【正文】 產(chǎn)生一個下降沿CPL 。s。系統(tǒng)消息一般是CPU外部或內(nèi)部的事件通過CPU中斷系統(tǒng)激勵CPU運(yùn)行的。 子程序設(shè)計 數(shù)據(jù)采集模塊分線器其數(shù)據(jù)采集流程圖如圖43所示。（4）程序的設(shè)計模式。A以下；置為高電平或懸空的進(jìn)入正常操作模式。微控器使用3個輸出管腳（PDATA、PCLK、PALE）用于接口，PDATA必須是雙向管腳，用來讀回數(shù)據(jù)，雙向管腳用于發(fā)送數(shù)據(jù)（DIO）和接收數(shù)據(jù)。解調(diào)后，CC1000從引腳DIO輸出解調(diào)數(shù)字信號，解調(diào)信號的同步性由芯片上的PCLK提供的時鐘信號完成。可看成是單極天線和環(huán)形天線的組合，在尺寸受限制的場合，它是一個很好的折中物，但比簡單的單極天線更難優(yōu)化。因此，這樣的糧食儲存方法成本高昂。工作時，分機(jī)首先發(fā)出復(fù)位信號，使分線器的計數(shù)器復(fù)位，保證從第一點開始檢測。目前在糧情測控系統(tǒng)中使用的傳感器主要有如下幾種：(1)溫度傳感器：溫度傳感器的選擇相對來說比較簡單，因為糧庫的溫度不高，環(huán)境也不苛刻，主要有熱敏電阻和單總線數(shù)字溫度傳感器。在接收模式中，nRF401被配置成傳統(tǒng)的外差式接收機(jī)，所接收的射頻調(diào)制的數(shù)字信號被低噪聲放大器放大，經(jīng)混頻器變換成中頻，放大、濾波后進(jìn)人解調(diào)器，解調(diào)后變換成數(shù)字信號輸出（DOUT端）。在要求較低的應(yīng)用中，能使用不帶進(jìn)一步補(bǔ)償?shù)牡蜏仄偷屠匣木w。⑦使用CC1000芯片設(shè)計電路簡單，很少使用外圍元件、不需要外部射頻轉(zhuǎn)換和中頻濾波器。Flash存儲器編程時，該引腳加上＋12V的編程允許電源 ，當(dāng)然該器件必須是使用+12V編程電壓 。P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時/計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 (2)設(shè)計中使用到的其它芯片和器件在滿足要求的情況下，盡可能選用低功耗的產(chǎn)品。（3）抗干擾能力增強(qiáng)。（2）測溫電纜與分線器直連型。分線器是無線糧倉糧情測控系統(tǒng)的重點部分，連接測控分機(jī)和檢測傳感器，接收傳感器的實時數(shù)據(jù)。測控主機(jī)放在微機(jī)室，一端采用RS232總線與計算機(jī)主機(jī)相連，另一端通過RS485總線連接若干測控分機(jī)。（2）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點體積小，安裝和維修方便靈活，而且可以通過在其表面涂抹防腐材料以提高抗腐蝕能力，延長器件使用壽命。本文設(shè)計倉內(nèi)測溫模塊時采用了以下幾種策略來降低功耗并取得較好的效果: 選擇低功耗器件, 采用間歇工作方式, 降低休眠電流, 減少系統(tǒng)正常工作時間等。檢測重復(fù)誤差：177。（3）無線糧倉糧情測控系統(tǒng)有利于促進(jìn)科技進(jìn)步和新功能的研究。LONWORKS總線技術(shù)的主要特點是總線開放、互操作性強(qiáng)、可靠性高，最大通信距離可達(dá)2700米，最多節(jié)點數(shù)為32000個；CAN總線技術(shù)在糧情測控系統(tǒng)中的應(yīng)用比LONWORKS總線技術(shù)更為廣泛，它具有先進(jìn)的多主網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通信距離遠(yuǎn)、價位低、可靠性高、系統(tǒng)容量大等優(yōu)點，它除了廢除傳統(tǒng)的站地址碼，使得網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)在理論上不受限制，從而大大增加了系統(tǒng)的容量，使得大型現(xiàn)代化儲備糧庫的糧情檢測控制在同一系統(tǒng)下得以實現(xiàn)。目前我國糧情監(jiān)測系統(tǒng)大多采用了微機(jī)監(jiān)控、通過電纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號傳輸?shù)臏y量方法，實現(xiàn)了快速、自動和數(shù)字化檢測，為安全儲糧提供了有效的技術(shù)支持。