【正文】 I. nRF905 此時(shí)可以進(jìn)入 ShockBurstTM 接收模式、 ShockBurstTM 發(fā)送模式或關(guān)機(jī)模式。節(jié)電模式有掉電和 SPI 編程、 STANDBY 和 SPI 編程兩種。波特率的計(jì)算公式為：溢出率132/2 TB SM O D ?? 。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位是 SMOD=1。 SM2=0 表示不論第九位數(shù)據(jù)（ RB8）為 1 還是0，都將前八位送入 SBUF 中，并產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。首先是管理系統(tǒng) MSComm 串口通信控件設(shè)置，確定是否 打開(kāi)串口；然后是對(duì)單片機(jī)進(jìn)行設(shè)置，采用定時(shí)器模式 2，串口工作模式 1，利用定時(shí)器 1 設(shè)置波特率，串口中斷設(shè)置；打開(kāi)定時(shí)器 1 開(kāi)中斷，若 SBUF 接收到字符串，則進(jìn)入串口中斷，若 RI=1，則接收數(shù)據(jù)，然后由軟件設(shè)置 RI=0；如果數(shù)據(jù)是由主機(jī)發(fā)來(lái)的，則傳給單片機(jī)，交由 nRF905 發(fā)射給終端，否則是由單片機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸給管理系統(tǒng)。其原理圖如圖 18 所示。主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后 ,延時(shí)等待2040us后 , 讀取 DHT11的響應(yīng)信號(hào) ,主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)后 ,可以切換到輸入模式 ,或者輸出高電平均可 , 總線由上拉電阻拉高。 圖 15 DHT11 引腳圖及實(shí)物圖 DHT11 構(gòu)成及其工作原理 傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件， 并與一個(gè)高性能 8 位單片機(jī)相連接用戶MCU 發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后， DHT11 從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后， DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，送出 40bit 的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。 DHT11 傳感器 DHT11 溫濕度傳感器概述 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。如果門(mén)開(kāi)通時(shí)間仍未結(jié)束，那么此過(guò)程再次重復(fù)。當(dāng)使用寄生電源方式時(shí)， VDD 引腳必須連接到地。 溫度傳感器寄生電源 圖 14 中顯示寄生電源路。器件從單線的通信線取得其電源，在信號(hào)線為高電平的時(shí)間周期內(nèi)，把能量貯存在內(nèi)部的電容器中，在單信號(hào)線為低電平的時(shí)間期內(nèi)斷開(kāi)此電源，直到信號(hào)線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娙荩╇娫礊橹埂?76。 （ 3）供電， 15 腳 DNG、 16 腳 VCC 使用 5V 電壓供電。 MAX232 芯片是美信公司專(zhuān)門(mén)為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路 ,使用 +5v 單電源供電，其硬件原理圖如圖 10。 （ 2） RF 配置寄存器：包含收發(fā)器的頻率，輸出功率等配置信息。模擬 SIP 接口的工作方式可通過(guò) SPI 指令進(jìn)行設(shè)置。除電源 VCC 和接地端，其余腳都可以直接和普通的 5V 單片機(jī) IO 口直接相連，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。高斯頻移鍵控（ GFSK）調(diào)制教普通的頻移鍵控在更寬的帶寬傳輸連接有效。下面從 RF 外圍一些模塊做詳細(xì)說(shuō)明 。數(shù)據(jù)接收終端主要是用來(lái)接收由各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的 5 數(shù)據(jù)，并通過(guò) RS232 串口傳到 PC 機(jī)。對(duì)于 600 米左右的距離，可采用PA（功率放大器），以確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。 溫度傳感器 濕度傳感器 MCU 控制 nRF905 收發(fā)芯片 收發(fā)天線 收發(fā)天線 nRF905 收發(fā)芯片 MCU 控制 管理 系統(tǒng) 電 源 RS232 收 發(fā) 數(shù) 據(jù) 4 數(shù)據(jù) 采集 處理 器 NRF905 數(shù)據(jù) 采集 處理 器 NRF905 數(shù)據(jù) 采集 處理 器 NRF905 NRF905 處理 器 PC 圖 2 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)通信管理圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能 基于 AT89S52 的溫濕度管理系 統(tǒng)主要是對(duì)某一特定區(qū)域的溫濕度實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的管理，其基本功能包括計(jì)算機(jī)管理功能、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集功能、數(shù)據(jù)精確傳輸功能、應(yīng)急預(yù)警功能、數(shù)據(jù)反饋功能。