【正文】 圖 節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖 溫濕度結(jié)果圖 首先 SHT11 采集進(jìn)來的數(shù)據(jù)通過 NRF905 發(fā)送給基站，基站再通過串口，將采集溫濕度的數(shù)據(jù)在串口助手里（ 在串口調(diào)試之前先設(shè)置好串口 COM1 打開，波特率 9600 kbps，無奇偶校驗(yàn)， 8 數(shù)據(jù)位， 1 停止位 ）顯示，最終結(jié)果如下圖 所示： 32 圖 串口輸出的溫濕度數(shù)據(jù) 33 6 結(jié)束語 通過這次比較完整的 基于 NRF905 的 室內(nèi)無線溫濕度監(jiān)控 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論 知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)。串口調(diào)試用串口調(diào)試助手進(jìn)行調(diào)試，軟件調(diào)試用萬利公司的MedWin 軟件編寫調(diào)試。其中，陰影部分為 SHT11 控制總線。當(dāng)微處理器接到 AM引腳的信號(hào)之后， 其就知道 RF905 正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓 RF905 繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個(gè)工作模式。 注意： ShockBurstTM 工作模式保證，一旦發(fā) 送數(shù)據(jù)的過程開始，無論 TRX_EN 和 TX_EN 引腳是高或低，發(fā)送過程都會(huì)被處理完。當(dāng)基站接收到所有的節(jié)點(diǎn)溫濕度數(shù)據(jù)時(shí)，基站則將所有節(jié)點(diǎn)的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和匯總，如果節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)里面有超過預(yù)警值的，基站就將超過預(yù)警值的節(jié)點(diǎn)編號(hào)以及該節(jié)點(diǎn)的溫濕度數(shù)據(jù)以短信的形式發(fā)送給用戶，如果各個(gè)節(jié)點(diǎn)溫濕度 都正常，則不給用戶發(fā)送短信。發(fā)送完成后，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測量時(shí)間延時(shí)，延時(shí)完成后則返回系統(tǒng)初始化。 25 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 節(jié)點(diǎn)程序流程 節(jié)點(diǎn)程序流程圖如下圖 所示。 圖 SHT11 電路 由于 SHT11 是屬于直插式溫濕度傳感器，并且采集進(jìn)來的溫濕度數(shù)據(jù)能自動(dòng)轉(zhuǎn) 化為數(shù)字信號(hào)，因此在 sht11的電路設(shè)計(jì)中只需要做一個(gè) 4 腳的排針，不需要 A/D 電路就可以直接將溫濕度數(shù)據(jù)通過 PD2 和 PB4 傳輸給單片機(jī)（ PD2 是連接 SHT11 的 SCK 管腳， PB4 是連接 SHT11 的 DATA管腳），另外 SHT11 的工作電壓在 ~，因此節(jié)點(diǎn)里的 壓能保證 SHT11 正常工作。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)。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。 STC89LE516 外圍電路 設(shè)計(jì) STC89LE516RD 外圍電路設(shè)計(jì)如圖 所示 22 圖 STC89LE516RD外圍電路設(shè)計(jì) STC89LE516RD單片機(jī)的工作電壓在 。 如圖 ， NRF905 模塊需要 電源，因此我們用 AMS1117 芯片，轉(zhuǎn)化成 的直流電源。 單片機(jī)和計(jì)算機(jī) RS232 接口電路如下圖 所示 ： 圖 串口電路 圖中的 C1 C1 C C11 是電荷泵升壓及電壓反轉(zhuǎn)部分電路，產(chǎn)生 V+、 V電源供RS232 電平轉(zhuǎn)換使用， C12 是 VCC 對(duì)地去耦電容，其值為 ，五個(gè)電容安裝時(shí)必須盡量靠近 MAX232 芯片引腳，以提高抗干擾能力。因此，單片機(jī)系統(tǒng)要和電腦的 RS232 接口進(jìn)行通信，就必須把單片機(jī)的信號(hào)電平（ TTL 電平）轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)的 RS232C 電平，或者把計(jì)算機(jī)的 RS232C 電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的 TTL 電平，通信時(shí)候必須對(duì)兩種電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證傳輸?shù)碾娖皆?177。