【文章內(nèi)容簡介】 28 溫度顯示電路 The diagram of temperature display circuit 電源以及看門狗電路 電源電路 因為單片機工作電源為 +5V，且底層電路功耗很小。采用 7805 三端穩(wěn)壓片即可滿足要求。具體電路圖如下 ： 圖 29 電源電路 The diagram of power circuit 看門狗電路 考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對惡劣，單片機會受到周圍環(huán) 境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機等一些不可預(yù)知的不正常工作現(xiàn)象。工作人員也不可能到現(xiàn)場對單片機重起，本設(shè)計為單片機電路添加一個外部看門狗電路。定時查詢單片機的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常即對單片機延時重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運行。 NE56604能為多種微處理器和邏輯系統(tǒng)提供復(fù)位信號，其門限電平為 。在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時， NE56604將產(chǎn)生精確的復(fù)位信號。 NE56604內(nèi)置一個看門狗定時器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微處理器的正常運行?？撮T狗能產(chǎn)生一個系統(tǒng)復(fù)位信號用來終止任何由于微處 理器故障而引發(fā)的不正常的系統(tǒng)操作。 NE56604的看門狗的監(jiān)控周期為 100mS（典型值）。具體電路圖如下： 圖 210 看門狗電路 The diagram of watch dog circuit 輸出通道設(shè)計 本系統(tǒng)的輸出通道針對糧食倉庫現(xiàn)場而設(shè)計，輸出控制部分主要負責(zé)對糧庫的儲糧設(shè)備進行自動控制，儲糧設(shè)備主要有鼓風(fēng)機和環(huán)流熏蒸機，這兩個設(shè)備的控制相對來說要簡單一些，只有開和停這兩種操作。具體實現(xiàn)方法是利用 AT89C51 的 I/O 口控制繼電器實現(xiàn)對儲糧設(shè)備的控制。 繼電器方式的 開關(guān)量輸出，是目前最常用的一種輸出方式，一般在驅(qū)動大型設(shè)備時，往往利用繼電器作為測控系統(tǒng)輸出到輸出驅(qū)動之間的第一級執(zhí)行機構(gòu)，通過第一級繼電器輸出，可完成從低壓直流到高壓交流的過渡。如圖 211 在經(jīng)光耦后，直流部分給繼電器供電，而輸出部分則可以直接與 220V 市電相接。系統(tǒng)的輸出由單片機的 I/O 控制，控制儲糧設(shè)備運行實現(xiàn)對現(xiàn)場溫度的調(diào)節(jié)。 圖 211 繼電器輸出電路 The diagram of relay output circuit 由于繼電器采用電磁吸合方式，在開關(guān)瞬間，觸點容易產(chǎn)生 火花，從而引起干擾；由于繼電器的驅(qū)動線圈有一定的電感，在關(guān)斷瞬間可能產(chǎn)生較大的電壓，因此在對繼電器的驅(qū)動電路上常常反接一個保護二極管用于反向放電。不同的繼電器，允許驅(qū)動電流也不一樣，在電路設(shè)計時可適當(dāng)加一限流電阻，如圖 211中的電阻 R3。在圖 211 中 VT1 可取 9013 晶體管， OP1 光耦合器可取達林頓輸出的 TIL113。圖中 R C1 為滅弧電路。 硬件抗干擾設(shè)計 設(shè)置去耦電容 去耦電容接在電源線和地線之間，可以有效地削弱芯片電源線和地線之間的電壓尖峰與毛刺干擾信號，減少通過電源線和地線耦合引 起的干擾，系統(tǒng)取為 F。 地線與電源線的處理 信號通過地線和電源線阻抗的耦合將會產(chǎn)生干擾，因此盡量加大地線和電源線的截面，并盡可能寬一些，減少交叉布線。 元器件布局 模擬元器件和數(shù)字元器件分別相對集中布置。數(shù)字元器件的接地腳共同引出接地 —— 數(shù)字地；模擬器件的接地端共同接地 —— 模擬地。然后將數(shù)字地同模擬地分別引出，最后連接至總接地端形成電路板上的地線。 信號線 測溫系統(tǒng)中單片機與測溫點之間的信號傳輸線采用雙絞線 [5]。 它可以降低臨近信道的電磁耦合和外部信號的電磁干擾 。 3 PTR2020 無線通信模塊 本系統(tǒng)設(shè)計的是無線通信傳輸，數(shù)據(jù)通過遠程無線傳輸進行交換，無線通信在系統(tǒng)中有著重要的地位。