PTR8000發(fā)

18、射及接收過(guò)程</p><p><b>　　結(jié)論與展望</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　附錄A 基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的冷庫(kù)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　附錄

19、B 一篇引用的外文文獻(xiàn)及其譯文</p><p>　　附錄C 主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要</p><p><b>　　附錄D 源程序</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 課題背景與意義</p><p>　　冷庫(kù)是發(fā)展冷藏

20、業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，也是在低溫條件下貯藏貨品的建筑群。食品保鮮主要以食品冷藏鏈為主，將易腐畜禽、果蔬、水產(chǎn)、速凍食品經(jīng)過(guò)預(yù)冷、加工、儲(chǔ)存和冷藏運(yùn)輸，有效地保持食品的外觀、色澤、營(yíng)養(yǎng)成分及風(fēng)味物質(zhì)，達(dá)到食物保質(zhì)保鮮，延長(zhǎng)食品的保存期為目的，起到調(diào)劑淡、旺季市場(chǎng)的需求并削減生產(chǎn)與銷售過(guò)程中經(jīng)濟(jì)損耗的作用。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、現(xiàn)代物流系統(tǒng)的不斷完善，食品冷藏鏈的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景十分廣漠。</p><p>　　近幾年來(lái)，我國(guó)

21、冷庫(kù)扶植成長(zhǎng)十分迅速，首要分布在各水果、蔬菜生產(chǎn)區(qū)和大中城市郊區(qū)的蔬菜基地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有冷凍冷藏能力已達(dá)500 多萬(wàn)t，此中外資、中外合資和個(gè)體冷庫(kù)約占50 萬(wàn)t，國(guó)有冷庫(kù)450 多萬(wàn)t，分屬于內(nèi)貿(mào)、農(nóng)業(yè)、外貿(mào)和輕工系，此中內(nèi)貿(mào)系統(tǒng)冷庫(kù)容量達(dá)300 多萬(wàn)t，占國(guó)內(nèi)總量的60%以上。我國(guó)商業(yè)系統(tǒng)擁有果蔬儲(chǔ)藏庫(kù)面積達(dá)200多萬(wàn)平米，倉(cāng)儲(chǔ)本領(lǐng)達(dá)130多萬(wàn)t，此中機(jī)械冷藏庫(kù)70多萬(wàn)t，通俗庫(kù)為60多萬(wàn)t。</p><p&

22、gt;　　果品蔬菜保鮮平常采用最低溫度為-2 ℃的高溫庫(kù)，水產(chǎn)、肉食類保鮮采用溫度在-18℃以下的低溫庫(kù)，而我國(guó)的貯藏冷庫(kù)大多數(shù)為高溫庫(kù)。大型冷庫(kù)一般采用以氨為制冷劑的集中式制冷系統(tǒng)，冷卻設(shè)備多為排管，系統(tǒng)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制難度大。小型冷庫(kù)一般采用以氟里昂為制冷劑的分散式或集中式制冷系統(tǒng)。在建造方面以土建冷庫(kù)偏多，自動(dòng)化控制水平普遍較低。裝配式冷庫(kù)近幾年來(lái)有所發(fā)展。</p><p>　　伴隨著社會(huì)的進(jìn)步和生產(chǎn)的

23、需要，利用無(wú)線傳輸技術(shù)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控傳送的方式已經(jīng)滲透到社會(huì)生活生產(chǎn)的每一個(gè)角落，溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度在影響生產(chǎn)效益的同時(shí)也在逐步得到社會(huì)的重視。 </p><p>　　在冷庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)，由于存儲(chǔ)環(huán)境因素，工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備是否運(yùn)行正常，就需要采集數(shù)據(jù)并傳輸數(shù)據(jù)到一個(gè)環(huán)境相對(duì)好的操控室內(nèi)，工作人員可以在這里將控制指令傳輸給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行模塊進(jìn)行各種操作。這樣就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，由冷庫(kù)廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多

24、，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設(shè)很多很長(zhǎng)的通訊線，浪費(fèi)資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯(cuò)誤換線困難。而且，當(dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、所處的環(huán)境不允許或無(wú)法鋪設(shè)電纜時(shí)，數(shù)據(jù)甚至無(wú)法傳輸，此時(shí)便需要利用無(wú)線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 </p><p>　　在日常生活中，隨著人們生活水平的提高，居住條件也逐漸變得智能化。如今很多家庭都會(huì)安裝室內(nèi)溫度采集控制系統(tǒng)，其原理就是利用無(wú)線通信技術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)室內(nèi)

25、溫度情況進(jìn)行遙控通風(fēng)等操作，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度濕度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。 </p><p>　　以上只是簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)現(xiàn)實(shí)的例子，在現(xiàn)實(shí)生活中，這種溫度采集系統(tǒng)已經(jīng)被成功應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事國(guó)防、機(jī)器人控制等許多重要領(lǐng)域，而且類似于這種環(huán)境參量采集系統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到民用和軍事領(lǐng)域。因此，對(duì)于如何利用無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行冷庫(kù)環(huán)境數(shù)據(jù)采集，尤其是如何提高無(wú)線數(shù)據(jù)采集的精度等課題的研究就變得

26、非常的有意義。</p><p>　　1.2無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)概述</p><p>　　1.2.1無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1.1所示，一般包括傳感器節(jié)點(diǎn)（sensor node）、匯聚節(jié)點(diǎn)（sink node）和管理節(jié)點(diǎn)（management node）。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在被監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)或非 ?？拷槐O(jiān)測(cè)區(qū)域的地方，通過(guò)

