基于無線傳感器的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　我國是世界上設(shè)施栽培面積最大的國家，而且近幾年國產(chǎn)連棟溫室每年以新增100～150萬公頃的面積快速發(fā)展。引導(dǎo)溫室用戶根據(jù)作物的要求進(jìn)行環(huán)境因子的調(diào)節(jié)以獲得作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，是溫室環(huán)境因子調(diào)控決策支持系統(tǒng)的主要目標(biāo)和方向。然而，目前的溫室測(cè)控系統(tǒng)大多采用有線布網(wǎng)、人工測(cè)量，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安裝困難，工作效率偏低，測(cè)量精度差，這不僅大

2、大增加了電氣工程施工費(fèi)用，也導(dǎo)致施肥等工作困難；此外，系統(tǒng)中的每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)沒有自組織功能和自愈能力，維護(hù)工作量大，也不利于系統(tǒng)升級(jí)。因此，為了實(shí)現(xiàn)溫室農(nóng)作物的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高效，開發(fā)和研制一種新型的溫室環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)是十分必要的。</p><p>　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的綜合。把無線傳感器剛絡(luò)技術(shù)引入到溫室大棚生產(chǎn)中來，農(nóng)業(yè)將有可能逐漸

3、地從以人力為中心，依賴于孤立的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式。從而實(shí)現(xiàn)溫室信息采集自動(dòng)部署、自組織傳輸和智能控制、大幅度提高單位面積的勞動(dòng)生產(chǎn)率和資源產(chǎn)出率、改善溫室等設(shè)施內(nèi)工作環(huán)境和工作條件、提高工作效率、保障農(nóng)民身體健康、提高農(nóng)民生活質(zhì)量，有助于解決“三農(nóng)”問題，對(duì)實(shí)現(xiàn)溫室作物生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。</p><p>　　1無線傳感器系統(tǒng)概述</p><p>　　1.1

4、無線傳感器技術(shù)</p><p>　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近的大量廉價(jià)的、具有通信、感測(cè)及計(jì)算能力的微型傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織構(gòu)成的“智能”測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)、智能交通、建筑物監(jiān)測(cè)、空間探索等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的應(yīng)用價(jià)值，被認(rèn)為是未來改變世界的十大技術(shù)之一、全球未來四大高技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。 </p><p><b>

5、;　　1.2 研究背景</b></p><p>　　隨著無線技術(shù)的快速發(fā)展和日趨成熟，無線通信也發(fā)展到一定的階段，其發(fā)展的技術(shù)越來越成熟，方向也越來越多，越來越重要，大量的應(yīng)用方案開始采用無線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信。 </p><p>　　微機(jī)電系統(tǒng)和低功耗高集成數(shù)字設(shè)備的發(fā)展，使得低成本、低功耗、小體積的傳感器節(jié)點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。這樣的節(jié)點(diǎn)配合各類型的傳感器，可組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（

6、WSN）。無線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種開創(chuàng)了新的應(yīng)用領(lǐng)域的新興概念和技術(shù)。廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、大規(guī)模環(huán)境監(jiān)測(cè)和大區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)追蹤等領(lǐng)域。傳感技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被認(rèn)定為最重要的研究之一。因?yàn)闊o線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般采用電池供電，工作環(huán)境通常比較惡劣，而且數(shù)量大、更換非常困難，所以低功耗是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則之一，因此，它迫切需要對(duì)傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用開發(fā)進(jìn)行更新和改進(jìn)，需要精心設(shè)計(jì)的軟硬件系統(tǒng)，以使其可靠而耐用。</p><

7、p>　　2003年,美國《技術(shù)評(píng)論》雜志論述未來新興十大技術(shù)時(shí),WSN被列為第一;美國《今日防務(wù)》雜志更認(rèn)為WSN的應(yīng)用和發(fā)展將引起一場(chǎng)劃時(shí)代的軍事技術(shù)革命和未來戰(zhàn)爭(zhēng)的變革。可以預(yù)測(cè),WSN是信息感知和采集的一場(chǎng)革命,是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一[2]。低功耗無線傳感模塊，便是組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。此方面的研究由來已久，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的擴(kuò)展，采用了大規(guī)模集成電路和嵌入式技術(shù)，使用智能微處理器對(duì)采集到的信息進(jìn)行處理和加工?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用

8、于社會(huì)建設(shè)的各個(gè)層面和人們的日常生活當(dāng)中。但過去的研究有的只考慮低功耗而性能不高， 有的性能高但是功耗太大。</p><p>　　因此，在無線傳感技術(shù)應(yīng)用如此廣泛的今天，在保證無線傳感模塊性能的同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)其低功耗具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。</p><p><b>　　1.3研究目的</b></p><p>　　當(dāng)前對(duì)于無線傳感技術(shù)的研究仍然處

9、在一個(gè)高速發(fā)展的階段，低功耗就是其發(fā)展方向之一，而低功耗與高性能的結(jié)合實(shí)現(xiàn)還不完全。因此，為了更好的實(shí)現(xiàn)無線傳感模塊的功能，增加模塊的可靠性和使用壽命，通過對(duì)無線傳感節(jié)點(diǎn)的硬件功耗的分析，確定無線傳感模塊各單元的基本功率消耗，并進(jìn)行相應(yīng)比較，確定需重點(diǎn)降耗的單元，在此基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前對(duì)低功耗無線傳感模塊的研究，通過對(duì)比分析選擇合適的芯片完成對(duì)低功耗無線傳輸模塊的自主設(shè)計(jì)和制作。并輔助軟件開發(fā)人員完成各子模塊的驅(qū)動(dòng)編寫，實(shí)現(xiàn)低功耗無線傳感模