到20世紀(jì)90年代國家機(jī)械化骨干糧庫和世行貸款改善中國糧食流通項目的建設(shè)為測溫技術(shù)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，特別是1998年以來連續(xù)450億噸國家糧食儲備庫的建設(shè)更是為糧情測控技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了前所未有的機(jī)遇。無線糧倉糧情測控系統(tǒng)中分線器的軟件畢業(yè)設(shè)計目錄無線糧倉糧情測控系統(tǒng)中分線器的軟件設(shè)計 I摘 要 IABSTRACT II第一章 緒論 1 1 3 5 5 5 6 6 7 8 8 8 8 8 9第二章 無線糧倉糧情測控系統(tǒng)的整計 10 10 11 12 12 13 13 14 14 15 16第三章 無線糧倉糧情測控系統(tǒng)中分線器的硬件設(shè)計 17 分線器的硬件設(shè)計 17 分線器的總體設(shè)計 17 分線器芯片的選型 19 傳感器的選型 27 電源電路 29 天線設(shè)計 30 31 數(shù)據(jù)采集 33 35第四章 無線糧倉糧情測控系統(tǒng)中分線器的軟件設(shè)計 36 36 軟件設(shè)計的思想 36 主程序設(shè)計 37 中斷服務(wù)程序設(shè)計 38 子程序設(shè)計 39 CC1000的通信協(xié)議 47 開發(fā)環(huán)境的介紹 56 本章小結(jié) 56參考文獻(xiàn) 57外文文獻(xiàn) 5967第一章 緒論糧食是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是關(guān)系國計民生的特殊戰(zhàn)略物資，其數(shù)量、質(zhì)量、安全直接關(guān)系到，國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展和社會大局的安全穩(wěn)定，我國是全球第一人口大國，民以食為天，因此糧食問題的解決成為了當(dāng)務(wù)之急，進(jìn)一步完善國家糧食儲備體系具有重大戰(zhàn)略意義。近年來，我國新建的大型糧庫基本上配備了現(xiàn)代化的糧情測控系統(tǒng)，我國糧情檢測控制系統(tǒng)都采用了微機(jī)監(jiān)控，通過電纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號傳輸，實現(xiàn)快速、自動和數(shù)字化檢測，為安全儲糧提供了有效的技術(shù)支持。至此國內(nèi)已有數(shù)十家企業(yè)生產(chǎn)糧情測控系統(tǒng)產(chǎn)品，品種多樣，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各異，但其基本功能無外乎糧倉內(nèi)外溫濕度檢測、糧食內(nèi)部溫度檢測及分析、通風(fēng)控制等幾項，鑒于糧食儲藏的特殊性，系統(tǒng)功能的重點放在了糧食內(nèi)部溫度的檢測和分析上?，F(xiàn)場總線技術(shù)大大節(jié)約連接導(dǎo)線以及安裝維護(hù)費用，使得整個系統(tǒng)在提高系統(tǒng)整體性能的同時保持較低的費用。根據(jù)對市場的實際調(diào)查，相對于傳統(tǒng)的測控系統(tǒng)，積極推廣使用無線糧倉糧情測控系統(tǒng)有很好的經(jīng)濟(jì)效益：（1）運(yùn)用無線糧倉糧情測控系統(tǒng)的先進(jìn)儲糧技術(shù)，解放了生產(chǎn)力，減輕工作人員的勞動強(qiáng)度，從而降低人工費用?！妗Ｋ苑志€器的低功耗設(shè)計是這次研究設(shè)計的一個重點。（3）抗干擾能力增強(qiáng)。當(dāng)計算機(jī)主機(jī)接收并處理完數(shù)據(jù)后打印或利用網(wǎng)絡(luò)傳到遠(yuǎn)程計算機(jī)。每根測溫電纜都直接與分線器進(jìn)行連接，中間沒有接頭，避免了熏蒸時氣體的腐蝕，其優(yōu)點在于很容易尋找出損壞的測溫電纜所在的位置，易于檢修。直連型電纜的特點就是每根測溫電纜都直接與分線器進(jìn)行連接，中間沒有接頭，避免了熏蒸時PH氣體的腐蝕，也稱為并聯(lián)型。一方面由于整個倉內(nèi)的測溫采用無線通信技術(shù)，蜘蛛網(wǎng)式的布線結(jié)構(gòu)消失了，極大降低了從長線中引進(jìn)的電磁和天線的干擾。 (3)在設(shè)計中盡量避免無謂或重復(fù)的工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。P3口除了作為一般的I/O口線外，還有更為重要的第二功能，見下圖31所示。?XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。（2）利用CC1000芯片組成的系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點：①SRD規(guī)則。