27、自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)多跳后路 由傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)公共通信網(wǎng)絡(luò)（如互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星等）將數(shù)據(jù)發(fā)送到管理節(jié)點(diǎn)。 監(jiān)測(cè)者通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和配置、發(fā)布檢測(cè)任務(wù)、收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖 1.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　傳感器節(jié)點(diǎn)通常是一個(gè)微型的嵌入式系統(tǒng)，由于受到體積、價(jià)格和電源供給等因素的限制，它的處理能力、存儲(chǔ)

28、能力和通信能力較弱，通常只與自身通信范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)， 通過(guò)攜帶能量有限的電池供電。要訪問(wèn)通信范圍以外的節(jié)點(diǎn)，必須使用多跳路由。為了保證采 集到的數(shù)據(jù)信息能夠通過(guò)多跳送到匯聚節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的分布要相當(dāng)密集。從網(wǎng)絡(luò)功能上看，每個(gè) 傳感器節(jié)點(diǎn)都具有信息采集和路由的雙重功能，除了進(jìn)行本地信息收集和數(shù)據(jù)處理外，還要存 儲(chǔ)、管理和融合其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，同時(shí)與其他節(jié)點(diǎn)協(xié)作完成一些特定任務(wù)。</p><p>　　匯聚

29、節(jié)點(diǎn)通常具有較強(qiáng)的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力，它既可以是一個(gè)具有增強(qiáng)功能 的傳感器節(jié)點(diǎn)，有足夠的能量供給和內(nèi)存與計(jì)算資源，也可以是沒(méi)有監(jiān)測(cè)功能僅帶有無(wú)線通信</p><p>　　1.2.2無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)</p><p>　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種“智能”網(wǎng)絡(luò)，與目前常見的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)包括移動(dòng)通信網(wǎng)、無(wú)線局域 網(wǎng)、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)等有相似之處，但同時(shí)也存在很大的差別。傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的首要設(shè)計(jì)目標(biāo)是 提

30、供高服務(wù)質(zhì)量和高效的帶寬利用，其次才考慮節(jié)約能源，而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的首要設(shè)計(jì)目標(biāo) 是能源的高效使用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下主要特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目大，密度高 為了獲取精確信息，在監(jiān)測(cè)區(qū)域通常部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能達(dá)到成千上萬(wàn)，甚至更多。大量節(jié)點(diǎn)能夠增大覆蓋的監(jiān)測(cè)區(qū)域，減少盲區(qū)。</p><p>　　(2) 傳感器節(jié)點(diǎn)的能量、計(jì)算能力和存儲(chǔ)容量有

31、限 隨著傳感器的微型化，在設(shè)計(jì)中大部分節(jié)點(diǎn)的能量靠電池供電，其能量有限，而由于條件限制，難以在使用中給節(jié)點(diǎn)更換電池，所以傳感器節(jié)點(diǎn)的能量限制是整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 的瓶頸，它直接決定了網(wǎng)絡(luò)的工作壽命；另一方面，傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力都較低， 使得其不能進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。</p><p>　　(3) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織能力 在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通常情況下傳感器節(jié)點(diǎn)被放置在沒(méi)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地方。

32、傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先精確設(shè)定，節(jié)點(diǎn)之間的相互鄰居關(guān)系預(yù)先也不知道，這樣就要求傳感器節(jié)點(diǎn)具 有自組織的能力，能夠自動(dòng)進(jìn)行配置和管理。</p><p>　　(4) 傳感器節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)融合能力 在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)目大，很多節(jié)點(diǎn)會(huì)采集到具有相同類型的數(shù)據(jù)，因而通常要求其中的一些節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)融合能力，能對(duì)來(lái)自多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融 合，再送給信息處理中心。數(shù)據(jù)融合可以減少冗余數(shù)據(jù)，從而可以減

33、少在傳送數(shù)據(jù)過(guò)程中的能 量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的壽命。</p><p>　　(5) 動(dòng)態(tài)的的網(wǎng)絡(luò) 傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能因?yàn)橄铝幸蛩囟淖儯涵h(huán)境因素或電能耗盡造成的傳感器節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或失效；環(huán)境條件變化可能造成無(wú)線通信鏈路帶寬變化，甚至?xí)r斷時(shí)通；傳感器網(wǎng)絡(luò) 的傳感器、感知對(duì)象和觀察者這三要素都可能具有移動(dòng)性；新節(jié)點(diǎn)的加入。這就要求傳感器網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)要能夠適應(yīng)這種變化，具有動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)可重構(gòu)性。</p>&l

34、t;p>　　1.3基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本文中我們主要研究了無(wú)線傳輸技術(shù)在整個(gè)系統(tǒng)中所起的關(guān)鍵作用，對(duì)溫度傳感器的選擇，主控單元的設(shè)計(jì)以及一些外圍電路的設(shè)計(jì)，使之各分模塊能更好的融入整個(gè)系統(tǒng)，使系統(tǒng)更協(xié)調(diào)的工作，同時(shí)考慮了方案的可行性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　系統(tǒng)的無(wú)線收發(fā)模塊采用了nRF905射頻芯片，并有低功耗單片機(jī)AT89S52控制實(shí)現(xiàn)短

35、距離無(wú)線數(shù)據(jù)通信。該接口設(shè)計(jì)具有成本低、功耗低、傳輸速率高、軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單以及通信穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)有發(fā)送和接收二部分，通過(guò)nRF905無(wú)線數(shù)據(jù)通信收發(fā)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)送部分以單片機(jī)AT89S52為核心，使用溫度轉(zhuǎn)換芯片DS18B20實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)。將采集的溫度數(shù)據(jù)無(wú)線傳送給接收部分，然后再在數(shù)碼管上顯示。本系統(tǒng)的核心控制芯片選用的是AT89S52。在完成課題的過(guò)程中要做到以下幾點(diǎn)：</p><p&g