10、塊的整體通信功能。</p><p><b>　　1.4研究意義</b></p><p>　　無線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種開創(chuàng)了新應(yīng)用領(lǐng)域的新興概念和技術(shù)。當(dāng)前，傳感技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被認(rèn)定為最重要的研究之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要保障。低功耗無線傳感模塊研究具有極其重要的學(xué)習(xí)和研究?jī)r(jià)值，其功能的實(shí)現(xiàn)具有極其重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。</p>

11、<p>　　首先，現(xiàn)有的眾多研究中，將性能和低功耗相結(jié)合的較少，有的只考慮低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大。本文綜合了性能和低功耗的共同需求，經(jīng)過深入的分析和對(duì)芯片的數(shù)據(jù)比較，提出了低功耗無線傳感模塊的硬件設(shè)計(jì)思路。</p><p>　　其次，增加無線傳感模塊的應(yīng)用。無線傳感模塊應(yīng)用已非常廣泛，除去組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用外，無線傳感技術(shù)還廣泛的應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，如車間溫濕度、壓力等；短距無線通信

12、等。實(shí)現(xiàn)了無線傳感模塊的低功耗，其對(duì)電能的需求就會(huì)更小，應(yīng)用的范圍將會(huì)進(jìn)一步的擴(kuò)大。</p><p><b>　　1.5相關(guān)概念界定</b></p><p>　　①無線傳感模塊：是指由處理器模塊、無線模塊、電源模塊和傳感模塊組成的無線通信自治系統(tǒng)，它采用一定的頻率和編碼方法實(shí)現(xiàn)與其它模塊的通信，屬于無線技術(shù)的一種。</p><p>　?、跓o線傳

13、感網(wǎng)絡(luò)WSN（Wireless Sensor Network）: 是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的具有信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線電通信形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域里被監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀測(cè)者[3]。</p><p>　?、跴CB:是Printed Circuit Board的縮寫，中文意為印刷電路板，是搭配電子零件之前的基板，被譽(yù)為“電子

14、系統(tǒng)產(chǎn)品之母”或“3C產(chǎn)業(yè)之基石”。</p><p>　　1.6國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.6.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　無線傳感模塊是新興的下一代無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，它是組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本部分。最早的代表性論述出現(xiàn)在二十世紀(jì)九十年代末，題為“傳感器走向無線時(shí)代”。傳感技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一般傳感器、智能傳感器、無線傳感器等幾個(gè)階段。

15、一般傳感器，是最早產(chǎn)生的傳感器，只能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；智能傳感器則是在一般傳感器的基礎(chǔ)上將處理計(jì)算能力與傳感器相結(jié)合，使得傳感模塊不但能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)等信息采集，還能對(duì)所采集到的信息進(jìn)行一定程度的計(jì)算和處理；無線傳感器則是在智能傳感器的基礎(chǔ)上再集成無線功能模塊，使得傳感器不再是單獨(dú)的感知模塊，而是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理，信息交換和控制的有機(jī)整體。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地與任何人或任何設(shè)備的互聯(lián)互通，無線

16、通信技術(shù)獲得了蓬勃發(fā)展。在正交頻分復(fù)用(OFDM)和多入多出(MIMO)等基礎(chǔ)技術(shù)支持下，多種無線技術(shù)如藍(lán)牙、Wi-Fi、WIMAX、超寬帶和無線局域網(wǎng)獲得了長足發(fā)展。作為蓬勃發(fā)展的無線技術(shù)，近幾年正是其大變革時(shí)期。隨著幾種重要基礎(chǔ)技術(shù)的推廣和實(shí)際應(yīng)用，無線通信的速度也將得到大大提高。無線傳感模塊屬于無線技術(shù)中較為底層的一個(gè)分支，由于越來越多的應(yīng)用方案開始采用無線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信。綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通

17、信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等的無線傳感網(wǎng)絡(luò),是當(dāng)前的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。而無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要保障，因此無線傳感模塊的設(shè)計(jì)，傳感技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被認(rèn)定為最重要的研究之一。</p><p>　　當(dāng)前國內(nèi)外出現(xiàn)了多種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)。典型的節(jié)點(diǎn)包括Mica 系列、Telos 、IRIS 和Imote2 等。各平臺(tái)的主要區(qū)別是采用了不同的處理器和無線通信模塊。有些節(jié)點(diǎn)具有高性能但功耗

18、較大，如Imote2 節(jié)點(diǎn)，不適用于能量受限的應(yīng)用環(huán)境。其他一些節(jié)點(diǎn)，如Telos 、Mica 等， 由于設(shè)計(jì)時(shí)間較早，其性能已經(jīng)落后于當(dāng)今的集成電路工業(yè)設(shè)計(jì)水平[4]。因?yàn)闊o線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般采用電池供電，工作環(huán)境通常比較惡劣，而且數(shù)量大，更換非常困難，所以低功耗是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則之一。IT P（美國再生能源辦公室工業(yè)技術(shù)計(jì)劃） 在2002年發(fā)布的報(bào)告“21世紀(jì)工業(yè)無線技術(shù)”第一頁中引用了總統(tǒng)科技顧問的斷言：無線傳感器

