【文章內容簡介】 由其中的一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接受數(shù)據(jù)。半雙工形式比單工形式靈活，但它的效率較低，由發(fā)送方式切換到接收方式所需要的時間大約為數(shù)個毫秒，這個時間延遲對時間較為敏感的系統(tǒng)是無法接受的。全雙工形式下，采用了信道劃分技術，避免了半雙工形式的缺點，數(shù)據(jù)傳送是雙向的，且可以同時發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用了效率較高的全雙工通信形式。3）串行通信的傳送速率在串行通信中，用“波特率”來描述數(shù)據(jù)的傳輸速率。所謂波特率，即每秒鐘傳送的二進制位數(shù)，其單位為bps。它是衡量串行數(shù)據(jù)傳輸速度快慢的重要指標。接收方的波特率和發(fā)送方的波特率可以分別設置，但接收方的接受波特率必須與發(fā)送方的發(fā)送波特率相同。 RS232串口通信典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：（1）地線，（2）發(fā)送，（3）接受。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接受數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、和奇偶校驗。對于兩個進行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配：：這是一個衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個bit。當我們提到時鐘周期時，我們就是指波特率。例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時鐘是4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是8位的，標準的值是7和8位。如何設置取決于你想傳送的信息。比如，標準的ASCII碼是0127（7位）。擴展的ASCII碼是0255（8位）。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本，那么每個數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個包指一個字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位。由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術語“包”指任何通信的情況。：用于表示單個包的最后一位，典型的值為1,。由于數(shù)據(jù)是傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現(xiàn)了小小的不同步，因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y束，而且提供計算機校正時鐘同步的機會。：在串口通信中一種簡單的檢錯方式，有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當然沒有校驗位也是可以的。對于奇偶校驗的情況，串口會設置校驗位，用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對于偶校驗校驗位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個。如果是奇校驗校驗位為1，這樣就有3個邏輯高位。高位和地位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗。這樣使得接受設備能夠知道一個位的狀態(tài)，有機會判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接受數(shù)據(jù)是否不同步。 信號轉換電路設計本系統(tǒng)串口部分，采用PL2303控制器作為USB/RS232雙向轉換器。該器件作為USB/RS232雙向轉換器，一方面從主機接受USB數(shù)據(jù)并將其轉換為RS232信息流格式發(fā)送給外設；另一方面從RS232外設接受數(shù)據(jù)轉換為USB數(shù)據(jù)格式傳送回主機。這些由器件自動完成。 PL2303（USB轉RS232控制器）PL2303是Prolific公司生產的一種高度集成的RS232USB接口轉換器，可以提供一個RS232全雙工異步串行通信裝置與USB功能接口便利連接的解決方案。其管腳如圖215所示。該器件內置USB功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調制解調器控制信號的UART，只需外接幾個電容就可以實現(xiàn)USB信號與RS232信號的轉換，能夠方便的嵌入到各種設備。