36、t;　?。?）明確系統(tǒng)功能，完成系統(tǒng)功能模塊劃分；</p><p>　　（2）在系統(tǒng)需求及設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的要求下，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提出具體的設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　（3）在方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合技術(shù)指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)的難易程度，確定測(cè)溫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案及所用的各種軟硬件環(huán)境，包括器件的選型；完成現(xiàn)場(chǎng)控制單元的硬件原理設(shè)計(jì)</p><p>　　第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)<

37、/p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體方案</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)需要，經(jīng)過(guò)分析，系統(tǒng)主要包括溫度傳感器、濕度傳感器、無(wú)線收發(fā)模塊、由單片機(jī)作為控制器的控制模塊、顯示模塊及驅(qū)動(dòng)模塊。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖如圖2.1：</p><p>　　圖2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　2.2 冷庫(kù)環(huán)境參量采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>

38、　　2.2.1冷庫(kù)溫度的采集</p><p>　　溫度采集模塊是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，直接影響整個(gè)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境溫度變化的反應(yīng)速度、采集準(zhǔn)確度以及精度等指標(biāo)。</p><p>　　采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線性度較好。測(cè)量溫度范圍寬，測(cè)量精度高 DS1

39、8B20 的測(cè)量范圍為 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ； 在 -10~+ 85°C范圍內(nèi)，精度為 ± 0.5°C 。DS18B20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS1820和微控制器AT89S52構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)，可直接與計(jì)算機(jī)連接。這樣，測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單，體積也不大，且由于AT89S52可以帶多個(gè)DSB1820，因此可以非常容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量，輕松的組

40、建傳感器網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　采用溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè)趨勢(shì)。部分功能電路的集成，使總體電路更簡(jiǎn)潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢(shì)。</p><p>　　2.2.2冷庫(kù)濕度的采集</p><p>　　濕度采集選用HIH3610濕

41、度傳感器。HIH3610是美國(guó)Honeywell公司生產(chǎn)的相對(duì)濕度傳感器，該傳感器采用熱固聚酯電容式傳感頭，同時(shí)在內(nèi)部集成了信號(hào)處理功能電路，因此該傳感器可完成將相對(duì)濕度值變換成電容值，再將電容值轉(zhuǎn)換成線性電壓輸出的任務(wù)，同時(shí)該傳感器還具有精度高、響應(yīng)快、高穩(wěn)定性、低溫漂、抗化學(xué)腐蝕性能強(qiáng)及互換性好等優(yōu)點(diǎn)。 測(cè)量范圍：0~100%RH； 測(cè)量精度：-2~+2%RH； 電源電壓：4~5.8V； 電源電流：2

42、00uA； 輸出范圍：0.8~3.9V； 工作溫度范圍：-40~+85℃。</p><p>　　2.3 參量的無(wú)線傳輸</p><p>　　無(wú)線接收發(fā)射是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，它是連接監(jiān)測(cè)端和被監(jiān)測(cè)端的橋梁。無(wú)線模塊對(duì)環(huán)境比較敏感，同時(shí)，無(wú)線模塊的功耗、傳輸距離也是影響系統(tǒng)可用度的一個(gè)因素。所以必須選用能自己檢測(cè)傳輸錯(cuò)誤，并且功耗較小、傳輸距離長(zhǎng)的無(wú)線模塊。</p>

43、;<p>　　采用PRT8000進(jìn)行溫度的發(fā)送和接收，該方案具有模塊體積超小型，超低功耗，高速率，抗干擾能力強(qiáng)，開闊地時(shí)的使用距離最遠(yuǎn)可達(dá)1000米。</p><p>　　2.4 系統(tǒng)顯示及控制電路</p><p>　　為了能夠直觀的得到冷庫(kù)環(huán)境的實(shí)時(shí)參量數(shù)據(jù)，包括冷庫(kù)環(huán)境的溫度、濕度等，系統(tǒng)顯示模塊采用的是LCD液晶顯示屏，它是以若干個(gè)5×10點(diǎn)陣塊組成，能顯示英

44、文字符和數(shù)字，具有低功耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性、清晰、體積小等特點(diǎn)。</p><p>　　控制電路方面，系統(tǒng)采用的是AT89S52 單片機(jī)，具有低功耗，高性能CMOS 8位的特點(diǎn)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集

45、成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 <

46、/p><p>　　2.5 參量超限報(bào)警電路</p><p>　　水果蔬菜保鮮通常采用最低溫度為-2 ℃的高溫庫(kù)，水產(chǎn)、肉食類保鮮采用溫度在-18℃以下的低溫庫(kù)。所以根據(jù)冷庫(kù)類型的不同，可事先設(shè)定符合食品儲(chǔ)藏的溫度范圍，當(dāng)所檢測(cè)到冷庫(kù)內(nèi)環(huán)境的溫、濕度超過(guò)或者低于所設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，報(bào)警電路便發(fā)出報(bào)警，提醒工作人員對(duì)濕度進(jìn)行控制。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用蜂鳴器報(bào)警。蜂