19、可將能源利用率提高10%，將能源損耗減少25%[5]。后來的研究，如Intel ( r) Mote 的研究項(xiàng)目則注重了三個(gè)方面的要求，包括低功耗操作、系統(tǒng)級(jí)集成和硬件的重新配置，希望做到平衡功耗與性能的矛盾，但目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)還需要一定的努力。M IT 發(fā)展的模塊化平臺(tái)對(duì)于具體的傳感器有不同的硬件設(shè)計(jì)，他們的傳感器的主要功能是數(shù)據(jù)收集，采用垂直連接器來使不同的處理</p><p>　　隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及集成技

20、術(shù)的不斷發(fā)展，傳感技術(shù)也會(huì)得到不斷的發(fā)展和完善。并且會(huì)有更多的結(jié)構(gòu)新、功能強(qiáng)、耗能低的傳感器用運(yùn)于各種實(shí)際的無線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，以高的精確度和良好的穩(wěn)定性服務(wù)于更加廣泛的領(lǐng)域。</p><p><b>　　1.6.2發(fā)展趨勢(shì)</b></p><p>　　正是由于低功耗無線傳感節(jié)點(diǎn)在如此廣范圍內(nèi)的應(yīng)用，使得它受到了來自軍事、工業(yè)和商業(yè)以及學(xué)術(shù)專家的極大關(guān)注。其發(fā)展方向必然是無

21、線通信的網(wǎng)絡(luò)化，即通過自組網(wǎng)的方式形成動(dòng)態(tài)、自適應(yīng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。而無線傳感網(wǎng)絡(luò)( WSN) 是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等。我國迫切需要提升對(duì)此的認(rèn)識(shí)程度，并盡快推動(dòng)其發(fā)展。因此，以無線傳感模塊為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的無線互聯(lián)將是一個(gè)必然的趨勢(shì)。</p><p>　　另外由于無線傳感器網(wǎng)

22、絡(luò)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要保障。在不同的應(yīng)用中，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成不盡相同。已有的節(jié)點(diǎn)， 有的只考慮低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大。因此，無線傳感模塊的發(fā)展必然是趨向與低功耗的。即在保證所需要實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上，盡量的實(shí)現(xiàn)整個(gè)模塊的低功耗，甚至在不影響整體性能的情況下適當(dāng)減少部分功能來實(shí)現(xiàn)降低功耗的目的。</p><p>　　除開以上所講兩種發(fā)展趨勢(shì)之外，無線傳感模塊的應(yīng)用和發(fā)展還具有極大的

23、發(fā)展空間和良好的發(fā)展方向。當(dāng)前對(duì)無線傳感模塊的應(yīng)用都是靜止性的，就目前存在的無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN），構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)都是被固定的安放在一個(gè)地方，要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)環(huán)境的檢測(cè)，就需要向環(huán)境中投放大量的無線傳感節(jié)點(diǎn)。這樣一來成本就會(huì)非常的高。若實(shí)現(xiàn)無線傳感模塊對(duì)信息的移動(dòng)式采集，則在同一個(gè)環(huán)境內(nèi)投放更少的節(jié)點(diǎn)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的全面檢測(cè)。</p><p>　　正是由于當(dāng)前能耗對(duì)無線傳感模塊的影響，低功耗研究才上升為一個(gè)熱點(diǎn)

24、領(lǐng)域，不論是使用電源或者電池供電，在實(shí)現(xiàn)低功耗后，無線傳感模塊的發(fā)展趨勢(shì)必然是自生能源式的。利用太陽能、振動(dòng)能量、地?zé)?、風(fēng)能等實(shí)現(xiàn)無線傳感模塊的電能供應(yīng)對(duì)于全面提高無線傳感模塊的能力將會(huì)起到巨大的作用。</p><p>　　最后，基于能力存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，電池的容量越來越大，再加上低功耗的實(shí)現(xiàn)，無線傳感模塊的適用壽命不斷增加將會(huì)成為一個(gè)絕對(duì)趨勢(shì)。未來的無線傳感模塊必將是集穩(wěn)定性與安全性、擴(kuò)展性與靈活性、微型化與低成

25、本等特點(diǎn)為一體的[8]。</p><p>　　2 系統(tǒng)分析和總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 對(duì)無線傳感器系統(tǒng)的要求</p><p>　　系統(tǒng)由溫濕度傳感器SHT11、光照傳感器TSL2561，AT89S52單片機(jī)，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊PTR2000，PC和電源模塊組成。傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)沿著其他節(jié)點(diǎn)逐跳進(jìn)行傳輸，傳輸?shù)斤@示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)

26、顯示。</p><p><b>　　主要技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　?。?）通信與組網(wǎng)：負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)環(huán)境信息的傳感器節(jié)點(diǎn)自組織搭建無線網(wǎng)絡(luò)，并向管理和基礎(chǔ)服務(wù)層提供服務(wù)支持；</p><p>　　（2）通信頻段：2.4-2.4835Hz；</p><p>　?。?）采用通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；</p

27、><p>　?。?）借點(diǎn)可靠通信范圍：200m；</p><p>　?。?）傳感器精度：溫度0.3℃（25℃時(shí)），濕度：2.0%RH（20—80%RH），光照強(qiáng)度：1lx。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)組成及工作原理</p><p><b>　　2.2.1系統(tǒng)組成</b></p><p>　　系統(tǒng)

28、由電源，上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)組成。電源包括LM7805，四節(jié)5號(hào)AA電池和一個(gè)10K電阻。上位機(jī)包括無線收發(fā)模塊PTR2000，MAX232，PC。下位機(jī)包括無線收發(fā)芯片PTR2000，AT89S52單片機(jī)，溫濕度傳感器SHT11，光照強(qiáng)度傳感器TSL2561。</p><p>　　圖2.1 傳感器節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　2.2.2工作原理</b>

