【正文】 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。 50腳的第二功能為 MSP430F149 單片機， ACLK（輔系統(tǒng)時鐘）的輸出端。 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。 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 模塊主要實現(xiàn)開 /關(guān)機控制和硬件復(fù)位功能。 SIM 卡接口硬件電路如下圖所示。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。 （ 2） RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電 后丟失， DS18B20 共 9 個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8位。 （ 2） DS18B20 的寫操作 圖 DS18B20 的寫操作時序圖 數(shù)據(jù)線先置低電平 “0” 。如圖： 圖 DS18B20 硬件原理圖 第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計 19 顯示模塊 HT1621 是 128 點內(nèi)存映象和多功能的 LCD 驅(qū)動器 HT1621 的軟件配置特性使它適用于多種 LCD 應(yīng)用場合包括 LCD模塊和顯示子系統(tǒng)用于連接主控制器和 HT1621 的管腳只有 4或 5 條 HT1621 還有一個節(jié)電命令用于降低系統(tǒng)功耗。 LM2596ADJ 管腳 圖 LM2596ADJ 管腳圖 河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院 24 表 27 LM2596ADJ 管腳說明 管腳號 管腳名稱 功能 1 VIN 輸入電壓 2 OUTPUT 輸出電壓 3 GND 地 4 FEEDBACK 穩(wěn)壓取樣電壓輸入端 5 ON/OFF 使能控制端 LM2596ADJ 硬件電路設(shè)計 圖 LM2596ADJ 硬件原理圖 第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 25 第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 溫度采集程序設(shè)計 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，其提供 9位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。 河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院 26 圖 溫度傳感器程序設(shè)計流程圖 GPRS 模塊程序設(shè)計 GPRS 是分組無線服務(wù)技術(shù)（ General Packet Radio Service)的簡稱，它是GSM 移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 永遠在線 由于建立新的連接幾乎無需任何時間 (即無需為每次數(shù)據(jù)的訪問建立呼叫連接 )，因此您可隨時都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。 GGSN 可以把 GSM 網(wǎng)中的 GPRS 分組數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠端的INTERNET 或 網(wǎng)絡(luò)。 由于 檢測的任務(wù)是被控對象的溫度， 通過 GPRS 模塊發(fā)送到監(jiān)測中心。 1．繪制電原理圖的一般規(guī)則 在電原理圖中，元器件圖形符號和文字符號，國家標準局有嚴格規(guī)定（即國標 “GB” ），必須嚴格執(zhí)行，不得任意更改或亂畫。位置符號應(yīng)標注在圖形符號上方或左方；元器件型號或標稱值應(yīng)標注在位置符號之后或下方。特別應(yīng)注意不要把電源插座及其它焊接連接器布置在連接器之間，以利于這些插座、連接器的焊接及電源線纜設(shè)計和扎線。實現(xiàn)了溫度的動態(tài)顯示實時控制，具有界面友好，操作簡單，控制安全可靠，易維護等特點。在本系統(tǒng)中我們都進行了仔細的檢查，所以此步驟不會發(fā)生故障，這一步如果檢查不細通電后可能會造成不可想象的后果，所以這一步也至關(guān)重要。 溫度采集模塊：溫度傳感器 DQ 端接入單片機 口。需要說明波形變化時，允許在圖上標出波形形狀和特征數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)總體設(shè)計流程圖： 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計流程圖 第 4 章 系統(tǒng)硬件電路板的設(shè)計 31 第 4 章 系統(tǒng)硬件電路板的設(shè)計 系統(tǒng)硬件原理圖 說明電子產(chǎn)品中各元 器件或單元電路之間的連接關(guān)系及工作原理的圖，稱為電路原理圖。 GGSN分配 MS 一個 IP 地址。移動臺則必須是 GPRS 移動臺或 GPRS/GSM 雙模移動臺。 GPRS 分組交換的通信方式在分組交換的通信方式中，數(shù)據(jù)被分成一定長度的包 (分組 )，每個包的前面有一個分組頭 (其中的地址標志指明該分組發(fā)往何處 )。