47、鳴器俗稱喇叭，是廣泛運(yùn)用于各種電子產(chǎn)品的一種元器件，它用于提示、報(bào)警、音樂(lè)等許多運(yùn)用場(chǎng)合。</p><p>　　第3章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.1 溫度采集模塊</p><p>　　3.1.1 DS18B20介紹</p><p>　　溫度芯片DS18B20是Dallas公司生產(chǎn)的單線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92

48、小體積封裝形式。測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出。測(cè)量溫度范圍為 -55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范圍內(nèi)，精度為±0.5℃。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，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。由于每一個(gè)DS18B20都有唯一系列號(hào)，因此多個(gè)DS18B20可以存在同一條單總線上。這允許許多不同

49、地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用范圍包括HAVC環(huán)境控制，建筑物、設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測(cè)，以及過(guò)程監(jiān)控和控制中的溫度檢測(cè)等。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 DS18B20方框圖</p><p>　　DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：</p><p>　　A、64位激光ROM。64位激光ROM從高位到低位依次為8位CRC、4

50、8位序列號(hào)和8位家族代碼(28H)組成。</p><p><b>　　B、溫度靈敏元件。</b></p><p>　　C、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL?？赏ㄟ^(guò)軟件寫入用戶報(bào)警上下限值。</p><p>　　D、配置寄存器。配置寄存器為高速暫存存儲(chǔ)器中的第五個(gè)字節(jié)。其中R0、R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對(duì)應(yīng)四種分辨率如下表所列，出廠時(shí)R0、R

51、1置為缺省值：R0=1，R1=1（即12位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。</p><p>　　表3-1分辨率關(guān)系表</p><p>　　高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，其分配如表3-1所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表3-1所示

52、。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。</p><p>　　表3-2 DS18B20存儲(chǔ)器</p><p>　　DS18B20的工作時(shí)序DS18B20嚴(yán)格遵循單總線協(xié)議，工作時(shí)，主機(jī)先發(fā)一復(fù)位脈沖，使總線上的所有DS18B20都被復(fù)位，接著發(fā)送ROM操作指令，使序列號(hào)編碼匹配的DS18B20被激活，準(zhǔn)備接受下面的RA

53、M訪問(wèn)指令。RAM訪問(wèn)指令控制選中的DS18B20工作狀態(tài)，完成整個(gè)溫度轉(zhuǎn)換，讀取等工作。在ROM命令發(fā)送之前,RAM命令不起作用。表3-3列出了所有操作命令。</p><p><b>　　表3-3命令表</b></p><p>　　DS18B20對(duì)時(shí)序及電特性參數(shù)要求較高，必須嚴(yán)格按照DS18B20的時(shí)序要求去操作。它的數(shù)據(jù)讀寫主要由主機(jī)讀寫特定的時(shí)間片來(lái)完成，包括

54、復(fù)位（初始化）、讀時(shí)間片和寫時(shí)間片。1 、復(fù)位時(shí)序使用DS18B20時(shí),首先需將其復(fù)位,然后才能執(zhí)行其它命令。復(fù)位時(shí),主機(jī)將數(shù)據(jù)線拉為低電平并保持480us～960us,然后釋放數(shù)據(jù)線,再由上拉電阻將數(shù)據(jù)線拉高15us～60us,等待DS18B20發(fā)出存在脈沖,存在脈沖有效時(shí)間為60us～240us，這樣，就完成了復(fù)位操作。其復(fù)位時(shí)序如圖3.5所示。</p><p><b>　　圖3.2復(fù)位時(shí)序&l

55、t;/b></p><p>　　2 、“寫”時(shí)序 在主機(jī)對(duì)DS18B20寫數(shù)據(jù)時(shí),先將數(shù)據(jù)線置為高電平,再變?yōu)榈碗娖?該低電平應(yīng)大于1us。在數(shù)據(jù)線變?yōu)榈碗娖胶?5us內(nèi),根據(jù)寫“1”或?qū)憽?”使數(shù)據(jù)線變高或繼續(xù)為低。DS18B20將在數(shù)據(jù)線變成低電平后15us～60us內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣。要求寫入DS18B20的數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間應(yīng)大于60us而小于120us,兩次寫數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔應(yīng)大于1us。寫時(shí)

56、隙的時(shí)序如圖3.6所示?！白x”時(shí)序機(jī)理類似，不再贅述。</p><p>　　圖3.3寫時(shí)隙的時(shí)序</p><p>　　DS18B20芯片封裝圖（圖3.4）及引腳定義。</p><p>　　圖3.4 DS18B20引腳圖</p><p>　　(1)DQ為單數(shù)據(jù)總線，是數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； </p><p>　　(2)G

57、ND為電源地； </p><p>　　(3)VDD為外接供電電源</p><p>　　3.1.2單總線介紹</p><p>　　1－WIRE BUS單總線是Maxim全資子公司Dallas的一項(xiàng)專有技術(shù)。與目前多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通信方式,如SPI/ IIC/ MICROWIRE不同,它采用單根信號(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。它具有節(jié)省I/O口線資

58、源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中還可以使用一個(gè)MOSFET將I/O口線直接和電源相連，起到上拉的作用。電路如圖：</p><p>　　圖3.5單總線原理圖</p><p>　　3.2 濕度采集模塊</p><p>　　3.2.1 HIH3610介紹</p><p>　　濕度采集選用HIH3610濕度傳感器。H

59、IH3610是美國(guó)Honeywell公司生產(chǎn)的相對(duì)濕度傳感器，該傳感器采用熱固聚酯電容式傳感頭，同時(shí)在內(nèi)部集成了信號(hào)處理功能電路，因此該傳感器可完成將相對(duì)濕度值變換成電容值，再將電容值轉(zhuǎn)換成線性電壓輸出的任務(wù)，同時(shí)該傳感器還具有精度高、響應(yīng)快、高穩(wěn)定性、低溫漂、抗化學(xué)腐蝕性能強(qiáng)及互換性好等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　3.2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　本系統(tǒng)中，濕度為緩變信號(hào)，

