【正文】 ......................................................................................... 21 1 1 緒論 隨著網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的高速發(fā)展 , 使人們對無線通信的需求越來越高。數(shù)據(jù)需要多次重復(fù)輸入，不能充分利用數(shù)據(jù)庫；同時系統(tǒng)不能滿足現(xiàn)場對數(shù)據(jù)遠程傳輸、瀏覽、回放 (圖形或文本 )的需要；發(fā)送端在遠傳過程中相當(dāng)于服務(wù)器，但目前發(fā)送端服務(wù)器的管理功能相對比較薄弱。為此，需要設(shè)計相應(yīng)的接口系統(tǒng)，控制這些射頻芯片工作，完成可靠穩(wěn)定的無線數(shù)據(jù)通信在各種各樣的測控系統(tǒng)中，傳感器所測得的信號通常使 2 用導(dǎo)線傳輸。因此，無線傳輸是一種有效數(shù)據(jù)傳輸方式。 3 整體電路方框圖 本系統(tǒng)采用點對多點的形式，由下位機、上位機組成。由于上位機的電路圖與下位機電路圖有多處相似，故本設(shè)計只介紹下位機的具體電路及工作過程。 1 2 3 4 ABCD4321DCBAT i t leN u m b e r R e v i si o nS i z eBD a t e : 2 9 M a y 2 0 0 8 S h e e t o f F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \E X A M P L E S \B A C K U P ~ 2 2 . D D BD r a w n B y :C33 0 p FC43 0 p FY212MHZ 圖 3 時鐘發(fā)生器 89C51 無線收發(fā)模塊 顯示模塊 鍵盤 DS18B20 溫度采集 鍵盤 晶振 電源電路 LED 數(shù)碼顯示 單片機 89C51 LED 驅(qū)動 nRF905 無線 收發(fā)模塊 復(fù)位電路 看門狗電路 圖 2 上位機系統(tǒng)框圖 圖 1 下位機系統(tǒng)框圖 4 復(fù)位電路 RST 引腳是復(fù)位輸入端。如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到來自單片機或其他 CPU 的觸發(fā)信號，則系統(tǒng)會強制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時仍能夠維持正常的工作狀態(tài)。在 X5045 內(nèi)部的一個控制寄存器中有 2 位可編程位，決定了定時時間的長短，微處理器可以通過指令來改變這 2 個位，從而改變看門狗定時時間的長短。 (4) CLK：時鐘脈沖輸入端，在脈沖的上升沿實現(xiàn)移位。其測溫范圍 － 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測溫分辨率 ℃ 。它主要由 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH、 TL 和配置寄存器組成。首先用DS18B20 提供的讀暫存寄存器指令（ BEH），讀出以 ℃ 為分辨率的溫度測量結(jié)果，然 后切去測量結(jié)果中的最低有效位（ LSB），得到所測實際溫度整數(shù)部分 T整數(shù)，然后再用 BEH 指令讀取計數(shù)器 1 的計數(shù)剩余值 M 剩余和每度計數(shù)值 M每度，考慮到 DS18B20 測量溫度的整數(shù)部分是以 ℃ 、 ℃ 為進位界限的關(guān)系，實際溫度 T 可用下式計算得到： T 實際 =（ T 整數(shù) ℃ ） +（ M 每度 M 剩余 ） /M 每度 斜率累加器 預(yù)置 低溫度系數(shù)晶振 高溫度系數(shù)晶振 比較 計數(shù)器 1 =0 計數(shù)器 2 =0 預(yù)置 溫度寄存器 加 1 LSB 置位 /清除 圖 10 DS18B20測溫原理 9 表 1 暫存器的對應(yīng)值 nRF905 收發(fā)模塊 此部分是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，收發(fā)模塊采用 nRF905 無線收發(fā)芯片。 它是 GMSK 調(diào)制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合。nRF905 的工作模式由 TRXCE、 TXEN 和 PWRUP 三個引腳決定，詳見表 2。 表 2 nRF905 的工作模式 PWR_UP TRX_CE TX_ EN 工作模式 0 —— —— 關(guān)機模式 1 0 —— 空閑模式 1 1 0 接收模式 1 1 1 發(fā)送模式 數(shù)據(jù)發(fā)送 典型 nRF905 的發(fā)送流程分以下幾步 ： (1)當(dāng) MCU有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，通過 SPI 接口，按時序把接收機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給 nRF905， SPI 接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定 。當(dāng)正在接收一個數(shù)據(jù)包時， TRXCE 或 TXCE 引腳的狀態(tài)發(fā)生改變， nRF905 立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。主機首先發(fā)一復(fù)位脈沖，使信號線上所有的 DS18B20 芯片都被復(fù)位，接著發(fā)送 ROM 操作命令，使序列號編碼匹配的 DS18B20 被激活，準(zhǔn)備接收下面的內(nèi)存訪問命令。復(fù)制暫存存儲器 （ 48H） ,溫度變（ 44H）、重新調(diào)出 EERAM（ B8H）和讀電源供電方式 (B4H)命令。 14 圖 14 工作流程 圖 N i=i+1 Y N 開始 初始化 DS18B20 發(fā)搜索 ROM 命令 讀在線 DSI8B20 序列號 存在一個DS18B20？ 