【正文】 ........................................2 本文主要工作 ....................................................................................................3 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 ...............................................................................................................4 系統(tǒng)概述 ............................................................................................................4 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) .................................................................................4 無線通信系統(tǒng) .........................................................................................5 系統(tǒng)相關(guān)器件的選型 ........................................................................................5 MCU 的選擇 ...........................................................................................5 溫度傳感器的選擇 .................................................................................5 無線方式及射頻芯片的選擇 .................................................................6 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ...............................................................................................................7 MCU 及功能模塊 ..............................................................................................7 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 .............................................................................8 DS18B20 的性能特點 ............................................................................8 DS18B20 的測溫原理 ............................................................................9 MSP430F449 與 DS18B20 的連接 ..................................................................10 鍵盤及報警模塊 ..............................................................................................11 單片射頻收發(fā)芯片 nRF905...........................................................................11 nRF905 的介紹 ......................................................................................11 nRF905 的工作模式 .............................................................................12 nRF905 的接口電路 .............................................................................13 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .............................................................................................................14 采集功能軟件設(shè)計 ............... ..........................................................................14 系統(tǒng)資源配置 .......................................................................................14 系統(tǒng)軟件分析及模塊設(shè)計 ...................................................................14 nRF905 的 SPI 接口 ......................................................................................15 nRF905 的配置及收發(fā)流程 ............................................................................16 通信協(xié)議 ..........................................................................................................18 5 結(jié)論 .............................................................................................................................20 開發(fā)工具與環(huán)境 ..............................................................................................20 測試中注意問題 ..............................................................................................20 結(jié)論及展望 ......................................................................................................21 參考文獻 ................................................................................................................... .....22 致 謝 .................................................................... ..........................................................23 附 錄 ...............................................................................................................................24 1 1 緒 論 引言 人類的日常生活、生產(chǎn)活動和科學(xué)實驗都離不開測試和信息采集。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，控制器一般由微處理器、計算機承擔(dān)，是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，它對整個系統(tǒng)進行控制，完成對數(shù)據(jù)的采集，并對采集數(shù)據(jù)進行處理。 在日常生活、生產(chǎn)活動中，環(huán)境中的溫度指標在許多場合中都是重要的參數(shù)，需要對其進行采集和控制。 溫度數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)需要從對現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)的有效獲取開始，采用溫度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的有效采集及簡單處理。原始的溫度測控系統(tǒng)一般是將所測得的溫度數(shù)據(jù)通過有線的方式傳輸?shù)奖O(jiān)測房或上位 PC 機，這樣的有線傳輸方式雖然在傳輸速度和運行可靠溫度性方面有一定的優(yōu)勢，但其也存在不便的地方，如在環(huán)境比較惡劣或較偏遠的地方，通過有線布線 2 就顯得尤為困難，而在溫室、糧倉、及大棚等較擴散和時常變更測試位置的地方，有線布線也會顯得比較麻煩。本文采用由無線射頻收發(fā)芯片與 MCU 組成的無線通信模塊進行溫度數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)采集是現(xiàn)代檢測技術(shù)的基礎(chǔ)，同時也是自動化測試中重要的組成部分，它為測試系統(tǒng)提供可供分析的數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^ SAB 總線 (Signatec Auxiliary Bus)以 250MB/s 的速率向其它處理、回放或存儲器件傳輸數(shù)據(jù)； AL51G 基于 PCI 總線，采樣率為 1GS/s8b，其存儲深度為 64M、 256M、 1000M 可選；AD1250DMA 也是基于 PCI 總線，采樣率為 1． 25GS/s8b，存儲深度為 8GB，在 66MHz 和 64b 數(shù)據(jù)寬度下， PCI 總線 DMA 模式向主機傳輸數(shù)據(jù)速率可達 320MB/s。四川拓普數(shù)字設(shè)備有限公司的 PCI10016 具有 4 通道模擬量輸入，具有 16 位的 A/D，最高采樣率 100Ksps。 本文主要工作 本文主要工作分為硬件設(shè)計和軟件編程兩部分。 論文主要從以下方面對系統(tǒng)進行闡述： 第一章：緒論。 第三章：溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計。 第五章：系統(tǒng)調(diào)試及分析。系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖如圖 所示。 MCU 在系統(tǒng)中具有非常重要的作用 ，它讀取溫度傳感器所采集到的信號，在經(jīng)過簡單處理后在顯示部分中將其顯示，并將其通過無線模塊發(fā)送到上位機中；而且通過 MCU 控制報警模塊對超過上下限溫度時進行報警。 圖 溫度數(shù)據(jù)接收及發(fā)送的框圖 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 1 無線模塊 1 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 2 無線模塊 2 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) n 無線模塊 n 無線通信系統(tǒng) 無線通信系統(tǒng)是聯(lián)系溫度數(shù)據(jù)采集端和上位機的紐帶。 系統(tǒng)相關(guān)器件的選型 根據(jù)以上系統(tǒng)設(shè)計的要求來選擇符合要求的器件類型。 針對各種不同應(yīng)用場合，各大公司都推出了增強型單片機，如 AVR 系列、Philips 的 PCF80C51 系列等，這些增強型單片機大多處理速度都比較快、嵌入了多種實用的功能模塊及接口、內(nèi)部包 含有大容量的存儲存。 6 溫度傳感器的選擇 溫度是一種常見的基礎(chǔ)物理量，我們的生產(chǎn)生活無不與之有密切的關(guān)系。本文主要研究針對溫室、蔬菜大棚的溫度數(shù)據(jù)采集，需要的測量范圍為 10～ 50℃，精度在 ～ 1℃即可。通信模塊一般包含簡 單的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議或使用簡單的加密協(xié)議，只需根據(jù)命令字進行操作即可實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸功能。 表 幾種常見射頻收發(fā)芯片比較 由表所 列性能特點相比較可以看出，在工作發(fā)送接收電流方面， Nordic 公司的 n