溫度芯片 DS18B20轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度高，與微處理器的接口簡單，給硬件設(shè)計工作帶來了極大的方便，能有效地降低成本，縮短開發(fā)周期。 管腳 圖 管腳圖 表 26 管腳說明 管腳號 管腳名稱 功能 1 GND 地 2 OUTPUT 輸出電壓 2 INPUT 輸入工作電壓 硬件電路設(shè)計 第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計 23 圖 硬件原理圖 GPRS 供電模塊 LM2596 開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出 3A 的驅(qū)動電流，同時具有很好的線性和負載調(diào)節(jié)特性。 延時 15 微秒。 延時等待（如果初始化成功則在 15 到 60 毫秒時間之內(nèi)產(chǎn)生一個由 DS18B20 所返回的低電平 “0” 。在講解其工作流程之前我們有必要了解 18B20 的內(nèi)部存儲器資源。C，在 10～+85186。 圖 關(guān)機時序 UART 接口 MG323 模 塊 對外提供一路異步 RS232 UART1(8 線全串口 )通信接口。 MG323 模塊支持對外部備用電池進行充電，當(dāng) VBAT= 時，充電電流約為 (典型值 )。在系統(tǒng)中采用 4MHz 的晶體，外接 2 個 20pF 的電容經(jīng)過 X1 和 X2連接到單片機。 29腳 SIMO0， 30 腳 SOMI0， 31 腳 UCLK0 的第二功能為 MSP430F149 單片機兩路 SPI 通訊接口中的第一路 。系統(tǒng)進行溫度數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)精度高，系統(tǒng)操作簡單，而且可應(yīng)用于有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無法到達的地方，實現(xiàn)了溫度監(jiān)測的自動化智能化，具有成本低廉分布靈活，實時在線的優(yōu)點。 當(dāng)前的科技水平下，無線通信技術(shù)的發(fā)展使得溫度采集測量精確，簡便易行。 文中設(shè)計了一種溫度控制系統(tǒng)，提高了溫度檢測系統(tǒng)的綜合性能用單片機作為微控器，選用數(shù)字溫度傳感器，對溫度進行控制， 提出了一種基于 GPRS 技術(shù)的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)方案，采用 MSP430 單片機和 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)的采集和處理，再通過 GPRS 模塊 MG323 實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)傳輸和接收， 具有精度高、穩(wěn)定性好的特點。而且，當(dāng)數(shù)據(jù)采集點處于運動狀態(tài)、所處的環(huán)境不允許或無法鋪設(shè)電纜時，數(shù)據(jù)甚至無法傳輸，此時便需要利用無線傳輸?shù)姆绞竭M行數(shù)據(jù)采集。溫度傳輸?shù)膶崟r性與可靠性成了設(shè)計遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵。 注意： MSP430 系列單片機的供電電壓為 ～ 。 低速晶體振蕩器滿足了低功耗及使用 晶振的要求。 （ 2） VCOIN 接口 VCOIN 是 MG323 模塊內(nèi)部實時時鐘 RTC 備用電源輸入接口。 圖 開機時序 MG323 模塊支持硬件復(fù)位功能。這就允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。 例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為 0191H，℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 延時（該時間要求的不是很嚴格，但是盡可能的短一點） 數(shù)據(jù)線拉到低電平 “0” 。 將數(shù)據(jù)線拉低 “0” 。 河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院 22 電源模塊 單片機供電模塊 LM1117 系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版 與多種固定電壓版，設(shè)計用于提供 1A 輸出電流且工作壓差可低至 1V。 。 第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 27 GPRS 突破了 GSM 網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應(yīng)的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進行部分改造來實現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對來說并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。當(dāng)然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為 GPRS 專用信道。