60、而且轉(zhuǎn)換成的電平信號(hào)為低電平緩變信號(hào)，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換的要求不高，所以選用較為廉價(jià)的ADC0809。該芯片完全可以滿足設(shè)計(jì)需要，并且可以根據(jù)需要擴(kuò)展檢測(cè)電路。ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址譯碼后的信號(hào)，只選通8個(gè)單端模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。濕度采集及A/D轉(zhuǎn)換電路圖如圖所示。</p><p>　　濕度采集及A/D轉(zhuǎn)換電路<

61、;/p><p>　　3.3 無(wú)線收發(fā)模塊</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和PC機(jī)之間的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，首先需要選擇合適的無(wú)線收發(fā)的器件或者是模塊，其次需要了解該器件或者是模塊如何與單片機(jī)以及PC機(jī)連接。</p><p>　　3.3.1無(wú)線收發(fā)芯片的選擇</p><p>　　由于無(wú)線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，如何在設(shè)計(jì)中選擇所需

62、要的芯片非常關(guān)鍵。正確的選擇可以使開發(fā)工作少走彎路，以下幾點(diǎn)是在選擇芯片或者模塊時(shí)所需要注意的問(wèn)題：</p><p>　　1）收發(fā)芯片數(shù)據(jù)傳輸?shù)木幋a方式</p><p>　　采用曼徹斯特編碼的芯片，在編程上會(huì)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)的傳輸效率，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?，如nRF401系列的芯片，應(yīng)用及編程非常簡(jiǎn)單

63、，傳送的效率很高，標(biāo)稱速率就是實(shí)際速率，因?yàn)榇诘木幊滔鄬?duì)簡(jiǎn)單，編程開發(fā)工作也很方便。</p><p><b>　　2) 外圍元件數(shù)量</b></p><p>　　芯片外圍元件的數(shù)量決定了模塊的體積和重量，以及整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性，因此應(yīng)該選擇外圍元件少的收發(fā)芯片。這方面nRF401是一個(gè)較為理想的選擇。外圍元件僅10個(gè)左右，無(wú)需聲波濾波器、變?nèi)莨艿劝嘿F的元件，只需要便宜

64、且易于獲得的4MHz晶體收發(fā)天線合一。</p><p><b>　　3) 功耗</b></p><p>　　由于無(wú)線收發(fā)芯片是應(yīng)用在測(cè)控系統(tǒng)上，因此功耗非常重要，應(yīng)該根據(jù)需要選擇綜合功耗較小的模塊。</p><p><b>　　4) 發(fā)射功率</b></p><p>　　在同等條件下，為了保證有效和

65、可靠的通信，應(yīng)該選用發(fā)射功率較高的產(chǎn)品。</p><p>　　5) 收發(fā)芯片的封裝和管腳數(shù)</p><p>　　較少的引腳以及較小的封裝，有利于減少PCB面積。nRF401僅20腳，是管腳和體積最小的。</p><p>　　表3-4芯片的比較和選擇</p><p>　　從表3-4中芯片的對(duì)比可以看出，目前較為流行的無(wú)線收發(fā)芯片中，無(wú)論是從使用

66、的方便性、傳輸速度還是輸出功率等各個(gè)方面，nRF401以及nRF905都是較為理想的無(wú)線數(shù)傳芯片，而PTR2000是一款基于nRF401芯片的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，PTR8000是一款基于nRF905的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。</p><p>　　3.3.2 PTR8000簡(jiǎn)介</p><p>　　PTR8000是以挪威Nordic公司的nRF905芯片為核心的無(wú)線收發(fā)模塊。模塊工作在433/868

67、/915MHz 無(wú)線頻段, 屬于國(guó)際開放的ISM頻段, 無(wú)需向?qū)I(yè)部門申請(qǐng)使用許可。PTR8000內(nèi)置環(huán)形天線, 最大發(fā)射功率為+10dBm,采用高抗干擾的GFSK調(diào)制, 數(shù)據(jù)傳輸速率為50Kbps, 具備獨(dú)特的載波檢測(cè)輸出CD、地址匹配輸出AD、數(shù)據(jù)就緒輸出DR, 自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC,使用SPI接口與MCU通信。PTR8000工作電壓為1.9~3.6V,功率很低, 發(fā)射電流11mA, 接收電流為12.5mA, 待機(jī)電流2.5μA。

68、PTR8000傳輸數(shù)據(jù)時(shí)為非實(shí)時(shí)方式, 即發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù), 接收端將接收到的數(shù)據(jù)先暫存與nRF905芯片的存儲(chǔ)器內(nèi), 需要時(shí)MCU再?gòu)男酒凶x取。PTR8000芯片專為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線通信設(shè)計(jì)，內(nèi)置數(shù)據(jù)協(xié)議和CRC檢錯(cuò)，無(wú)亂碼輸出，載波監(jiān)測(cè)輸出，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信硬件控制，全面升級(jí)替代PTR2000系列無(wú)線模塊。</p><p>　　1.PTR8000芯片的產(chǎn)品特性如下所示：</p><p>　　1

