【正文】 共 9 個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8位。 圖 DS18B20 溫度值格式表 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8比特的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。因?yàn)槊恳粋€ DS1820 有唯一的系列號，因此多個 DS1820 可以存在于同一條單線總線上，這樣占用微 處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 SIM 卡接口硬件電路如下圖所示。 圖 MG323 信號指示燈 河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院 12 （ 3）開 /關(guān)機(jī)時序 MG323 模塊可以通過開 /關(guān)機(jī)鍵 TERM_ON 進(jìn)行開機(jī)，開機(jī)后軟件會根據(jù)實(shí)際設(shè)置情 況上報相關(guān)信息。 表 22 控 制信 號 接口 管 腳定義 管腳號 信號名 描述 20 TERM_ON 開 /關(guān)機(jī)控制管腳 22 RESET 硬件復(fù)位管腳 25 LED_STATUS 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示管腳 （ 1）輸入控制信號 對于輸入控制信號接口部分， MG323 模塊主要實(shí)現(xiàn)開 /關(guān)機(jī)控制和硬件復(fù)位功能。此外，為了降低通路上阻抗對電壓跌落的影響，建議盡量縮短 VBAT 的走 線。 GPRS 模塊 B2B 連接器接口 MG323 模塊對外接口形態(tài)為 50pin B2B 連接器， MG323模 塊 對外 50pin B2B 信號接 口 管腳順序和定義如下圖所示。數(shù)字控制振蕩器 DCO 已經(jīng)集成在 MSP430 內(nèi)部，在系統(tǒng)中只需設(shè)計高速晶體振蕩器和低速晶體振蕩器兩部分電路。 50腳的第二功能為 MSP430F149 單片機(jī)， ACLK（輔系統(tǒng)時鐘）的輸出端。 64腳 AVCC， 62 腳 AVSS 為模擬電源接口。 MSP430F149 芯片是美國 TI 公司推出的超低功耗微處理器，有 60KB+256 字節(jié) FLASH， 2KBRAM，包括基本時鐘模塊、看門狗定時器、帶 3個捕獲 /比較寄存器和 PWM 輸出的 16 位定時器、帶 7 個捕獲 /比較寄存器和 PWM 輸出的 16位定時器、 2個具有中斷功能的 8 位并行端口、 4 個 8 位并行端口、模擬比較器、 12 位A/D 轉(zhuǎn)換器、 2個串行通信接口等模塊。 GPRS 技術(shù)在移動通信領(lǐng)域的發(fā)展，已經(jīng)能夠?qū)嶋H應(yīng)用到許多需要無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域，也為溫度采集傳輸及監(jiān)控提供了一種新的數(shù)據(jù)通信方式。該接口設(shè)計具有成本低、傳輸速率高、軟件設(shè)計簡單以及通信穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設(shè)很多很長的通訊線，浪費(fèi)資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯誤換線困難。 Single chip microputer。 硬件方面設(shè)計了一個基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng) ， 以 MSP430 單片機(jī)為核心，采用了溫度傳感器 DS18B20， 以 GPRS 無線通信模塊為基礎(chǔ)，基于 AT 指令和數(shù)據(jù)采 集器，構(gòu)建一個遠(yuǎn)程的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ， 對溫度進(jìn)行控制。有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。 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。 GPRS 技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究、地區(qū)范圍內(nèi)試用到正式商用，經(jīng)過了長時間的完善，技術(shù)先進(jìn)可靠。 GPRS模塊利于系統(tǒng)集成，成本較低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，適用于遠(yuǎn)距離監(jiān)測，不受地形條件的限制，有著廣泛的應(yīng)用前景。編程開發(fā)時通過專用的編程器，可以選擇匯編或 C 語言編程， IAR 公司為 MSP430 系列的單片機(jī)開發(fā)了專用的 C430 語言，可以通過WORKBENCH 和 CSPY 直接編譯調(diào)試，使用靈活簡單。 45腳 SIMO1， 46 腳 SOMI1， 47 腳 UCLK1 的第二功能為 MSP430F149 單片機(jī)兩路 SPI 通訊接口中的第二路。 單片機(jī)控制模塊 單片機(jī)控制模塊由 MSP430f149 最小系統(tǒng)組成，其中包括單片機(jī)，晶振電路和復(fù)位電路。 圖 晶振電路原理圖 （ 3）復(fù)位電路 單片機(jī)采用上電復(fù)位，復(fù)位端低電平有效。由于實(shí)際網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境的差異，當(dāng) MG323 模塊以最大功率發(fā)射時，電源供電的瞬時電河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院 10 流將有可能達(dá)到 左右的瞬時峰值，屆時將會引起 VBAT 電壓的跌落，所以應(yīng)確保 VBAT 在任何 情況下供電電源電壓的跌落不能低于 ，否則可能會引起 MG323 模塊重啟等異常情況。 （ 3） VIO 接口 VIO 接口可對外提供 供電電壓，輸出電流為 10mA（典型值），可以用于外部電平 轉(zhuǎn)換或者其他應(yīng)用。 （ 2）輸出控制信號 MG323 模塊提供了一個網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示接口 LED_STATUS，通過該接口輸出的脈沖信號 來控制用戶接口板上的 LED 狀態(tài)指示燈，顯示網(wǎng)絡(luò)連接的狀態(tài)。 UART1 支持標(biāo)準(zhǔn) Modem 握 手信號控制方式，通過 UART1接口與外界進(jìn)行串行通信和 AT 指令輸入。 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，其測溫分辨率可達(dá)，其提供 9位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是： （ 1） ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8 位是單線系列編碼（ DS18B20 的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8 位是以上 56的位的 CRC碼（冗余校驗(yàn)）。第 9個字節(jié)為前 8 個字節(jié)的 CRC 碼。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進(jìn)行等待， 不然會使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時控制）。 河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院 18 重復(fù)（ 1）到（ 6）的操作直到所有的字節(jié) 全部發(fā)送完為止。 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到 1 個狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在執(zhí)行模式命令或進(jìn)行模式切換時需要一個高電平的脈沖初始化 HT1620B 的串行接口。固定輸出版本有 、 5V、 12V，可調(diào)版本可以輸出小于 37V 的各種電壓。此特性的應(yīng)用范圍包括 HVAC 環(huán)境控制、建筑物設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測， 以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。 溫度采集方面，首先初始化溫度傳感器，等待單片機(jī)的應(yīng)答，一旦單片機(jī)檢測到應(yīng)答脈沖，便執(zhí)行跳過 ROM 匹配操作命令，就可以使用內(nèi)存 操作命令，啟動溫度轉(zhuǎn)換，延時一段時間，等待溫度轉(zhuǎn)換完成。為了實(shí)現(xiàn) GPRS，需要在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)中引入 3種新的邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)體：服務(wù) GPRS 支持節(jié)點(diǎn) (SGSN)、網(wǎng)關(guān) GPRS 支持節(jié)點(diǎn) (GGSN)和分組控制單元 (PCU)。數(shù)據(jù)傳送之前并不需要預(yù)先分配信道，建立連接。 GPRS 用戶的連接時間可能長達(dá)數(shù)小時，卻只需支付相對低廉的連接費(fèi)用。 GPRS 技術(shù)將通信網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，向全 IP網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。 非透明方式主要是用戶通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)接入到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或 ISP 的情形。在成功地建立和激活 PDP 上下文后， MS， SGSN 和 GGSN 都存儲了用戶的 PDP 上下文信息。發(fā)送溫度信號采用定時方式，將采集的溫度編碼為短消息，然后調(diào)用發(fā)送指令將短消息發(fā)送到監(jiān)測中心。圖中，以元器件的圖形符號代替實(shí)物，以實(shí)線條表示電關(guān)系的連接。引線折彎處要成直角。 ⑨ 圖形符號位置的安排，應(yīng)以半導(dǎo)體器件（包括集成電路）為中心進(jìn)行。以同樣方法可以得到電路圖的縱向高度。 單片機(jī)最小系統(tǒng)： XIN、 XOUT 和 XT2IN、 XT2OUT 分別接 和 4MHz外部振蕩電路， RESET 端接復(fù)位電路。這樣雖然可以降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性，但是每個系統(tǒng)的調(diào)試占去了總開發(fā)時間的 2/3，可見調(diào)試的工 作量比較大。 通電后檢查各器件引腳的電位，仔細(xì)測量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)的插座上的各點(diǎn)電位，若有高壓，將有可能損壞單片機(jī)仿真器。 由于條件有限和時間倉促本論文所建立的監(jiān)控系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能仍有需要進(jìn)一步的完善，對于溫度是通過設(shè)定的范圍隨機(jī)給出，并沒有根據(jù)各種影響因素建立準(zhǔn)確的監(jiān)控 ， 所以，建議應(yīng)考慮外界條件對溫度的影響。結(jié) 論 36 結(jié) 論 本系統(tǒng)以溫度控制系統(tǒng)為研究對象，以 GPRS 無線通信模塊為基礎(chǔ)，基于 AT指令和數(shù)據(jù)采集器，構(gòu)建一個遠(yuǎn)程的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對溫度進(jìn)行控制。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來調(diào)試以進(jìn)一步排除故障。定位孔、緊固件安裝孔、橢圓孔及板中其它方孔外側(cè)距板邊的尺寸大于 3mm； ；高熱器件要均衡分布； 盡量布置在印制板的四周，電源插座與其相連的匯流條接線端應(yīng)布置在同側(cè)。 ③ 最后，通覽全圖，并將實(shí)連接的 線條交叉點(diǎn)涂成黑色（大小要適中），標(biāo)注電源符號和電壓值，標(biāo)注元器件位置符號和標(biāo)稱值，即完成了整個電路圖的繪制工作。 河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院 32 ⑩ 元器件位置符號由文字符號及下標(biāo)數(shù)字組成，如 R R C C2 等。 ⑤ 圖中可動元器件、部件的位置應(yīng)合適。 一般可以根據(jù)設(shè)計要求，繪制電原理圖，也可根據(jù)實(shí)物繪制電原理圖，本小節(jié)主要介紹根據(jù)設(shè)計要求繪制電原理圖的一般規(guī)則和繪圖步驟。建立透明通道后，用戶設(shè)備便可以通過串口向 GPRS 模塊發(fā)送數(shù)據(jù)， GPRS 模塊收到數(shù)據(jù)后將其封裝成 IP包，經(jīng)過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)及 Inter 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心通過網(wǎng)絡(luò)程序可以獲取到這些數(shù)據(jù)。 用戶通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)接入到互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)或 ISP 時，需要對用戶的身份、服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行鑒權(quán)和數(shù)據(jù)加密等過程，用戶 MS 的動態(tài) IP地址的分配可以分別由運(yùn)營商、企業(yè)網(wǎng)或 ISP 等實(shí)現(xiàn)，因此 GPRS 用戶的接入方式有透明接入和非透明接入兩種方式。 在標(biāo)識 GPRS 設(shè)備中，如手機(jī) MS 的 標(biāo)識除了在 GSM 中使用 IMSI， MSISDN 等號碼外，還需要分配 IP 地址。 GGSN 是 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)和路由器。如果把空中接口上的 TDMA 幀的 8 個時隙都用來傳送數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)速率最高可達(dá) 164kb/8。在這種傳送方式中，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收方同信道之間沒有固定的占用關(guān)系，信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用 GPRS 技術(shù)的特點(diǎn) 高速數(shù) 據(jù)傳輸 速度 10 倍于 GSM，更可滿足您的理想需求，還可以穩(wěn)定地傳送大容量的高質(zhì)量音頻與視頻文件，可謂不一般的巨大進(jìn)步。因此，GPRS 特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。 溫度傳感器程序設(shè)計流程圖如下圖所示。C，在 10～+85186。由于該器件只需 4 個外接元件，可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這更優(yōu)化了 LM2596 的使用，極 大地簡化了開關(guān)電源電路的設(shè)計。 RD線是讀時鐘輸入線， RAM 中的數(shù)據(jù)在 RD 信號的下降沿輸出輸出的數(shù)據(jù)將會出現(xiàn)在 DATA線上主控芯片應(yīng)當(dāng)在 RD信號的上升沿和下一個下降沿之間讀取正確的數(shù)據(jù)。 DS18B20 的硬件設(shè)計 DS18B20 在本系統(tǒng)中與發(fā)送端單片機(jī)的 連接。 （ 3） DS18B20 的讀操作 圖 DS18B20 的讀操作時序圖 將數(shù)據(jù)線拉高 “1” 。 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平 “1” 后結(jié)束。 第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計 17 DS18B20 的使用方法 （ 1） DS18B20 的初始化。 DS18B20 共 64 位 ROM。 河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院 16 （ 2） DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用16 位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達(dá)，其中 S為符號位。現(xiàn)場溫度直接以 “ 一線總線 ” 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。因此從中央處理器到 DS1820 僅需連接一條線（和地），讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。 表 25 SIM 卡接 口 定 義 表 管腳號 信號名 描述 1 SIM_CLK SIM 卡時鐘 3 VSIM SIM 卡電源 5 SIM_DATA SIM 卡數(shù)據(jù) 7 SIM_RST SIM 卡復(fù)位 11 GND SIM 卡地 MG323 模塊上沒有預(yù)留 SIM 卡座，而是通過 50pin 的 B2B 連接器將 SIM 卡相關(guān)信號 引到外部，由用戶自行在接口板上放置 SIM 卡座。 表 23 LED_STATUS 管 腳狀 態(tài) 指 示 說明 工作或網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) LED_STATUS 管 腳輸出狀態(tài) 睡眠模式 持續(xù)低電平 搜網(wǎng)狀態(tài)或無網(wǎng)絡(luò)時（含無 SIM 卡或未解 PIN 碼時） 周期 1s， 高 電平輸出 已注冊上 2G 網(wǎng)絡(luò) 周期 3s， 高 電平輸出 GPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 周期 ，高電平輸出 語音呼叫 持續(xù)高電平 在實(shí)際應(yīng)用中， LED_STATUS 管腳不能直接用于