采集管理系統(tǒng)是基于可視化編程語(yǔ)言 Delphi 和 Access 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)維護(hù)模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、異常處理模塊和使用幫助模塊等五大模塊組成。 課題研究?jī)?nèi)容 研究課題是基于 nRF905 無(wú)線射頻模塊和 AT89S52 可編程控制器的溫濕度管理系統(tǒng)?，F(xiàn)階段數(shù)據(jù)通信方式總線采集方式、無(wú)線微波電臺(tái)、無(wú)線 GPRS、 GSM、氣象短信等。該技術(shù)在世界范圍內(nèi)正被廣泛的應(yīng)用 。每年由于干旱、洪澇、臺(tái)風(fēng)、暴雨、冰雹等災(zāi)害危及到人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全，國(guó)民經(jīng)濟(jì)也受到了極大的損失。 關(guān)鍵詞 :RF 射頻技術(shù)； SPI 時(shí)序；串口通信；溫濕度管理；數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 第 1 章 緒論 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)背景 我國(guó)是世界上自然災(zāi)害發(fā)生十分頻繁、災(zāi)害種類(lèi)甚多，造成損失十分嚴(yán)重的少數(shù)國(guó)家之一。 RFID 技術(shù)作為一項(xiàng)能夠快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集并處理信息的高新技術(shù)， 是 20 世紀(jì) 90 年代開(kāi)始 興起的一種 非接觸的 自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由信息轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通信和信息處理三部分組成，其中數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是其中最重要的 組成部分，本文對(duì)這一部分將進(jìn)行重點(diǎn)討論。使得系統(tǒng)應(yīng)用更靈活廣泛。 計(jì)算機(jī)與 nRF905 控制器之間采用 RS232 連接，構(gòu)成溫濕度采集管理上位機(jī)系統(tǒng)。而 nRF905 無(wú)線收發(fā)模塊有 170 個(gè)頻道，可滿足多點(diǎn)通訊和跳頻通訊需求 ，從而 實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通訊 （ TDMACDMAFDMA），具體的溫濕度管理系統(tǒng)如圖 2。采用 nRF905 無(wú)線傳輸模塊，在 空曠通訊距離可達(dá) 300 米左右，室內(nèi)通信 36層可實(shí)現(xiàn)可靠通信，抗干擾性能強(qiáng)，很強(qiáng)的擾障礙穿透性能。數(shù)據(jù)采集終端 (RTU)系統(tǒng)的功能框圖如圖 3。整個(gè) nRF905 模塊由 ATN1 和 ATN2 管腳與天線構(gòu)成天線輸出模塊，高頻頭輸出模塊包括數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、 SPI 接口三部分構(gòu)成，發(fā)射芯片采用 16Ｍ晶振提供系統(tǒng)時(shí)鐘，工作電壓為 。頻率偏離在 KHz50? 。 圖 5 nRF905 模塊引出的高頻頭管腳接口及實(shí)物圖 nRF905 模塊各管腳說(shuō)明如表 3，其中 VCC 腳接電壓范圍為 ~ 之間，不能在這個(gè)區(qū)間之外，超 過(guò) 將會(huì)燒毀模塊，本系統(tǒng)采用 。 nRF905 模塊所有配置字都是通過(guò)模擬 SPI 接口送給 RF905。各寄存器的作用如下： 10 E ND T AC L KS P I 接 口狀 態(tài) 寄 存 器E ND T AC L KR F 配 置 寄 存 器E ND T AC L K發(fā) 送 地 址E ND T AC L K發(fā) 送 有 效 數(shù) 據(jù)E ND T AC L K接 收 有 效 數(shù) 據(jù)M I S OM O S IS C KC S N 圖 7 SPI 寄存器內(nèi)部原理圖 （ 1） 狀態(tài)寄存器：包含數(shù)據(jù)就緒 DR 和地址匹配 AM 狀態(tài)。 圖 8 SPI 讀時(shí)序操作 11 圖 9 SPI 讀時(shí)序操作 單片機(jī)與主機(jī)通信 單片機(jī)與 PC 機(jī)通信是通過(guò)串口 TXD、 RXD 完成，其中包含了 TTL 電平與 RS232 電平之間的轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)中，采用 MAX232 芯片用來(lái)做電平轉(zhuǎn)換。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DP9 插頭； DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。C范圍內(nèi) ,精度為 177。 D S 1 8 B 2 01 2 3 G N D I/O U D OP R 3 5 封 裝I O 1G N D 2N C 3N C 48 V C C7 N C6 N C5 N CS O S I 封 裝 圖 12 DS18B20 PR35和 SOSI 封裝 溫度傳感器構(gòu)成及原理 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由 三部分構(gòu)成 ： 64 位 激光 ROM、溫度傳感器、 非易失性溫度警告觸發(fā)器TH 和 TL。在成功地執(zhí)行了 ROM 操作序列之后，可使用存貯器和控制操作，然后主機(jī)可以提供李忠存貯器和控制操作命令操作之一。通過(guò)使用 MOSFET 把 DQ 線直接拉到電源這一點(diǎn)。時(shí)鐘再次是計(jì)數(shù)器計(jì)值至他達(dá)零。