69、) 430/868/915Mhz高性能嵌入式無(wú)線模塊，多頻道多頻段，1.9～3.6V低電壓工作，待機(jī)功耗2μA；</p><p>　　2) 超小體積，內(nèi)置環(huán)形天線，性能穩(wěn)定且不受外界影響，對(duì)電源不敏感，距離更遠(yuǎn)；</p><p>　　3) 最大發(fā)射功率+10dBm，高抗干擾GFSK調(diào)制，可跳頻，數(shù)據(jù)速率50Kbps，獨(dú)特的載波監(jiān)測(cè)輸出，地址匹配輸出，數(shù)據(jù)就緒輸出；</p>&

70、lt;p>　　4) 內(nèi)置完整的通信協(xié)議和CRC，只需通過(guò)SPI即可完成所有的無(wú)線收發(fā)傳輸，無(wú)線通信如同SPI通信一樣方便；</p><p>　　PTR8000的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋哼b控、遙測(cè)、無(wú)線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無(wú)線標(biāo)簽、身份識(shí)別、非接觸RF智能卡、小型無(wú)線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無(wú)線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、信息家電、無(wú)線232、無(wú)線422/485數(shù)據(jù)通信等。&

71、lt;/p><p>　　2.PTR8000基本電氣特性</p><p>　　表3-5 PTR8000基本電氣特性</p><p>　　3.PTR8000的硬件接口及管腳功能</p><p>　　如圖3-6所示，為PTR8000的用戶接口，表3-6為PTR8000的引腳說(shuō)明，用戶接口由10個(gè)數(shù)字輸入/輸出I/O組成，按照工作可分三組：</p&

72、gt;<p><b>　　1) 模式控制</b></p><p>　　該接口由TRX_CE，TX_EN，PWR組成，控制PTR8000的四種工作模式：掉電和SPI編程模式；待機(jī)和SPI編程模式；發(fā)射模式；接收模式；各種模式的控制模式表。</p><p>　　圖3.6 PTR8000引腳圖</p><p>　　表3-6 PTR800

73、0的引腳說(shuō)明</p><p>　　表3-7四種控制模式</p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>　?、俅龣C(jī)模式下功耗約為，此時(shí)發(fā)射/接收電路均關(guān)閉，只有SPI接口工作；40μA</p><p>　　②掉電模式下功耗約為，此時(shí)所有電路關(guān)閉，進(jìn)入最省電狀態(tài)；2.5μA</p><p&g

74、t;　?、墼诖龣C(jī)和掉電模式下PTR8000均不能接收、發(fā)射數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行配置</p><p><b>　　2) SPI接口</b></p><p>　　SPI接口SCK、MISO、MOSI以及CSN組成：</p><p>　?。?）在配置模式下，單片機(jī)通過(guò)SPI接口配置PTR8000的工作參數(shù)；</p><p>　　（2

75、）在發(fā)射/接收模式下，單片機(jī)SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　3) 狀態(tài)輸出接口</b></p><p>　　提供載波檢測(cè)輸出CD，地址匹配輸出AM，數(shù)據(jù)就緒輸出DR。</p><p>　　3.3.3 PTR8000的工作過(guò)程</p><p>　　上電后CPU首先對(duì)PTR8000模塊進(jìn)行配置。先將P

76、WR、TX_EN、TRX_CE設(shè)為配置模式，通過(guò)SPI把配置字寫入相應(yīng)的寄存器。在掉電和待機(jī)模式下，配置內(nèi)容仍然有效，只有當(dāng)電源撤除了之后PTR8000中的數(shù)據(jù)才會(huì)丟失。當(dāng)CPU有數(shù)據(jù)要發(fā)射時(shí)，首先把PWR、TX_EN置高，然后把接收節(jié)點(diǎn)地址和有效數(shù)據(jù)通過(guò)SPI先寫入PTR8000，再通過(guò)TRX_CE的一個(gè)上升沿來(lái)啟動(dòng)傳輸。之后PTR8000內(nèi)部要進(jìn)行無(wú)線系統(tǒng)加電、數(shù)據(jù)打包和編碼發(fā)射等處理。當(dāng)TRX_CE為低時(shí)，PTR8000結(jié)束數(shù)據(jù)傳

77、輸并自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)模式。接收數(shù)據(jù)時(shí)，首先要通過(guò)把TRX_CE置高、TX_EN置低來(lái)使PTR8000進(jìn)入接收模式。模塊等待650us后檢測(cè)空中的信息。如果發(fā)現(xiàn)與接收頻率一致的載波時(shí)，載波檢測(cè)(CD)輸出高電平。如果接收到地址于本機(jī)地址一致時(shí)，地址匹配(AM)輸出高電平。如果接收到的數(shù)據(jù)包校驗(yàn)正確，是有效數(shù)據(jù)包時(shí)，PTR8000會(huì)去掉前導(dǎo)碼、地址和CRC校驗(yàn)位，然后把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒(DR)置為高電平。CPU可以通過(guò)SPI接口讀出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)讀出后

78、，AM和DR自動(dòng)變?yōu)榈碗娖健?lt;/p><p>　　PTR8000的SPI配置</p><p>　　用于SPI 接口的有用命令見下表當(dāng)CSN 為低時(shí)SPI 接口開始等待一條指令任何一條新指令均由CSN 的由高到低的轉(zhuǎn)換開始。</p><p>　　表3-8 SPI指令配置</p><p>　　表3-9 RF配置寄存器RF-Configuratio