29、</p><p>　　多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)，其中的節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)依照最近路線逐個(gè)傳遞到離監(jiān)測(cè)中心最近的傳感器節(jié)點(diǎn)，再從節(jié)點(diǎn)發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。由檢測(cè)中心的PC中Labview8.6軟件開發(fā)出的監(jiān)測(cè)界面顯示數(shù)據(jù)曲線圖。</p><p>　　監(jiān)測(cè)軟件界面圖 </p><p><b>　　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框

30、圖</b></p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1上位機(jī)系統(tǒng)</b></p><p>　　圖3.1 上位機(jī)系統(tǒng)框圖</p><p>　　Fig.3.1 Block diagram of the host system</p>

31、<p>　　上位機(jī)采用PTR2000，</p><p>　　PTR2000主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)[3]:</p><p>　　該器件將接收和發(fā)射合接為一體； 　　</p><p>　　工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段433MHZ； </p><p>　　采用FSK調(diào)制/解調(diào)，可直接進(jìn)入數(shù)據(jù)輸入/輸出，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合；

32、　　</p><p>　　采用DDS（直接數(shù)據(jù)合成）+PLL頻率合成技術(shù)，因而頻率穩(wěn)定性極好； 　　</p><p>　　靈敏度高達(dá)—105bBm; 　　</p><p>　　工作電壓低（2.7V），功耗小，接收待機(jī)狀態(tài)電流僅為8μA； 　　</p><p>　　具有兩個(gè)頻道，可滿足需要多信道工作的場(chǎng)合； 　　</p><

33、p>　　工作速率最高達(dá)20kbit/s(也可在較抵速率下工作，如9600bps); 　　</p><p>　　超小體積，約40×27×5mm; 　　</p><p>　　可直接與MCU的串口進(jìn)行連接（如8031），也可以通過MAX232與計(jì)算機(jī)接口，軟件編程非常方便； 　　</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)的DIR引腳間距更適合于趼、嵌入式設(shè)備；

34、　　</p><p>　　由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏的設(shè)計(jì)，因此使用時(shí)無需申請(qǐng)?jiān)S可證，開闊地時(shí)的使用距離最遠(yuǎn)可達(dá)1000米。</p><p><b>　　引腳排列及功能　　</b></p><p>　　PTR2000模板的引腳排列如圖1所示。各引腳的功能說明如下；</p><p>　　VCC（1腳）；下輸入端，電壓

35、范圍為2.7~5.25V； 　　</p><p>　　CS（2腳）：頻道選擇端。CS=0時(shí)，選擇工作頻道1， 即433.92MHz；CS=1時(shí)選擇工作頻道2，即434.33 MHz 　　</p><p>　　DI（3腳）：數(shù)據(jù)輸入端</p><p>　　DO（4腳）：數(shù)據(jù)輸出端； 　　 　　</p><p>　　PWR（5腳）：節(jié)能控制端。當(dāng)

36、PWR=1時(shí)，模塊處于正常工作狀態(tài)，PWR=0時(shí)，模塊處于待機(jī)微功耗狀態(tài)； 　</p><p>　　TXEN6腳）：發(fā)射/接收控制端。當(dāng)TXEN=1時(shí)，模塊為發(fā)射狀態(tài)；當(dāng)TXEN=0時(shí)，模塊被設(shè)置為接收狀態(tài)。 </p><p>　　GND（7腳）：電源地 　　　　　</p><p>　　PTR2000可與所有單片機(jī)（如80C31、2051、68HC08、PIC、Z8

37、等）配合使用，可直接接單片機(jī)的串口或I/O口，也可與計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行通訊，此時(shí)需要在中間簡(jiǎn)單地接在一個(gè)RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，如MAX232等。 </p><p><b>　　3.2下位機(jī)系統(tǒng)</b></p><p><b>　　下位機(jī)電路圖</b></p><p>　　3.2.1微處理器模塊</p><

38、;p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p><b

39、>　　主要性能：</b></p><p>　　與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容； 　　</p><p>　　8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器； 　　</p><p>　　1000次擦寫周期； 　　</p><p>　　全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz； 　　</p><p>　　三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器； 　

40、　</p><p>　　32個(gè)可編程I/O口線； 　　</p><p>　　三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； 　　</p><p><b>　　六個(gè)中斷源； 　　</b></p><p>　　全雙工UART串行通道； 　　</p><p>　　低功耗空閑和掉電模式； 　　</p><

41、p>　　掉電后中斷可喚醒； 　　</p><p>　　看門狗定時(shí)器； 　　</p><p><b>　　雙數(shù)據(jù)指針； 　　</b></p><p><b>　　掉電標(biāo)識(shí)符 。</b></p><p><b>　　引腳說明</b></p><p>　

42、　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(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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AT89S52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： 8

43、k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)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。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)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(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。

44、</p><p>　　P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏 輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，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不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。 　　</p><p&

45、gt;　　P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 　　</p><p>　　此外，P1.0和P1.1分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1

46、/T2EX）。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。 　　</p><p>　　引腳號(hào)第二功能： 　　</p><p>　　P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 　　</p><p>　　P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） 　　</p><p>　　P1.5 MOSI

47、（在系統(tǒng)編程用） 　　</p><p>　　P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用） 　　</p><p>　　P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用） 　　</p><p>　　P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)