現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)上的串行通信端口（ RS232）是標(biāo)準(zhǔn)配置端口，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)上一般都有 1～ 2個(gè)標(biāo)準(zhǔn) RS232C 串口，即通道 COM1 和 COM2。這時(shí)， A站在發(fā)送的同時(shí)也可以接收， B 站亦同。 （ 3）數(shù)據(jù)傳送方式 根據(jù)數(shù)據(jù)傳送方向的不同有以下三種方式 如圖 所示 ： 17 （ a）單工方式 （ b）半雙工方式 （ c）全雙工方式 圖 串口數(shù)據(jù)傳輸方式 ① 單工方式：只允許數(shù)據(jù)按照一個(gè)固定的方向傳送，即一方只能作為發(fā)送站，另一方只能作為接收站。 （ 1）異步通信及其協(xié)議 異步通信以一個(gè)字符為傳輸單位，通信中兩個(gè)字符間的時(shí)間間隔是不固定的，然而在同一個(gè)字符中的兩個(gè)相鄰代碼間的時(shí)間間隔是固定的。 特點(diǎn)：傳輸速度快，適用于短距離通信。 SPI 接口由 CSN、 SCK、 MOSI 以及 MISO 組成。本身 NRF905 芯片是 32 管腳，但是實(shí)際需要的只有 14 管腳，所以在考慮到整體電路的方便性和實(shí)用性，在實(shí)際電路中結(jié)合 NRF905 模塊各個(gè)腳功能只需設(shè)計(jì)成 14管腳的插口。 NRF905 芯片由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體振蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。 TC35i上的 CCIN 與 CCVCC 相連，這種連接方式是由 SIM 卡閱讀器決定的。 14 圖 TC35i外圍電路 TC35i 的 18 腳 RXD 和單片機(jī)的 RXD 第 10 腳連接， TC35i 的 19 腳 TXD 和單片機(jī)的TXD 第 11 腳連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入 /輸出。 TC35i的主要特性與技術(shù)指標(biāo)包括以下幾點(diǎn) ： (1)頻帶 ： 雙頻 EGSM900 和 GSM1800( GSM Phone 2 + )； (2)支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真； (3)高集成度 (36mm)； (4)重量 ： 18g； (5)電源電壓 ： 單一電壓 ～ ； (6)波特率 ： 可選波特率 300bps～ 115kbps,自動(dòng)波特率 ～ 115kbps； (7)電流消耗 ： 空閑模式小于 ,語音模式平均 300mA,峰值 ,掉電模式（ Power down) 100μA； (8)溫度范圍 :正常操作 20～ +55℃ ,存放 30～ +85℃ ； (9)SIM 電壓 ： 3V/； TC35i共有 40 個(gè)引腳 ,通過一個(gè) ZIF( Zero Insertion Force) 連接器引出 [7]。 13 西門子 TC35i 模塊介紹 及外圍電路設(shè)計(jì) 目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的 GSM模塊有很多，而且這些模塊的功能、用法差別不大。為了方便用戶進(jìn)行編程和驗(yàn)證，STC89LE516 內(nèi)含的 存儲(chǔ)器 允許電編程和電讀寫 ，通過串口進(jìn)行燒寫程序 。系統(tǒng)硬件原理 框圖如下 ： 基站硬件原理框圖 單 片 機(jī)S T C 8 9 L E 5 1 6 R DT C 3 5 i 模 塊串 口N R F 9 0 5 模 塊手 機(jī)上 位 機(jī) 圖 基站硬件原理框圖 節(jié)點(diǎn)硬件原理框圖 N R F 9 0 5 模 塊單 片 機(jī)S T C 8 9 L E 5 1 6 R DS H T 1 1 芯 片 圖 節(jié)點(diǎn)硬件原理框圖 12 基站電路硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī) STC89LE516 結(jié)構(gòu)概述 及外圍電路設(shè)計(jì) STC89LE516 是具有帶 ISP 功能的 Flash EPROM的 低 功耗微控制器。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊市場上也是比較多的，其中 NRF905配置簡單，并且功耗低，傳輸距離相對(duì)較遠(yuǎn)，所以無線射頻傳輸模塊采用基于 NRF905的無線射頻模塊。溫濕度傳感器能對(duì)節(jié)點(diǎn)周圍的環(huán)境進(jìn)行高精度的溫濕 度測量。其功能是通過溫濕度傳感器進(jìn)行溫濕度信息的采集，再通過無線傳輸模塊將采集進(jìn)來的溫濕度信息發(fā)送給基站。無線射頻模塊是近距離通信模塊，通過單片機(jī)的控制與其他節(jié)點(diǎn)通信。主要功能是是實(shí)現(xiàn)與用戶短信通信，與節(jié)點(diǎn)通信，與上位機(jī)的通信，是系統(tǒng)數(shù) 據(jù)的處理中心。 