79、n-Register說(shuō)</p><p>　　表3-10重要的時(shí)序數(shù)據(jù)在PTR8000工作時(shí)必須遵守下面的時(shí)序</p><p>　　3.3.4 PTR8000的編程過(guò)程</p><p>　　由于與RF協(xié)議相關(guān)的高速信號(hào)處理部分已經(jīng)嵌入在模塊內(nèi)部PTR8000可與各種低成本單片機(jī)配合使用也可以與DSP等高速處理器配合使用PTR8000 提供一個(gè)SPI接口速率由微控制器自

80、己設(shè)定的接口速度決定在RX模式中地址匹配AM和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR信號(hào)通知MCU一個(gè)有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成微控制器即可通過(guò)SPI 讀取接收的數(shù)據(jù)在TX模式中PTR8000自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR信號(hào)通知MCU數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成這意味著降低MCU的存儲(chǔ)器需求也就是降低MCU成本同時(shí)縮短軟件開發(fā)時(shí)間</p><p><b>　　1、配置編程</b></p>

81、<p>　?。?）上電以后MCU首先配置PTR8000模塊先將PWR、TXEN、TRX_CE設(shè)為配置模式見表3-8</p><p>　　（2）MCU通過(guò)SPI將配置數(shù)據(jù)移入PTR8000模塊在掉電和待機(jī)模式工作后配置內(nèi)容仍然有效配置數(shù)據(jù)只有當(dāng)電源撤除后才會(huì)丟失</p><p><b>　　2、發(fā)射模式</b></p><p>　?。?/p>

82、1）當(dāng)MCU有數(shù)據(jù)需要發(fā)往規(guī)定節(jié)點(diǎn)時(shí)接收節(jié)點(diǎn)的地置TX-address和有效數(shù)據(jù)TX-payload通過(guò)SPI 接口傳送給PTR8000應(yīng)用協(xié)議或MCU設(shè)置接口速度</p><p>　?。?）MCU設(shè)置TRX_CE TX_EN為高來(lái)啟動(dòng)傳輸</p><p>　　3、PTR8000內(nèi)部處理</p><p>　　(1) 無(wú)線系統(tǒng)自動(dòng)上電</p><

83、p>　　(2) 數(shù)據(jù)包完成加前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼</p><p>　　(3) 數(shù)據(jù)包發(fā)送100kbps GFSK曼切斯特編碼</p><p>　　4、如果AUTO_RETRAN被設(shè)置為高PTR8000將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包直到TRX_CE被設(shè)置為低</p><p>　　5、當(dāng)TRX_CE被設(shè)置為低時(shí)PTR8000結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸并將自己設(shè)置成待機(jī)模式</p>

84、;<p><b>　　圖3.7發(fā)射時(shí)序圖</b></p><p><b>　　接收模式</b></p><p>　?。?）通過(guò)設(shè)置TRX_CE高TX_EN低來(lái)選擇RX模式</p><p>　?。?）650us 以后PTR8000 監(jiān)測(cè)空中的信息</p><p>　?。?）當(dāng)PTR800

85、0 發(fā)現(xiàn)和接收頻率相同的載波時(shí)載波檢測(cè)（CD）被置高</p><p>　?。?）當(dāng)PTR8000 接收到有效的地址時(shí)地址匹配（AM）被置高</p><p>　?。?）當(dāng)PTR8000 接收到有效的數(shù)據(jù)包（CRC校驗(yàn)正確）時(shí)PTR8000去掉前導(dǎo)碼地址和CRC 位數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（DR）被置高</p><p>　?。?）MCU設(shè)置TRX_CE低電位進(jìn)入standby模式（

86、待機(jī)模式）</p><p>　?。?）MCU可以以合適的速率通過(guò)SPI接口讀出有效數(shù)據(jù)</p><p>　　（8）當(dāng)所有的有效數(shù)據(jù)被讀出后PTR8000將AM和DR置低</p><p><b>　　圖3.8接收時(shí)序圖</b></p><p>　　綜上所述，此收發(fā)模塊與單片機(jī)的基本連接電路圖如圖3.9所示</p>

87、;<p>　　圖3.9單片機(jī)與PTR8000的通信電路</p><p>　　3.4 LCD顯示模塊</p><p>　　本顯示模塊使用比較通用的LCD1602液晶屏，，它是以若干個(gè)5 X 10點(diǎn)陣塊組成，具有清晰、快速、可靠等特點(diǎn)。</p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機(jī)P0口作為L(zhǎng)CD1602的數(shù)據(jù)端口，E使能端使用單片機(jī)的P2.3口，RW使用單片機(jī)的

88、P2.2口，RS使用單片機(jī)的P2.1口，VO背光接地，電源采用+5v。排阻RR1為單片機(jī)P0口的上拉電阻。</p><p>　　3.4.1字符型液晶顯示模塊</p><p>　　字符型液晶顯示模塊是一類專門用于顯示字母，數(shù)字，符號(hào)等的點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。在顯示器件上的電極圖型設(shè)計(jì)，它是由若干個(gè)5*7或5*11等點(diǎn)陣符位組成。每一個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。點(diǎn)陣字符位之間有一空點(diǎn)距的間隔

89、起到了字符間距和行距的作用。</p><p>　　3.4.2字符型液晶顯示模塊引腳</p><p>　　VSS為地電源，VDD接5V正電源，VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低

90、電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。DB0~DB7為8位雙向數(shù)據(jù)線，BLK和BLA是背光燈電源[7]。模塊引腳如表3-11。</p><p>　　表3-11字符型液晶顯示模塊引腳</p><p>　　綜上所述，此

91、顯示模塊的基本連接電路圖如圖3.10所示</p><p>　　圖3.10顯示模塊電路圖</p><p>　　3.5 主控制單元的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.5.1單片機(jī)的選型</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)主控制芯片選型為AT89S52單片機(jī)，其特點(diǎn)如下：</p><p>　　1.AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)