48、，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR） 時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 　　</p><p>　　P3

49、口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)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。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。 　　 </p><p>　　端口引腳 第

50、二功能： 　　</p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口) 　　</p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口) 　　</p><p>　　P3.2 INTO(外中斷0) 　　</p><p>　　P3.3 INT1(外中斷1) 　　</p><p>　　P3.4 TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0) 　　</p&

51、gt;<p>　　P3.5 T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1) 　　</p><p>　　P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通) 　　</p><p>　　P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通) 　　</p><p>　　此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 　　</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器

52、工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 　　</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG

53、）。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。 　　</p><p>　　PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈

54、沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。 　　</p><p>　　EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是

55、該器件是使用12V編程電壓Vpp。 　　</p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 　　</p><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　3.2.2溫濕度傳感器SHT11</p><p>　　SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片。該芯片廣泛應(yīng)用

56、于暖通空調(diào)、汽車、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。共主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　◆高度集成，將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上；</p><p>　　◆提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡(jiǎn)單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高；</p><p>　　◆測(cè)量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置A／D轉(zhuǎn)換器(分辨率為8～12位，可以通過對(duì)芯

57、片內(nèi)部寄存器編程米選擇)；</p><p>　　◆測(cè)量精確度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能；</p><p>　　◆封裝尺寸超小(7.62 mm×5.08mm×2.5 mm)，測(cè)量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式；</p><p>　　◆高可靠性，采用CMOSens工藝，測(cè)量時(shí)可將感測(cè)頭完全浸于水

58、中。</p><p>　　2 SHT11的引腳功能</p><p>　　SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，接口非常簡(jiǎn)單，引腳名稱及排列順序如圖1所示。</p><p><b>　　各引腳的功能如下：</b></p><p>　　◇腳1和4--信號(hào)地和電源，其工作電壓范圍是2.4～5.5 V；&l

59、t;/p><p>　　◇腳2和腳3--二線串行數(shù)字接口，其中DA-TA為數(shù)據(jù)線，SCK為時(shí)鐘線；</p><p>　　◇腳5～8--未連接。</p><p>　　3 SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　溫濕度傳感器SHT11將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。該芯片包括一

60、個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個(gè)14位的A／D轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。SHT11在出廠前，都會(huì)在恒濕或恒溫環(huán)境巾進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在校準(zhǔn)寄存器中；在測(cè)量過程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來自傳感器的信號(hào)。此外，SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11的溫度升高5℃左右，

61、同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕(>95％RH)環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。加熱后SHT11溫度升高、相對(duì)濕度降低，較加熱前，測(cè)量值會(huì)略有差異。</p><p>　　微處理器是通過二線串行數(shù)字接口與SHT11進(jìn)行通信的。通信協(xié)議與通用的I2C總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器I／O口模擬該通信

62、時(shí)序。微處理器對(duì)SHT11的控制是通過5個(gè)5位命令代碼來實(shí)現(xiàn)的，命令代碼的含義如表1所列。 </p><p>　　4 SHT11應(yīng)用設(shè)計(jì) </p><p>　　微處理器采用二線串行數(shù)字接口和溫濕度傳感器芯片SHT11進(jìn)行通信，所以硬件接門設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單；然而，通信協(xié)議是芯片廠家自己定義的，所以在軟件設(shè)計(jì)中，需要用微處理器通用I／O口模擬通信協(xié)議。</p><p>&l

63、t;b>　　4.1 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　SHT11通過二線數(shù)字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡(jiǎn)單。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時(shí)鐘線SCK用于微處理器和SHT11之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對(duì)SCK最低頻率沒有要求；當(dāng)工作電壓高于4.5V時(shí)，SCK頻率最高為10 MHz，而當(dāng)工作電壓低于4.5 V時(shí)，SCK最高頻率則為1 MHz。硬

64、件連接如圖3所示。</p><p><b>　　4.2 軟件設(shè)計(jì) </b></p><p>　　圖5SHT11濕度測(cè)試時(shí)序圖</p><p>　　SHT11濕度測(cè)試時(shí)序如圖5所示。其中，陰影部分為SHT11控制總線。主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)命令，隨后發(fā)出一個(gè)后續(xù)8位命令碼，該命令碼包含3個(gè)地址位(芯片設(shè)定地址為000)和5個(gè)命令位；發(fā)送完該命令碼，將DAT

65、A總線設(shè)為輸入狀態(tài)等待SHT11的響應(yīng)；SHT11接收到上述地址和命令碼后，在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿，將DATA下拉為低電平作為從機(jī)的ACK；在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿之后，從機(jī)釋放DATA(恢復(fù)高電平)總線；釋放總線后，從機(jī)開始測(cè)量當(dāng)前濕度，測(cè)量結(jié)束后，再次將DATA總線拉為低電平；主機(jī)檢測(cè)到DATA總線被拉低后，得知濕度測(cè)量已經(jīng)結(jié)束，給出SCK時(shí)鐘信號(hào)；從機(jī)在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿，先輸出高字節(jié)數(shù)據(jù)；在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿，主機(jī)將DATA總線拉低作為ACK