初始化 DS18B20 發(fā)跳過 ROM 命 令 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令 等待 2μs i=1 初始化 DS18B20 發(fā)匹配 ROM 命令 發(fā)一 個 DSI8B20 序列號 讀存儲器 讀 匹配 DSI8B20 溫度 所有 DS18B20 訪問完？ Y 復(fù)位脈沖 讀一個脈沖 發(fā) SKIP ROM 命令 發(fā) WRITE SCRATCHPAD 命令 寫 TH,TL和 CONFIG的值 復(fù)位脈沖 讀一個脈沖 發(fā) SKIP ROM 命令 發(fā) READ SCRATCHPAD 命令 復(fù)位脈沖 讀一個脈沖 發(fā) SKIP ROM 命令 發(fā) COPE SCRATCHPAD 命令，等 10μs 復(fù)位脈沖 讀一個脈沖 圖 15 啟動溫度轉(zhuǎn)換及讀溫 度值流程圖 15 初始化配置 第一階段應(yīng)完成初始化配置，分以下幾項 ： (1)初始化 nRF905 的射頻配置寄存器。與用傳統(tǒng)溫度傳感器組成的多點測溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜 ,而且系統(tǒng)得以簡化 ,系統(tǒng)擴N N Y Y N Y N TRXCE=1？ 進入到接收模式； 接收到載波時 CD=1 地址是否正確？ AM=1 接收數(shù)據(jù) 校驗是否正確？ DR=1 Y TRXCE=1？ nRF905 進入待機模式 MCU 通過 SPI 接口接收數(shù)據(jù) DR=O。在此基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)無線遙控遙測 , 無線抄表 , 工業(yè)數(shù)據(jù)采集 , 機器人控制等。在未來的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績來回報各位領(lǐng)導(dǎo)和老師。另外 ， 此次畢業(yè)設(shè)計還獲得了學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)和其他老師的大力支持。如果使用阻抗匹配良好的外置天線 , 視距傳輸距離可達 300m 以上。 DS18B20 傳感器精度高、互換性好 。每個讀周期最短的持續(xù)期為 60μs，各個讀周期之間也必須有 1μs以下的高電平恢復(fù)期。其中ROM 操作命令均為 8 位長，命令代碼分別為：讀 ROM（ 33H）、 匹配 ROM（ 55H）、跳過 ROM（ CCH)、搜索 ROM（ FOH） 和告警搜索 （ ECH） 命令。天線電路如圖 13 所示。 數(shù)據(jù)接收 當(dāng) TRXCE 為高、 TXCE 為低時， nRF905 進入接收模式： 12 (1)650μs 后， nRF905 開始監(jiān)聽無線電信號 ； (2)當(dāng) nRF905 檢測接收頻率的載波時， CD 變?yōu)楦唠娖?。在ShockBurstTMTX 模式中， nRF905 芯片自動地完成報頭的生成和 CRC 校驗，當(dāng)發(fā)送過程完成后，能夠通過 DR 信號外送給 MCU，發(fā)送工作已經(jīng)完成。 nRF905 有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式。對于 nRF905 收發(fā)器，要求 Q＞ (4 0～ 4 5)，電感量的精度應(yīng)控制在 2％之內(nèi)。 DS18B20 在正常使用時的測溫分辨率 ℃ ，如果要更高的精度，則在對 DS18B20 測溫原理進行詳細分析的基礎(chǔ)上，采 取直接讀取 DS18B20 內(nèi)部暫存寄存器的方法，將 DS18B20 的測溫分辨率提高到 ～ ℃ 。 DS18B20 具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點 。因為采用共陽極 LED，所以，相應(yīng)的亮段必須送 0，相應(yīng)的暗段必須送 1。 (2)A、 B ：串行輸入端。 由 X5045 引腳功能中可知， WDI 引腳為雙功能，看門狗定時器監(jiān)測 WDI 5 的輸入來判斷微處理器是否正常工作。設(shè)置看門狗是為了防止單片機死機、提高單片機系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑。振蕩脈沖頻率范 圍為 fosc=0～ 24MHZ。 nRF905 接收下位機數(shù)據(jù)，處理以后 送 LED 顯示器進行顯示。 (4)在 100 米 以 內(nèi)都能完成數(shù)據(jù)傳輸。因此，許多應(yīng)用采用了無線傳 輸技術(shù)。目前，無線數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣：遙控遙測、無線抄表、門禁系統(tǒng)、身份識別、非接觸 RF 智能卡、無線標(biāo)簽、安全防火系統(tǒng)、生物信號采集、機器人控制等。同時傳統(tǒng) 的數(shù)據(jù)遠傳程序一般存在了下面一些不足： (1)采集參數(shù)及派生參數(shù)不齊全，不完整，不標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)不合理，沒有按照一定的信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)進行數(shù)據(jù)的處理和存儲；兼容性差，如中英文顯示、數(shù)據(jù)處理的格式等方面仍有很大的不足；監(jiān)控界面單一，畫面不豐富，輸出的格式 (包括屏幕顯示和打印輸出 )不靈活，過于死板，無法滿足不同用戶的需要。短程、便捷、廉價的無線通信技術(shù)正成為關(guān)注的焦點。 (3)由于信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)各個等級的格式都不一樣，要實現(xiàn)對各個級別的支持就需要修改源程序，因此增加了復(fù)雜性；國內(nèi)許多軟件的容錯性、延遲性和穩(wěn)定性尚有欠缺，這對軟件運行速度和質(zhì)量上有很大的影響。這種傳輸方式常常會帶來電磁干擾和信號衰減。 即使在相距不