在無線數(shù)據(jù)通信中必須保證信號的可靠傳輸，本系統(tǒng)采用了 PTR2020無線收發(fā)數(shù)傳 MODEM模塊，其特性可以滿足設(shè)計的要求， PTR2020是一種新型的單片無線收發(fā)數(shù)傳 MODEM 模塊，該模塊在內(nèi)部集成了高頻接收、 PLL合成、 FSK 調(diào)制 /解調(diào)、參量放大、功率放大、頻道切換等功能，是目前集成度較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品 [6]。同時該器件為超小型模塊器件，具有超低功耗、高速率（ ）無線收發(fā) 數(shù)傳功能，且性能優(yōu)異，使用方便，所需外圍元件少。下文是該無線通信模塊的詳細介紹。 PTR2020 無線通信模塊的概述 模塊特性： 1）接收發(fā)射合一 2）工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段 433MHz 3） FSK 調(diào)制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合 4）采用 DDS+PLL 頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好 5）靈敏度高，達到 105dBm 6）最大發(fā)射功率 +10dBm 7）低工作電壓（ ），功耗小，待機狀態(tài)僅為 8μ A 8）具有兩個頻道，特別滿足需要多信道工作的特殊場合 9）工作速率最高可達 20Kbit/s（也可在較低速率下工作如 9600bps） 10）超小體積約 40mm 27mm 5mm 11）可直接接 CPU 串口使用如 8031，也可以接計算機 RS232 接口，軟件編程方便 12）由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計，使用無須申請許可證 13）標準 DIP引腳間距，更適合嵌入式設(shè)備 應(yīng)用領(lǐng)域： 遙控，遙測，無線抄表，門禁系統(tǒng)，小區(qū)傳呼，工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，無線標簽，身份識別，非接觸 RF 智能卡，小型無線數(shù)據(jù)終端，安全防火系統(tǒng)，無線遙控系統(tǒng)，生物信號系統(tǒng)，水文氣象監(jiān)控，機器人控制，信息家電，無 線 232，無線 422/485 數(shù)據(jù)通信等。 電氣特性： 表 31 電氣特性 of electrical specification 參數(shù) 數(shù)值 工作頻率（兩組頻率） 調(diào)制方式 FSK 穩(wěn)頻方式 PLL 最大發(fā)射功率 ＜ +10dBm 接收靈敏度 105 dBm 最高通信數(shù)率 20Kbit/s 工作電壓 ～ 電流 發(fā)射： 2030mA 接收： 10mA 待機電流（ PWR=0） 8uA 引腳說明 （ 頂視圖）及功能 圖 31 PTR2020 芯片引腳圖 diagram of PTR2020’s chip pin Pin1： VCC, T 電源，接 Pin2： CS，頻道選擇， CS=0 選擇工作頻道 1 即 ， CS=1 選擇工作頻道 2即 434. 33MHz Pin3： DO 數(shù)據(jù)輸出 Pin4： DI 數(shù)據(jù)輸入 Pin5： GND，電源地 Pin6： PWR，節(jié)能控制， PWR=1 正常工作狀態(tài)， PWR=0 待機微功耗狀態(tài) Pin7：發(fā)射接收控制， TXEN=1 時模塊為發(fā)射狀態(tài)， TXEN=0 時模塊 為接收狀態(tài) 模塊工作模式控制及工作頻道選擇表 表 32 模塊工作模式控制及工作頻道選擇表 Table of module working pattern control and work frequency channel choice 模塊接腳輸入電平 模塊狀態(tài) TXEN CS PWR 工作頻道號 芯片狀態(tài) 0 0 1 1 接收 0 1 1 2 接收 1 0 1 1 發(fā)射 1 1 1 2 發(fā)射 X X 0 待機 說明： 1） PTR2020 可與所有單片機如 80C31， 2051， 6811CO8， PIC， Z8 等配合使用，直接接單片機的串口或 I/O 口。 2） PTR2020 也可與計算機串口通信，此時需要在中間簡單地接一個 232 電平轉(zhuǎn)換芯片，如 MAX232。 PTR2020 模塊連接的軟硬件要求 硬件連接： 1） PTR2020 無線 MODEM 的 DI 接單片機串口的發(fā)送。 2） PTR2020 無線 MODEM 的 DO 接單片機串口的接收。 3）用單片機的 I/O 控制模塊的發(fā)射控制，頻道轉(zhuǎn)換和低功耗模式。 4）如果直接接計算機串口，可以用 RTS 來控制 PTR2020 無線 MODEM 的收一發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換 (RTS 需經(jīng)電平轉(zhuǎn)換 )。 