66、信號(hào)。然后釋放總線DATA；在隨后8個(gè)SCK周期下降沿，從機(jī)發(fā)出低字節(jié)數(shù)據(jù)；接下來的SCK下降沿，主機(jī)再次將DATA總線拉低作為接收數(shù)據(jù)的ACK信號(hào)；最后8個(gè)SCK下降沿從機(jī)發(fā)出CRC校驗(yàn)數(shù)據(jù)，主機(jī)不予應(yīng)答(NACK)則表示測(cè)量結(jié)束。</p><p>　　由于微處理器通過二線串行數(shù)字接口訪問濕度傳感器SHT11，而訪問協(xié)議是芯片生產(chǎn)商白定義的，所以需要用通用I／O口模擬該通信協(xié)議。我們選用Atmel公司的微處理器

67、ATmega128。通過對(duì)I／O口寄存器的編程，該處理器的I／O口可以根據(jù)需要設(shè)置成輸入、輸出、高阻等狀態(tài)。這為模擬該通信協(xié)議提供了條件。在軟件實(shí)現(xiàn)過程巾，通過宏定義來實(shí)現(xiàn)I／O口狀態(tài)的改變。</p><p>　　3.2.3 光照傳感器TSL2561</p><p>　　1 TSL2561簡(jiǎn)介</p><p>　　TSL2561是TAOS公司推出的一種高速

68、、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片。該芯片可廣泛應(yīng)用于各類顯示屏的監(jiān)控，目的是在多變的光照條件下，使得顯示屏提供最好的顯示亮度并盡可能降低電源功耗；還能夠用于街道光照控制、安全照明等眾多場(chǎng)合。該芯片的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　◇ 可編程配置許可的光強(qiáng)度上下閾值，當(dāng)實(shí)際光照度超過該閾值時(shí)給出中斷信號(hào)；◇ 數(shù)字輸出符合標(biāo)準(zhǔn)的SMBus(TSL2560)和I2C(TSL2561)總線協(xié)議；

69、◇ 模擬增益和數(shù)字輸出時(shí)間可編程控制；◇ 1.25 mm×1.75 mm超小封裝，在低功耗模式下，功耗僅為0.75 mW；◇ 自動(dòng)抑制50 Hz/60 Hz的光照波動(dòng)。</p><p>　　2 TSL256x的引腳功能</p><p>　　TSL256x有2種封裝形式： 6LEAD CHIPSCALE和6LEAD TMB。封裝形式不同，相應(yīng)的光照度計(jì)算公式也不同。

70、圖1為這兩種封裝形式的引腳分布圖。</p><p>　　圖1 TSL256x封裝</p><p><b>　　各引腳的功能如下：</b></p><p>　　腳1和腳3： 分別是電源引腳和信號(hào)地。其工作電壓范圍是2.7～3.5V。腳2： 器件訪問地址選擇引腳。由于該引腳電平不同，該器件有3個(gè)不同的訪問地址。訪問地址和電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系如

71、表1所列。</p><p>　　表1 器件訪問地址和引腳2電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>　　腳4和腳6： I2C或SMBus總線的時(shí)鐘信號(hào)線和數(shù)據(jù)線。腳5： 中斷信號(hào)輸出引腳。當(dāng)光強(qiáng)度超過用戶編程配置的上或下閾值時(shí)，器件會(huì)輸出一個(gè)中斷信號(hào)。</p><p>　　3 TSL256x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　

72、　TSL256x是第二代周圍環(huán)境光強(qiáng)度傳感器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２所示。通道0和通道1是兩個(gè)光敏二極管，其中通道0對(duì)可見光和紅外線都敏感，而通道1僅對(duì)紅外線敏感。積分式A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)流過光敏二極管的電流進(jìn)行積分，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，在轉(zhuǎn)換結(jié)束后將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入芯片內(nèi)部通道0和通道1各自的寄存器中。當(dāng)一個(gè)積分周期完成之后，積分式A/D轉(zhuǎn)換器將自動(dòng)開始下一個(gè)積分轉(zhuǎn)換過程。微控制器和TSL2560可通過標(biāo)準(zhǔn)的SMBus( System Manageme

73、nt Bus) V1.1或V2.0實(shí)現(xiàn)，TSL2561則可通過I2C總線協(xié)議訪問。對(duì)TSL256x的控制是通過對(duì)其內(nèi)部的16個(gè)寄存器的讀寫來實(shí)現(xiàn)的，其地址如表2所列。</p><p>　　圖2 TSL256x內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　表2 TSL256x內(nèi)部寄存器地址及作用</p><p>　　4 TSL256x應(yīng)用設(shè)計(jì)<

74、;/p><p>　　TSL256x的訪問遵循標(biāo)準(zhǔn)的SMBus和I2C協(xié)議，這使得該芯片軟件和硬件設(shè)計(jì)變得很簡(jiǎn)單。這兩種協(xié)議的讀寫時(shí)序雖然很類似，但仍存在不同之處。下面僅以TSL2561芯片為例，說明TSL256x光強(qiáng)傳感器的實(shí)際應(yīng)用。</p><p><b>　　4.1 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　TSL2561能夠通過I2C總

75、線訪問，所以硬件接口電路很簡(jiǎn)單。假如所選用的微控制器帶有I2C總線控制器，則將該總線的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線直接和TSL2561的I2C總線的SCL和SDA分別相連；假如微控制器內(nèi)部沒有上拉電阻，則還需要再用2個(gè)上拉電阻接到總線上。假如微控制器不帶I2C總線控制器，則將TSL2561的I2C總線的SCL和SDA和普通I/O口連接即可；但編程時(shí)需要模擬I2C總線的時(shí)序來訪問TSL2561，INT引腳接微控制器的外部中斷。硬件連接如圖3所示。<