9 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) 思路 根據(jù)圖 圖，這個(gè)系統(tǒng)主要包含兩大模塊：基站和節(jié)點(diǎn)。 WiMAX 的技術(shù)起點(diǎn)較高，采用了代表未來通信技術(shù)發(fā)展方向的OFDM/OFDMA、 AAS、 MIMO等先進(jìn)技術(shù)，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展， WiMAX 逐步實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動(dòng)化，而 3G 則實(shí)現(xiàn)移動(dòng)業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會(huì)越來越高。 WiMax（ 全球微波互聯(lián)接入 ）技術(shù) WiMAX 全稱為 Worldwide Interoperability for Microwave Access,即全球微波互聯(lián)接入。在國外，射頻識(shí)別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。射頻技術(shù)（ RFID） 相對(duì)于傳統(tǒng)的磁卡及 IC卡技術(shù)具有非接觸、閱讀速度快、無磨損等特點(diǎn)。 無線局域網(wǎng)技術(shù) WLAN（ Wi－ Fi），其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為 ，可實(shí)現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。 相對(duì)第一代模擬制式手機(jī) (1G)和第二代 GSM、CDMA等數(shù)字手機(jī) (2G)，第三代手機(jī)（ 3G）一般地講，是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。 GSM 及其他技術(shù)是無線移動(dòng)通信的演進(jìn)，無線移動(dòng)通信包括高速電路交換數(shù)據(jù)、通用無線分組系統(tǒng)、基于 GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)增強(qiáng)型移動(dòng)通信技術(shù)以及通用移動(dòng)通信服務(wù)。 GSM 系統(tǒng)有幾項(xiàng)重要特點(diǎn)：防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò)容量大、手機(jī)號(hào)碼資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機(jī)耗電量低。 GSM 使用的是時(shí)分多址的變體，并且它是目前三種數(shù)字無線電話技術(shù)（ TDMA、 GSM 和 CDMA）中使用最為廣泛的一種。我國于 20 世紀(jì) 90 年代初引進(jìn)采用此項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此前一直是采用蜂窩模擬移動(dòng)技術(shù)，即第一代 GSM 技術(shù)（ 2021 年 12 月 31 日我國關(guān)閉了模擬移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）。 最后，基站將所有節(jié)點(diǎn)接收到的溫濕度數(shù)據(jù)匯總，通過手機(jī)模塊以短信的方式發(fā)送給用戶或者通過串口將數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)?；局饕ㄟ^低功耗的射頻收發(fā)模塊與節(jié)點(diǎn)通信，接收來自各個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的溫濕度數(shù)據(jù)包，通過手機(jī)模塊與用戶手機(jī)短信通信，通過串口與 PC機(jī)的通信。雖然如此，但是無線通信技術(shù)仍然有巨大的發(fā)展和應(yīng)用空間，未來的用戶也能通過這個(gè)技術(shù)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提出更高的要求，實(shí)現(xiàn)更多的業(yè)務(wù)。國產(chǎn)移動(dòng)通信設(shè)備 —交換系統(tǒng)、基站和手機(jī)等都已經(jīng)投入 應(yīng)用 ，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的開發(fā)和研究也正與世界同步。這主要是因?yàn)?GSM系統(tǒng)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面均比 tacs系統(tǒng)有較大的優(yōu)勢，更重要的是我國在 GSM運(yùn)營領(lǐng)域引入了競爭機(jī)制，促進(jìn)了 GSM網(wǎng)的發(fā)展。 