晶振電路里的微調(diào)電容（與C17并列）能精確地設(shè)置初始頻率。在發(fā)射模式中，數(shù)字信號經(jīng)DIN端輸入，經(jīng)鎖相環(huán)和壓控振蕩器處理后進(jìn)入到發(fā)射功率放大器射頻輸出。熱敏電阻按基本性能可分為負(fù)溫度系數(shù)NTC型熱敏電阻、正溫度系數(shù)PTC型熱敏電阻和臨界溫度CTR型熱敏電阻。計數(shù)器將選點脈沖變成并行八位數(shù)據(jù)，高四位選擇分線器，低四位選擇熱敏電阻。二氧化碳傳感器：這種傳感器可以反映糧食的新鮮程度、氧化程度，目前此傳感器只在國外作實驗性應(yīng)用，國內(nèi)還沒有。(3)環(huán)形天線。在發(fā)送模式下，壓控振蕩器（VCO）輸出的信號直接送入功率放大器PA（Power Amplifier）。提供數(shù)據(jù)計時的DCLK應(yīng)與微控器輸入端相連，其余管腳能用來監(jiān)視LOCK信號（在管腳CHP_OUT），當(dāng)PLL鎖定時該信號為邏輯高電平。使用內(nèi)參考電壓時，可進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)換操作。程序的設(shè)計模式主要有兩種，就是自頂向下和自下而上，不論采用哪種模式，都要有始有終，否則會影響程序的編制、糾錯以及測試的難易度 。圖43 數(shù)據(jù)采集流程圖在數(shù)據(jù)采集過程中，為避免通信中可能出現(xiàn)的信息沖突與競爭，、ADDB、ADDC進(jìn)行編址，通信時，AT89C52先發(fā)送地址幀，各MAX4051收到地址幀后，與自身地址相比較，如果相同則發(fā)送數(shù)據(jù)，不同則繼續(xù)等待AT89C52訪問。為了能夠使系統(tǒng)產(chǎn)生和響應(yīng)消息，必須啟動CPU的中斷系統(tǒng)，因而在進(jìn)入消息循環(huán)前啟動CPU定時中斷、串行通信中斷、外部觸發(fā)中斷。所有寄存器都可讀。準(zhǔn)備PLC為高電平DJNZ R1， LOOPRET（4）下面給出發(fā)射端和接收端的部分通信程序。產(chǎn)生一個下降沿SUBWRITE:RL A ；7位地址MOV R1， 07H ；循環(huán)7次置數(shù)CLR SETB ；準(zhǔn)備PLCK為高電平CLR CSTART：RLC ACPL ；準(zhǔn)備PLC為高電平DJNZ R1， STARTSETB ；準(zhǔn)備高電平SETB ；1為寫數(shù)據(jù)模式CPL ；寫有下一個下降沿CLR CSETB ；準(zhǔn)備為寫數(shù)據(jù)SETB ；PLCK為高電平MOV R1， 08HMOV A， R0LOOP: RLC A ；寫數(shù)據(jù)MOV ， CCPL 。在低電位模式下設(shè)置時僅需發(fā)射一個幀，所需時間少于2181。系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)采用消息驅(qū)動機(jī)制，在完成系統(tǒng)內(nèi)部寄存器和變量初始化后便可以進(jìn)入消息循環(huán)程序查詢系統(tǒng)消息。中斷程序主要包括數(shù)據(jù)采集中斷和通信中斷，完成數(shù)據(jù)的緩存、緩存管理及組幀、數(shù)據(jù)傳送工作 。所謂軟件承擔(dān)的任務(wù)就是指程序要完成的工作，任何一個程序模塊都有其具體的應(yīng)用場合和明確分工，因此程序設(shè)計的首要問題就是明確子程序模塊承擔(dān)的工作。MAX187有兩種操作模式：正常模式和休眠模式，將其置為低電平時進(jìn)入休眠模式，這時的電流消耗降到10181。（4）微控器接口CC1000要與微控器相連，該微控器必須具備如下功能：?通過三串行配置口（PDATA、PCLK和PALE）控制CC1000改變不同模式；?雙向同步數(shù)據(jù)信號接口（DIO和DCLK）；?微控器能編碼/解碼；?微控器能從管腳CHP_OUT（LOCK）監(jiān)視頻率鎖定狀態(tài)；?微控器能監(jiān)視RSSI獲取信號強(qiáng)度的輸出?？蛇x的RSSI信號和IF 信號也可通過混頻產(chǎn)生于引腳RSSI/IF。 (2)螺旋天線。真空充氮糧倉是一項復(fù)雜的技術(shù)，首先考慮密封的問題，再者就是氮氣濃度和濕度的控制。溫度分線器的工作原理：接收分機(jī)發(fā)來的選點脈沖，選通對應(yīng)的熱敏電阻，并將熱敏電阻上的信號送回分機(jī)，同時固定測溫電纜。糧食系統(tǒng)中傳感器的應(yīng)用是一個即簡單又復(fù)雜的事情，糧食系統(tǒng)所要檢測的參量實質(zhì)上并不多，溫度、濕度、通風(fēng)、物位等幾個參量就已經(jīng)涵蓋了這個行業(yè)的大部分技術(shù)參數(shù)。