通過利用USB傳輸模式，利用龐大的數(shù)據(jù)緩沖器和自動流量控制，PL2303HX比傳統(tǒng)的UART（通用異步收發(fā)器）端口能夠實現(xiàn)更高的吞吐量，高達115200bps的波特率可用于更高性能的使用。圖215 PL2303管腳細節(jié)圖（1）（全速兼容）（2），12MHz的晶體振蕩器（3）支持RS232這樣的串行接口 （TxD和RxD）（RTS,CTS,DTR,DSR,DCD和RI）,6,7或8個數(shù)據(jù)位，一個半，或兩個停止位，幀錯誤和串行中斷檢測（4）寬廣的流量控制機制（5）可配置的512個字節(jié)雙向數(shù)據(jù)緩沖器(6)支持從遠程輸入相關調制信號進行喚醒功能（6）兩個通用的I/O引腳（7）啟動時可以將配置存儲于外部的EPROM USB接口USB接口部主要由三部分組成，分別是USB接頭，USB供電和USB數(shù)據(jù)收發(fā)。提供USB的物理接口，通過USB線可與USB設備鏈接。整個USB轉串口線不需要外接電源，直接使用USB供電即可。USB接口與USB轉串口主芯片（PL2303）的通訊。 PL2303芯片與單片機的連接USB轉串口主芯片（PL2303）是電路的核心部分，提供USB和串口的橋轉換。它主要由三部分組成，分別是USB轉串口主芯片PL230PL2303工作晶振和PL2303外圍電路。如下圖216為PL2303外圍電路及與單片機連接圖。圖216 PL2303芯片與單片機鏈接3系統(tǒng)軟件設計編程時采用模塊化設計思想，系統(tǒng)中各主要功能模塊均編成獨立的函數(shù)在主程序中加以調用，程序主要由以下功能模塊組成：上電初始化程序、無線收發(fā)程序、數(shù)據(jù)包打包拆包程序、數(shù)據(jù)處理程序。發(fā)送端和接收端在上電后首先調用初始化程序，完成無線收發(fā)頻率、工作模式、發(fā)射速率、內部寄存器的初始化配置；無線收發(fā)程序負責接受和發(fā)送經過打包后的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)打包程序將采集數(shù)據(jù)根據(jù)通信協(xié)議加上幀頭、地址、CRC校驗字節(jié)，形成完整的數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)拆包程序根據(jù)通信協(xié)議將接收到的數(shù)據(jù)包去掉幀頭、地址信息、取出其中的有用數(shù)據(jù)，并檢驗數(shù)據(jù)包中的CRC字節(jié)以檢驗接收到的數(shù)據(jù)的正確性；數(shù)據(jù)處理程序對接收到的有效數(shù)據(jù)進行簡單的計算機處理后將其通過串口發(fā)送到計算機，作進一步分析和處理。系統(tǒng)整體軟件框圖如下31，圖32所示。圖31為發(fā)射系統(tǒng)程序框圖，圖32為接受系統(tǒng)程序框圖。圖31 發(fā)射系統(tǒng)主程序框圖圖32 接受系統(tǒng)主程序框圖DS18B20溫度采集流程DS18B20以單總線協(xié)議工作，單片機首先發(fā)送復位脈沖，使信號線DS18B20被復位，接著發(fā)送ROM操作命令，使DS18B20被激活進入接受內存訪問命令狀態(tài)。內存訪問命令完成溫度轉換、讀取等工作。系統(tǒng)以ROM命令和存儲器命令的形式對DS18B20操作。ROM操作命令均為8位，命令代碼分別為：讀ROM（33H）、匹配ROM（55H）、跳過ROM（CCH）、搜索ROM（F0H）和告警搜索（ECH）命令。存儲器操作命令為：寫暫存存儲器（4EH）、讀暫存存儲器（BEH）、復制暫存存儲器（48H）、溫度變換（44H）、重新調出EERAM（B8H）和讀電源供電方式(B4H)命令。下圖33為溫度采集流程圖。圖33 溫度采集流程圖無線模塊數(shù)據(jù)收發(fā)流程下面為典型的 nRF905 模塊數(shù)據(jù)發(fā)送流程：（1）當微控制器要發(fā)送數(shù)據(jù)時，將接收機的地址和發(fā)送數(shù)據(jù)通過SPI 接口傳輸給nRF905 模塊；（2）微控制器設置TRX_CE 和TX_EN 管腳同時置為高電平，啟動發(fā)送端的nRF905 模塊為發(fā)送模式；（3）發(fā)送端的nRF905 模塊發(fā)送過程處理：a）射頻寄存器開啟；b）數(shù)據(jù)打包（加字頭和CRC 校驗碼）；c）數(shù)據(jù)包發(fā)送；d）當數(shù)據(jù)包發(fā)送結束，將數(shù)據(jù)發(fā)送完成管腳（DR 管腳）置為高電平；（4）如果AUTO_RETRAN 被設置為高，nRF905 模塊將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到TRX_CE 被設置為低；（5）TRX_CE 被設置為低時，nRF905 模塊數(shù)據(jù)包發(fā)送過程結束并回到待機模式。89S52單片機控制nRF905 模塊數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖如圖34所示。