1994年底，廣東又首先開通了 GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，至 1995年，全國已 15個(gè)省、市也相繼開通了 GSM移動(dòng)通信網(wǎng)。移動(dòng)通信開始興起，其全球標(biāo)準(zhǔn)化及相應(yīng)融合工作與樣機(jī)研制和現(xiàn)場試驗(yàn)工作在 快速推進(jìn)，包括從第二代至第三代移動(dòng)通信的平滑過渡問題在內(nèi)。 第二階段為 50 年代到 60 年代， 此時(shí)頻段擴(kuò)展至 UHF450MHZ，器件技術(shù)已向半導(dǎo)體過渡，大都為移動(dòng)環(huán)境中的專用系統(tǒng)，并解決了移動(dòng)電話與公用電話網(wǎng)的接續(xù)問題。 80年代中期 以來，隨著頻率選擇性色散衰落對(duì)數(shù)字微波傳輸中斷影響的發(fā)現(xiàn)及一系列自適應(yīng)衰落對(duì)抗技術(shù)與高狀態(tài)調(diào)制與檢測技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)字微波傳輸產(chǎn)生了一個(gè)革命性變化。在無線通信初期，受技術(shù)條件的限制，人們大量使用長波及中波進(jìn)行通信。人之間的對(duì)話是通信，用手勢表達(dá)情緒也可算是通信。不論是在國際還是在國內(nèi)都是如此。 在這種環(huán)境下，進(jìn)一步研究無線技術(shù)，顯然是很有意義的。 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，為保證各項(xiàng)工作在某恒定的溫度和濕度范圍內(nèi)安全進(jìn)行，對(duì)溫濕度的測量及控制具有極其重要的意義。這些人包括大學(xué)教授、倉庫管理員、護(hù)士、商店負(fù)責(zé)人、辦公室經(jīng)理和卡車司機(jī)。 在信息和知識(shí)已成為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略資源和基本要素的時(shí)代中，人們更加需要隨時(shí)隨地獲取信息，原來點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的固定電話通信方式已遠(yuǎn)不能滿足需求了。 本系統(tǒng)在 實(shí)際應(yīng) 用中具有一定的可行性，可以應(yīng)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等很多領(lǐng)域，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。 著重介紹 TC35i模塊、NRF905 模塊、單片機(jī) STC89LE516RD 芯片、串口、電源等電路原理圖。如有抄襲或其它違反知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況，本人愿接受學(xué)校處分。凡涉及他人觀點(diǎn)和材料，均依據(jù)著作規(guī)范作了注釋。其次，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，比較和分析的不同公司各類芯片，實(shí)現(xiàn)由 STC公司單片機(jī)芯片STC89LE516RD、西門子公司 TC35iGSM 模塊、 NORDIC 公司的 NRF905 模塊，瑞士Ssirion公司 sht11溫濕度傳感器等組成的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)。 該系統(tǒng)體 積小、功耗低、電路簡單，可以方便安裝和實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。在家中，使用便利的無繩電話；出門在外，使用手機(jī)和遠(yuǎn)方的親人通話，發(fā)短信；開車， GPS系統(tǒng)為我們導(dǎo)航指路；工作，使用無 線網(wǎng)卡可以隨時(shí)隨地進(jìn)行網(wǎng)上辦公，等等。如今每一天大約有 15 萬人成為新的無線用戶，全球范圍內(nèi)的無線用戶數(shù)量目前已經(jīng)超過 2億。嵌入式的無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)正在向我們走來，以無線片上系統(tǒng)為核心的低功耗、小體積、低價(jià)格嵌入式無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)近年來得到了迅速地發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生出無數(shù)的新應(yīng)用和新市場。如果采用有線傳輸方式將傳感器與主控機(jī)相連必然使系統(tǒng)布線復(fù)雜、成本增加、故障率高且難以維修，而價(jià)格低廉、體積小、功耗低、性能穩(wěn)定、傳輸距離長的無線通信芯片的出現(xiàn)，使無線溫濕度監(jiān)測成為可能 [1]。 2 無線 通信 技術(shù) 的 論 述 通信技術(shù)和通信產(chǎn)業(yè) 20世紀(jì) 80年代以來發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。從這個(gè)意義上來說，通信在遠(yuǎn)古的時(shí)代就已存在。 1897年，馬克尼使用