在 GPRS 系統(tǒng)中，有一個重要的數(shù)據(jù)庫記錄信息，即用戶 PDP 上下文（分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文），用于管理從手機 MS 到網(wǎng)關(guān)GGSN 及到 ISP 之間的數(shù)據(jù)路由信息。如信號弱、 SIM 卡欠費、 SIM 卡不兼容、無可用網(wǎng)絡(luò)、通信鏈路異常斷開、服務(wù)器出錯等，這 些都有可能造成設(shè)備故障而且無法恢復(fù)，所以必需針對各種可能出現(xiàn)的故障制定有效的解決方法才能保證設(shè)備可靠的工作。 ⑥ 為了清晰明了，允許將某些元器件的圖形符號（如繼電器等）分開繪在多個部分，但各部分的位置代號應(yīng)該相同。 顯示模塊：單片機的 ～ 端口分別接液晶驅(qū)動芯片的 DATA、 WR、 RD 、CS 端口。 在沒通電之前，先用萬用表檢查線路的正確性，并核對元器件的型號、規(guī)格是否符合要求。 單片機通過接受溫度傳感器發(fā)過來的溫度實時監(jiān)測信息，進行處理并且在段式液晶上顯示出溫度信息。 二、元件布線規(guī)則 PCB 板邊 ≤1mm 的區(qū)域內(nèi)，以及安裝孔周圍 1mm 內(nèi)，禁止布線； ，不應(yīng)低于 18mil；信號線寬不應(yīng)低于 12mil； cpu 入出線不應(yīng)低于 10mil（或 8mil）；線間距不低于 10mil； 30mil； 河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院 34 ：焊盤 60mil，孔徑 40mil； 1/4W 電阻： 51*55mil（ 0805 表貼）；直插時焊盤 62mil，孔徑 42mil；無極電容： 51*55mil（ 0805 表貼）；直插時焊盤 50mil，孔徑 28mil； ，以及信號線不能出現(xiàn)回環(huán)走線。首先應(yīng)對電路圖的橫向?qū)挾群涂v向高度進行估算，無論電路圖復(fù)雜還是簡單，都應(yīng)以橫向元器件圖形符號最多處估算寬度，以縱向元器件圖形符號最多處估算高度。 ② 元器件圖形符號的排列方向應(yīng)與圖紙底邊平行或垂直，盡量避免斜線排列。初始化程序包括硬件初始化、定時器和串口初始化。 如果用戶的 IP 地址是運營商分配的公有地址，則 GGSN 不參與用戶的論證和鑒權(quán)過程。而有了GPRS，您就能輕而易舉地解決這個沖突。若干移動用戶能夠同時共享一個無線信道，一個移動用戶也可以使用多個無線信道。因為每一個 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。 顯示模塊硬件電路設(shè)計 圖 顯示模塊硬件原理圖 主芯片與 HT1621B 接口只需 4 條線。 延時時間為 45 微秒。第 5 個字節(jié)則是用戶第 3 個EEPROM 的鏡像。 第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計 15 DS18B20 管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 DS18B20 管腳圖 引腳定義： (1)GND 為電源地； (2)DQ 為單數(shù)據(jù)總線，是數(shù)字信號輸入 /輸出端； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。使用集成芯片，已經(jīng)慢慢的成為設(shè)計電路的一種趨勢。 RESET 管腳用于實現(xiàn)模塊硬件復(fù)位。 50PIN B2B 連接器為外部供電電源輸入提供 5 個 VBAT 管腳和 5 個 GND 管腳， MG323 模塊在正常使用時，需保證全部管腳都得到有效使用。 59腳 TA0， 60腳 TA1， 61腳 TA2， 2腳 A3， 3 腳 A4， 4 腳 A5， 5腳 A6， 6 腳A7 的第二功能為 8路的內(nèi)部 12 位 ADC 模擬電壓輸入端口。 （ 3）低電壓供電、寬工作電壓范圍： ～ ； （ 4）靈活的時鐘系統(tǒng)：兩個外部時鐘和一個內(nèi)部時鐘； （ 5）低時鐘頻率可實現(xiàn)高速通信； （ 6）具有串行在線編程能力； （ 7）強大的中斷功能； （ 8）喚醒時間 短，從低功耗模式下喚醒僅需 6微妙； （ 9） ESD 保護，抗干擾力強； （ 10）運行環(huán)境溫度范圍為 40～ +85℃ ，適合于工業(yè)環(huán)境。無線測溫技術(shù)與有線測溫技河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院 2 術(shù)相比，有成本低、攜帶方便、搭建網(wǎng)絡(luò)簡單快捷等特點，特別是在有線網(wǎng)絡(luò)不通暢或由于現(xiàn)場環(huán)境因素的限制不便架設(shè)線路的情況下，使用無線通信技術(shù)進行溫度監(jiān)測顯得更加實用、快捷。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一，與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、化丁、機械、食品等領(lǐng)域。 目 錄 IV 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................... II ABSTRACT.........................................................