92、介</p><p>　　目前，52系列單片機(jī)在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種類型的語(yǔ)音接口，構(gòu)成具有合成語(yǔ)音輸出能力的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，以增強(qiáng)人機(jī)對(duì)話的功能。AT89S52單片機(jī)是在一小塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分。每一個(gè)單片機(jī)包括：一個(gè)8位的微型處理器CPU；一個(gè)512K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM；4K片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；四個(gè)8位并行的I/O接口P0-P3，每個(gè)接

93、口既可以輸入，也可以輸出；兩個(gè)定時(shí)器/記數(shù)器；五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。以上各個(gè)部分通過(guò)內(nèi)部總線相連接。</p><p>　　2.AT89S52單片機(jī)時(shí)序</p><p>　　AT89S52單片機(jī)的一個(gè)執(zhí)器周期由6個(gè)狀態(tài)(s1—s6)組成，每個(gè)狀態(tài)又持續(xù)2個(gè)震蕩周期，分為

94、P1和P2兩個(gè)節(jié)拍。這樣，一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩周期組成。若采用12MHz的晶體振蕩器，則每個(gè)機(jī)器周期為1us，每個(gè)狀態(tài)周期為1／6us；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在N期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器的傳輸發(fā)生在P2期間。對(duì)于單周期指令，當(dāng)指令操作碼讀人指令寄存器時(shí)，使從S1P2開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機(jī)器周期的s4讀人第二字節(jié)。若為單字節(jié)指令，則在52期間仍進(jìn)行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計(jì)數(shù)據(jù)也不加1。在

95、加結(jié)束時(shí)完成指令操作。多數(shù)AT89S52指令周期為1-2個(gè)機(jī)器周期，只有乘法和除法指令需要兩個(gè)以上機(jī)器周期的指令，它們需4個(gè)機(jī)器周期。 對(duì)于雙字節(jié)單機(jī)器指令，通常是在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲(chǔ)器中讀人兩個(gè)字節(jié)，但Movx指令例外，Movx指令是訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的單字節(jié)雙機(jī)器周期指令，在執(zhí)行Movx指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被訪問(wèn)且被選通時(shí)跳過(guò)兩次取指操作。</p><p>　　3.AT89S52單片機(jī)引腳介紹<

96、;/p><p>　　AT89S52單片機(jī)的40個(gè)引腳中有2個(gè)專用于主電源引腳，2個(gè)外接晶振的引腳，4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。</p><p>　　下面按引腳功能分為4個(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)引腳的功能。</p><p>　?。?）電源引腳Vcc和Vss</p><p>　　Vcc（40腳）：接+5V電源正端；</p&

97、gt;<p>　　Vss（20腳）：接+5V電源正端。</p><p>　?。?）外接晶振引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHOMS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。</p><p&g

98、t;　　XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。對(duì)于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。</p><p>　?。?）控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳</p><p>　　控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式。</p&g

99、t;<p>　?。ˋ）RST/VPD（9腳）：RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。</p>

100、<p>　?。˙）ALE/ P（30腳）：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低</p><p>　　（C）PSEN(29腳):片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端,低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期PESN兩次有效，以通過(guò)數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PESN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p>&l

101、t;p>　?。―）EA/Vpp（31腳）：EA為訪問(wèn)外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4KB（MS-52子系列為8KB）。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，無(wú)論片內(nèi)有無(wú)程序存儲(chǔ)器，均只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，在EPROM編程期間，該引腳用于接21V的編程電源Vpp。</p><p>　?。?）輸入

102、/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口</p><p>　　(A) P0口（39腳～22腳）：P0.0～P0.7統(tǒng)稱為P0口。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。它分時(shí)提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，當(dāng)EPROM編程時(shí)，從P0口輸入

103、指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。</p><p>　　(B) P1口（1腳～8腳）：P1.0～P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對(duì)于MCS—52子系列單片機(jī)，P1.0和P1.1還有第2功能：P1.0口用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)脈沖輸入端T2；P1.1用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端T2EX。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P0口接收輸入的低8位地址。</p><p

104、>　　(C) P2口（21腳～28腳）：P2.0～P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過(guò)256個(gè)字節(jié)時(shí)，P2口用于高8位地址總線送出高8位地址。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P2口接收輸入的8位地址。</p><p>　　(D) P3口（10腳～17腳）：P3.0～P3.7統(tǒng)稱為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將

105、每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。P3口的第2功能見下表 </p><p>　　表3-12單片機(jī)P3.0管腳含義</p><p>　　綜上所述，MCS-52系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn)：</p><p>　　1).單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第2功能；</p><p&

106、gt;　　2).單片機(jī)對(duì)外呈3總線形式，由P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時(shí)復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　3.5.2電源電路設(shè)計(jì)</p><p>　　控制系統(tǒng)主控制部分電源需要用5V直流電源供電，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要原理是把單相交流電經(jīng)過(guò)電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。

107、

108、 </p><p>　　由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電

109、網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來(lái)起到降壓作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會(huì)影響到負(fù)載電路的正常工作。需通過(guò)低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805解決了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。</p><p>　

110、　圖3.11電源部分連線圖</p><p>　　3.5.3 AT89S52復(fù)位電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理器CPU以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。52的RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位電平是高電平有效，持續(xù)時(shí)間要有24個(gè)時(shí)鐘周期以上。</p><p>　　【方案一】：上電復(fù)位電路</p&