此值是門(mén)開(kāi)通期停止之后技術(shù)剩余 CC O U N T _ P E R _ I N )C O U N T _ R E M A_C( C O U N T _ P E R0 . 2 5T E M P _ R E A D)( ??溫度T E M P R A T U R E 所需的最后一個(gè)數(shù)值是在該溫度處每一攝氏度的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)（ COUNT_PER_C）。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝和實(shí)物如圖 15 所示。 DHT11 接收到主機(jī)的開(kāi)始信號(hào)后 ,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束 ,然后發(fā)送 80us 低電平響應(yīng)信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)利用９Ｖ電壓供電，通過(guò)穩(wěn)壓管 7805 將其轉(zhuǎn)化為 5V，然后再由 AMS117 將 5V 電壓轉(zhuǎn)化為 。 單片機(jī)與主機(jī)串口通信流程圖如圖 20 所示。 表 6 串行口工作模式設(shè)置 SM0 SM1 模 式 功 能 波特率 0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12 0 1 1 8 位 UART 可變 1 0 2 9 位 UART fosc/32 或 fosc/64 1 1 3 9 位 UART 可變 本系統(tǒng)中采用最常用的模式 1， SCON=01010000。 PCON 特殊功能寄存器 PCON 與串口通信有關(guān)的只有 D7 位 SMOD，該位為波特率倍增位，當(dāng) SMOD=1 時(shí)，串行口波特率增加一倍，當(dāng) SMOD=0 時(shí)，串行口波特率為 設(shè)定值。 在模式 1， SMOD 為 0 的情況下，波特率取決于定時(shí)器的溢出速率?；顒?dòng)模式有 ShockBurst RX 模式、ShockBurst TX 模式兩種。 22 T X _ E N = 1P W R _ U P = 1T R X _ C E = 0初 始 化 S P I模 塊 接 收 地 址發(fā) 送 數(shù) 據(jù)T R X _ C E = 1 ?發(fā) 射 部 分 上 電N r f S h o c k B u r s t T X生 成 C R C 和 前 導(dǎo) 碼發(fā) 送 數(shù) 據(jù)置 D R = 1T R X _ C E = 1 ？A U T O _ R E T = 1 ?前 導(dǎo) 碼 完成 后 D R 置低YNYNYN 圖 21 nRF905 發(fā)射數(shù)據(jù)流程 nRF905 的數(shù)據(jù)接收 當(dāng)系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，其接收數(shù)據(jù)流程圖如圖 22 所示。如果 uPclock(pin3)被使能，電流消耗將增加，并且取決于負(fù)載電 容和頻率。 初 始 化R O M 操 作 命 令存 貯 器 操 作 命 令處 理 數(shù) 據(jù)R e a d R O M [ 3 3 H ]M a t c h R O M [ 5 5 H ]S k i p R O M [ C C H ]S e a r c h R O M [ F 0 H ]A l a r m R O M [ E C H ]讀 暫 存 存 儲(chǔ) 器 [ b e h ]復(fù) 制 暫 存 存 儲(chǔ) 器 [ 4 8 h ]溫 度 變 換 [ 4 4 h ]重 新 調(diào) 出 E 2 [ b 8 h ]讀 電 源 [ b 4 h ] 圖 23 DS18B20 軟件操作流程 DS18B20 初始化 檢測(cè)總線控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和 DS18B20 的任何通訊都要從初始化開(kāi)始，初始化序列包括一個(gè)由總線控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟在其后由從機(jī)發(fā)出的存在脈沖。 異常情況處理 無(wú)線溫濕度傳輸系統(tǒng)傳輸傳感器采集的數(shù)據(jù)，其中主要目的之一就是為了檢測(cè)數(shù)據(jù)的異常性，比如溫度過(guò)高，濕度對(duì)比度過(guò)大等。溫濕度管理 系統(tǒng)能模塊主要由系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)維護(hù)模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、異常處理模塊和使用幫助模塊等五大模塊組成，軟件系統(tǒng)功能模塊框圖如圖24，各功能模塊具體說(shuō)明如下： 26 溫 濕 度 管 理 系 統(tǒng)主 模 塊 （ m a i n f r m ）數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)維護(hù)統(tǒng)計(jì)分析幫助溫度曲線圖異常處理數(shù)據(jù)備份手動(dòng)采集數(shù)據(jù)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)刪除數(shù)據(jù)保存最值分析關(guān)于預(yù)警用戶控制終端操作 圖 24溫濕度管理系統(tǒng)功能模塊框圖 (1) 數(shù)據(jù)采集模塊。同時(shí)能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前為止的今天、 24H 內(nèi)、 3 天內(nèi)、一個(gè)月內(nèi)、三個(gè)月內(nèi)等特定期段最高溫度、最低溫度、以某個(gè)字段排序等分析。后 臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)使用 Access20xx，以保證數(shù)據(jù)的安全和執(zhí)