軟件編程： 1）發(fā)送 ① 通信速率最高為 20Kbit/s，也可工作在其他速率如 4800bps, 9600bps下，無需設(shè)置 PTR2020 的工作速率。 ② 發(fā)送數(shù)據(jù)之前需將模塊置于發(fā)射模式， TXEN=1。 ③ 至少 5ms 后 (接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時間需要 )，可以發(fā)送任意長度數(shù)據(jù)。 ④ 發(fā)送結(jié)束后將模塊置于接收狀態(tài)， TXEN=0。 ⑤ 發(fā)射到接收的轉(zhuǎn)換時間為 5ms。 2）接收 ① PTR2020 置于接收狀態(tài)， TXEN=0。 ② 接收到的數(shù)據(jù)可直接送到單片機串口或經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送計算機 。 3）待機 模式 PWR=0 時， PTR2020 進入節(jié)電待機模式，功耗大約 8μ A，在待機模式下不能接收數(shù)據(jù)，發(fā)射數(shù)據(jù)。 PTR2020 無線通信協(xié)議原理及設(shè)計 無線通信協(xié)議的簡介 1981 年國際標準化組織（ ISO）正式提出了“開放系統(tǒng)互連（ OSI）基本參考模型”的國際標準，成為新一代計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) [7]。分層的概念在計算機體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等計算機科學(xué)中都得到了廣泛的應(yīng)用，在計算機互連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)時人們也是這樣做的。 OSI 分為七層，在通信過程中為了使這些對層間的虛通信得以正確進行 ，它們必須遵循共同的約定，就是對等協(xié)議。 最下面是物理層（ PHPhysical Layer）。物理層負責(zé)在物理媒體上傳輸二進制位流，又稱比特流，它規(guī)定了物理連接的機械、電氣、功能和過程特性。機械特性規(guī)定了插頭座的大小、形狀和針的數(shù)目等。電氣特性規(guī)定了電壓值、邏輯電平及其它電氣參數(shù)。功能特性規(guī)定了每根連線的功能及含義。過程特性則規(guī)定了各種事件應(yīng)按什么次序出現(xiàn)。 數(shù)據(jù)鏈路層 (DLData Link Layer)建立在物理層之上，其功能是通過差錯檢測與恢復(fù)等措施將直接相連的兩個系統(tǒng)間的可能出錯 的物理連接改造成為無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。 建立在數(shù)據(jù)鏈路層之上的網(wǎng)絡(luò)層（ NNetwork Layer）則完成了數(shù)據(jù)在通信子網(wǎng)中的傳輸，其中包括路由的選擇。 網(wǎng)絡(luò)層之上是傳輸層（ TTransport Layer）。它是第一個端對端的層次。就是說在通信子網(wǎng)的中繼設(shè)備上可能有下面的 PH, DC 或 N 層，而只有在互連的端開放系統(tǒng)上才有運輸層以上的層次。它要提供端對端的差錯控制、流量控制等功能，向上一層的實體提供透明的維持一定質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，并使其不必操心達到端對端數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的細節(jié)。 實際應(yīng)用中要進行信息 交換的常常不是兩個端開放系統(tǒng)本身，而是一個端開放系統(tǒng)中的某一進程與另一端開放系統(tǒng)中的某一進程。會話層（ SSession Layer）的功能就是在兩個通信的高層進程之間建立和管理不同形式的對話。 表示層（ PPresentation Layer）的功能是提供數(shù)據(jù)和信息的語法表示變換，包括編碼的轉(zhuǎn)換，加密與解密，數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等。七層中的最上層一層是應(yīng)用層（ AApplication Layer） ,它提供了 OSI環(huán)境下對各種應(yīng)用或用戶服務(wù)的接口隨著應(yīng)用要求的不同，它提供了不同的服務(wù) 。 PTR2020 無線通信協(xié)議原理及設(shè)計 通信信道 通信信道是數(shù)據(jù)從發(fā)射到接收的一個通道，它包括產(chǎn)生數(shù)據(jù) 流，編碼，發(fā)射，接收，解碼。理解如圖 32所示： 圖 32 通信信道 數(shù)據(jù)源 數(shù)據(jù)編碼 數(shù)據(jù)發(fā)射 數(shù)據(jù)接收 數(shù)據(jù)譯碼 數(shù)據(jù)解釋 傳播媒介 diagram