（3）現(xiàn)在市場有些分線器采用Nordic公司研制的nRF系列單片機(jī)中的nRF401芯片作為分線器的主控芯片，這兩種不同型號的芯片對比見下表32所示。這就消除了在某些應(yīng)用里對昂貴的TCXO和微調(diào)的需要。⑥250Hz步長可編程頻率，能在無TCXO（Temperature Compensated Crystal Oscillator，溫度補(bǔ)償晶振體振蕩器）下對晶體溫度漂移進(jìn)行補(bǔ)償。如 端為高電平（接 端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（ ）。同時，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。本文在硬件設(shè)計方面通過以下幾項措施降低功耗： (1)在考慮經(jīng)濟(jì)允許的條件下選用超低功耗的主控芯片。（2）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點體積小，安裝和維修方便靈活，而且可以通過在其表面涂抹防腐材料以提高抗腐蝕能力，延長器件使用壽命。部分國產(chǎn)測溫電纜采取這種方式，但使用范圍有限，所以應(yīng)用不是很多。它的主要任務(wù)有兩項：一是完成和分線器的無線通信，根據(jù)系統(tǒng)的要求接收整個或某些特定的分線器的數(shù)據(jù)；二是根據(jù)系統(tǒng)要求完成和測控主機(jī)的通信，將糧倉的溫度等數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)管理系統(tǒng)。第三級為測控主機(jī)。無線糧倉糧情測控系統(tǒng)的主要優(yōu)點包括以下幾個方面：（1）摒棄傳統(tǒng)的縱橫交錯的測溫網(wǎng)，從根本上解決因復(fù)雜的布線問題帶來的抗干擾能力差、密封困難、熏蒸時易被腐蝕以及妨礙糧食卸裝等問題。這也是無線測溫系統(tǒng)能否較好應(yīng)用于實際的關(guān)鍵設(shè)計?！妗＃?）無線糧倉糧情測控系統(tǒng)的應(yīng)用能夠減少工作人員的入倉檢查次數(shù)，避免無謂的工作量，尤其是在熏蒸等過后的很長一段時間內(nèi)，杜絕了工作人員中毒的幾率，受到廣大工作人員的極大好評。目前我國國內(nèi)糧情測控系統(tǒng)大致有兩種現(xiàn)場總線：LONWORKS（分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）總線和CAN總線。80 年代以后，隨著電子元器件制造技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)性價比進(jìn)一步提高，新型傳感器、單片機(jī)、PC 機(jī)、新型通信方式等開始逐漸應(yīng)用于糧情測控領(lǐng)域，出現(xiàn)了真正意義上的現(xiàn)代糧情測控系統(tǒng)。80年代初期，計算機(jī)性價比進(jìn)一步提高，給糧溫檢測技術(shù)的發(fā)展提供了有利的條件，此時，價格較為便宜的單板機(jī)、單片機(jī)和PC機(jī)進(jìn)入了糧食溫度檢測領(lǐng)域。近年來，隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)而穩(wěn)定地增產(chǎn)，農(nóng)戶生產(chǎn)糧食也日益增多，絕大部分農(nóng)民不僅解決的溫飽問題，而且有了更多的余糧。大大提升了國家糧食儲備體系的科技含量、信息化水平，成為科學(xué)保糧的關(guān)鍵技術(shù)之一。我國現(xiàn)有的糧情測控系統(tǒng)根據(jù)采用的溫度傳感器和通信方式的不同可以分為幾類，如圖11所示：圖11糧情測控系統(tǒng)分類圖從溫度傳感器的應(yīng)用方面可分為兩類：數(shù)字式溫度傳感器和熱敏電阻。RS485總線技術(shù)：RS485是使用較為廣泛的雙向有補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)傳輸線，其最大傳輸距離為1200米，每段最多支持32個節(jié)點，采用單組雙絞線主從通信。（2）只有運(yùn)用先進(jìn)的儲糧技術(shù)，才有利于確保儲糧安全，延緩糧食陳化和品質(zhì)裂變，保持了糧食的新鮮度和實用品質(zhì)，從而降低糧食存儲環(huán)節(jié)的損失和浪費。檢測分辨率：℃。本文從分線器硬件及軟件設(shè)計等方面均采取了相應(yīng)的措施，確保實現(xiàn)分線器的低功耗。一方面由于整個倉內(nèi)的測溫采用無線通信技術(shù)，蜘蛛網(wǎng)式的布線結(jié)構(gòu)消失了，極大降低了從長線中引進(jìn)的電磁和天線的干擾。下面簡單介紹上位機(jī)管理系統(tǒng)、