76、;/p><p>　　圖3 微控制器和TSL2561的硬件連接圖</p><p><b>　　4.2 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　微控制器能夠通過I2C總線協(xié)議對(duì)TSL2561進(jìn)行讀寫。寫數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)送器件地址，然后發(fā)送要寫的數(shù)據(jù)。TSL2561的寫操作過程如下： 先發(fā)送一組器件地址；然后寫命令碼，命令碼是指定接下來寫寄

77、存器的地址00h～0fh和寫寄存器的方式，是以字節(jié)、字或塊（幾個(gè)字）為單位進(jìn)行寫操作的；最后發(fā)送要寫的數(shù)據(jù)，根據(jù)前面命令碼規(guī)定寫寄存器的方式，能夠連續(xù)發(fā)送要寫的數(shù)據(jù)，內(nèi)部寫寄存器會(huì)自動(dòng)加1。對(duì)于I2C協(xié)議具體的讀寫時(shí)序，能夠參考相關(guān)資料，在此不再贅述。TSL2561的軟件設(shè)計(jì)流程如圖4所示。</p><p><b>　　圖4 軟件設(shè)計(jì)流程</b></p><p&

78、gt;<b>　　電源</b></p><p>　　用LM7805一塊，10K電阻一個(gè)，5號(hào)AA電池4節(jié)構(gòu)成+5V穩(wěn)壓電源。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p><b>　　LM7805簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　用lm78/lm79系列三

79、端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的lm78或lm79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如lm7806表示輸出電壓為正6V，lm7909表示輸出電壓為負(fù)9V。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。</p><p>　　LM7805內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p&g

80、t;<b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 編程思路及流程圖</p><p>　　PTR2000思路：</p><p>　　單片機(jī)開始需將無線數(shù)據(jù)傳輸模塊PTR2000設(shè)置處于接受狀態(tài)，通過串口中斷識(shí)別由PC用過無線信道傳輸來的指令，根據(jù)接受指令的內(nèi)容采集數(shù)據(jù)并啟動(dòng)發(fā)送。發(fā)送前需將PTR2000模塊設(shè)置為發(fā)射狀態(tài)，且等

81、待5ms才可發(fā)送，發(fā)送完畢后，向PC機(jī)端發(fā)送“發(fā)送結(jié)束指令”，并將PTR2000重設(shè)為接受狀態(tài)，下圖為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖。</p><p>　　基于單片機(jī)的PTR2000無線傳輸流程圖</p><p>　　ORG 0000H </p><p>　　AJMP START</p><p>　　ORG 0200H</p><

82、;p>　　START：SETB P1.0 ；PTR2000的Pin6置1</p><p>　　SETB P1.1 ；PTR2000的Pin7置1</p><p>　　MOV SP，#80H ；設(shè)置數(shù)據(jù)指針的位置</p><p>　　MOV SCON，#40H ；串口工作方式1

83、</p><p>　　MOV TMOD，#20H ；定時(shí)器工作方式1</p><p>　　MOV TL1，#OFDH ；設(shè)定波特率9600</p><p>　　MOV TH1，#OFDH</p><p>　　MOV PCON，#00H</p><p>　　SETB TR1

84、 ；開啟定時(shí)器1</p><p>　　MOV DPH，#50H ；指針指向數(shù)據(jù)塊</p><p>　　MOV DPL，#00H</p><p>　　VIN： MOV Rl，#LEN1 ；發(fā)送VIN碼</p><p>　　ACALL TXSUB</p><p>　　USER

85、： MOVE R1, #LEN2 ；發(fā)送用戶名稱</p><p>　　ACALL TXSUB </p><p>　　COUNT： MOV RA，#LEN3 ；發(fā)送用戶水電氣數(shù)據(jù)</p><p>　　ACALL TXSUB</p><p>　　CLR Pl.0 ；將PTR200

86、0置接收狀態(tài)</p><p>　　CLR Pl.l ；將PTR2000置待機(jī)狀態(tài)</p><p>　　ORG 0400H</p><p>　　TXSUB： PUSH ACC ；保護(hù)ACC</p><p>　　PUSH PSW ；保護(hù)PSW</p&

87、gt;<p>　　CLR Tl ；清Tl</p><p>　　TXDD： CLR A</p><p>　　MOVC A， @A+DPTR ；從數(shù)據(jù)塊中取數(shù)</p><p>　　MOV SUBF，A ；從串口發(fā)送</p><p>　　JNB Tl，$

88、 ；等待發(fā)送完</p><p>　　CLR Tl</p><p>　　INC DPTR ；取下一個(gè)數(shù)</p><p>　　DJNT RI，TXDD ；數(shù)據(jù)為發(fā)送完，繼續(xù)</p><p>　　POP PSW ；彈出PSW</p&

89、gt;<p>　　POP ACC ；彈出ACC</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　()RG 0500H ；數(shù)據(jù)塊</p><p>　　DVIN： DB‘1234567890’</p><p>　　IEN1

90、DATA10</p><p>　　USER： DB‘ABDEFG’</p><p>　　LEN2 DATA 7</p><p>　　DCOUNT：DB‘8740 3365 4200’</p><p>　　LEN3 DATA 12</p><p><b>　　SHT11思路：</b>

91、</p><p>　　微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口SCK和DATA，其中SCK為時(shí)鐘線，DATA為數(shù)據(jù)線。該二線串行通信協(xié)議和I2C協(xié)議是不兼容的。在程序開始，微處理器需要用一組"啟動(dòng)傳輸"時(shí)序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?dòng)，如圖4所示。當(dāng)SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA翻轉(zhuǎn)為低電平；緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后又變?yōu)楦唠娖剑辉赟CK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。</p>

92、;<p>　　#ifndef __SHT11_H__</p><p>　　#define __SHT11_H__</p><p>　　/*************************</p><p><b>　　SHT11相關(guān)命令</b></p><p>　　**********************

93、****/</p><p>　　#define TEM_TEST 0x03//溫度檢測(cè)命令</p><p>　　#define HUM_TEST 0x05//濕度檢測(cè)命令</p><p>　　#define REG_READ 0x07//讀寄存器</p><p>　　#define REG_WRITE 0x06//寫寄存器

94、</p><p>　　#define FUNCTION_SET0x01//設(shè)置SHT11的工作精度為8位/濕度 12位溫度</p><p>　　/**************************</p><p><b>　　SHT11端口定義</b></p><p>　　**********************

95、*****/</p><p>　　sbit SHT11_DATA=P2^0;</p><p>　　sbit SHT11_SCK=P2^2;</p><p>　　uchar flag_tempeture=0; //顯示溫度位置的標(biāo)志</p><p>　　uchar flag_humidity=0; //顯示濕度位置的標(biāo)志</p>

96、<p>　　uchar code str1[]={ 0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00};//溫度圖標(biāo)</p><p>　　uchar code str6_sht11[]="%RH "; </p><p>　　uchar code str4_sht11[]="humi=";</p&g

97、t;<p>　　uchar code str2_sht11[]="temp=";</p><p>　　uchar code str7_sht11[]=" ";//清除沒不要的顯示</p><p>　　/***************************</p><p>　　函數(shù)名稱:Delay()<

98、;/p><p>　　函數(shù)功能:SHT11內(nèi)部延時(shí)</p><p>　　****************************/</p><p>　　void Delay()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　;</b></p>&

99、lt;p><b>　　;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************</p><p>　　函數(shù)名稱:Delay_Ms()</p><p>　　函數(shù)功能:SHT11檢測(cè)等待延時(shí)</p><p&g

100、t;　　函數(shù)說明:11ms/55ms/210ms 分別對(duì)應(yīng)8位/12位/14位 測(cè)量結(jié)果</p><p>　　對(duì)應(yīng)的形參為N 則延時(shí)Nms</p><p>　　****************************/</p><p>　　void Delay_Ms(uint ms)</p><p><b>　　{</b>

101、;</p><p><b>　　uint i,j;</b></p><p>　　for(i=ms;i>0;i--)</p><p>　　for(j=112;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*************

102、*************</p><p>　　函數(shù)功能:SHT11啟動(dòng)時(shí)序</p><p>　　***************************/</p><p>　　void SHT11_Start()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SHT11_SCK=1;

103、</p><p>　　SHT11_DATA=1;</p><p><b>　　Delay();</b></p><p>　　SHT11_DATA=0;</p><p><b>　　Delay();</b></p><p>　　SHT11_SCK=0;</p>&

104、lt;p><b>　　Delay();</b></p><p>　　SHT11_SCK=1;</p><p><b>　　Delay();</b></p><p>　　SHT11_DATA=1;</p><p><b>　　}</b></p><p&g

105、t;　　/******************************</p><p>　　函數(shù)名稱：SHT11_Sendbyte(uchar dat)</p><p>　　函數(shù)功能: 向SHT11發(fā)送8bite數(shù)據(jù)</p><p>　　******************************/</p><p>　　void SHT11_

106、Sendbyte(uchar dat)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　SHT11_SCK=0;</p><p><b>　　Delay();</b></p><p>　　

107、for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(dat&0x80)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SHT11_DATA=1;</p><p><b>　　Delay();

108、</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　SHT11_DATA=0;</p><p><b>　　Delay();&l

109、t;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　dat=dat<<1;</p><p>　　SHT11_SCK=1;</p><p><b>　　Delay();</b></p><p>　　SHT11_SCK=0;</p>

110、;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*********************************</p><p>　　函數(shù)名稱SHT11_Answer()：</p><p>　　函數(shù)功能:檢測(cè)SHT11的響應(yīng)信號(hào)(在第九

111、個(gè)時(shí)鐘周期)</p><p>　　***********************************/</p><p>　　void SHT11_Answer()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SHT11_SCK=1;</p><p><b>　　Del

112、ay();</b></p><p>　　while(SHT11_DATA==1);</p><p>　　SHT11_SCK=0;</p><p>　　SHT11_DATA=1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***********************

113、*************</p><p>　　函數(shù)名稱：SHT11_Test_Finish()</p><p>　　函數(shù)功能:檢測(cè)SHT11溫濕度檢測(cè)是否完畢</p><p>　　*************************************/</p><p>　　void SHT11_Test_Finish()</p&g

114、t;<p><b>　　{</b></p><p>　　while(SHT11_DATA==1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/************************************</p><p>　　函數(shù)名稱：SHT11_Rece

115、ivebyte()</p><p>　　函數(shù)功能:從SHT11接收8bite數(shù)據(jù)</p><p>　　*************************************/</p><p>　　uchar SHT11_Receivebyte() </p><p><b>　　{</b></p><

116、;p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　uchar dat;</p><p>　　SHT11_SCK=0;</p><p><b>　　Delay();</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><

117、b>　　{</b></p><p>　　SHT11_SCK=1;</p><p><b>　　Delay();</b></p><p>　　dat=dat<<1;</p><p>　　if(SHT11_DATA)</p><p><b>　　{</b