圖34 nRF905發(fā)送數(shù)據(jù)流程下面為典型的 nRF905 模塊數(shù)據(jù)接收流程：（1）微控制器控制TRX_CE 為高電平、TX_EN 為低電平，nRF905 模塊進入接收模式；（2）650us 后，nRF905 模塊監(jiān)測空中的信息，等待接收數(shù)據(jù)；（3）當nRF905 模塊檢測到與接收頻率相同的載波時，設置載波檢測管腳（CD 管腳）為高電平；（4）當nRF905 模塊接收到有效的地址時，設置地址匹配管腳（AM 管腳）為高電平；（5）當一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢后，nRF905 模塊自動去掉數(shù)據(jù)包的字頭、地址和CRC 校驗碼，然后將數(shù)據(jù)接受完成管腳置為高電平；（6）微控制器將TRX_CE設置為低電平；（7）微控制器通過SPI 接口以一定的速率提取數(shù)據(jù)包中的有效接收數(shù)據(jù)；（8）當所有的有效數(shù)據(jù)接收完畢，微控制器控制nRF905模塊數(shù)據(jù)接收完成管腳（DR 管腳）和地址匹配管腳（AM管腳）為低電平；（9）nRF905 進入待機模式。89C52單片機控制nRF905模塊數(shù)據(jù)接受流程圖如圖35所示。圖35 nRF905接受數(shù)據(jù)流程單片機開發(fā)中需要有專門的編程軟件，我們寫的C語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS51單片機的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機開發(fā)技術的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機的愛好者來說是十分必要的，對于使用C語言編程的人，Keil幾乎就是的唯一的選擇。目前在國內你只能買到Keil軟件左設計所用的仿真機也很可能只支持該軟件，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調試工具也會有事半功倍之效。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。安裝完Keil uVision3軟件后，啟動Keil uVision3程序，就可以看到的Keil uVision3主界面。在Keil C51的操作環(huán)境下,創(chuàng)建程序分為以下步驟：1）創(chuàng)建一個項目，為Target1選擇合適的CPU的型號，選擇ATMEL 公司的AT89C52芯片。2）新建并添加源程序文件當項目文件建立好后，就可以給項目文件加入程序文件了，Keil uVision3支持C語言程序，也支持匯編語言程序。創(chuàng)建源程序文件后先保存，且保存為“.C”文件，然后就可以把該文件添加到項目中去。圖36 2．點編譯，生成了HEX文件并且發(fā)現(xiàn)沒錯誤，如圖37所示。圖37 程序編譯調試5 結論本系統(tǒng)就是充分利用了DS18B89C52和NRF905。系統(tǒng)采用了DS18B20采集溫度并通過89C52單片機控制數(shù)據(jù)通過LED顯示，再經nRF905，實現(xiàn)的無線傳輸。DS18B20傳感器精度高、互換性好；它直接將溫度數(shù)據(jù)進行編碼，可以只使用一根電纜傳輸溫度數(shù)據(jù)，通信方便，傳輸距離遠且抗干擾性好；與傳統(tǒng)的溫度傳感器組成的多點測溫系統(tǒng)相比可以節(jié)省大量電纜，而且系統(tǒng)得以簡化，系統(tǒng)維護十分方便。nRF905通過SPI接口與89C52進行數(shù)據(jù)傳送，通過ShockBurst收發(fā)模式進行無線數(shù)據(jù)發(fā)送，收發(fā)可靠，使用方便。系統(tǒng)結構采用模塊化設計，主要有兩大部分構成：第一部分為系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)采集，以一片nRF905無線收發(fā)芯片為核心，與多片單總線溫度傳感器DS18B20組成溫度采集網絡，完成多點溫度數(shù)據(jù)采集和無線發(fā)送；第二部分為系統(tǒng)接受端，由一片nRF905無線收發(fā)芯片通過RS232接口模塊，完成溫度數(shù)據(jù)的無線接受和上傳功能。實驗表明，該系統(tǒng)充分說明了nRF905的性能良好，實用性強。該設計提供了一種行之有效的多路無線溫度采集及傳輸?shù)姆椒?，經過多次使用發(fā)現(xiàn)其可移植性好，實用性強。但是，對該系統(tǒng)還存在一些問題需要解決。例如：反應速度慢、溫度顯示有些滯后、精度無法進一步提高和發(fā)射距離比較近等。任何方案都有一個不斷改進和完善的過程，結合一些新技術的發(fā)展情況可以做一些改進。比如對系統(tǒng)性能進行多方面的測試，以進一步的改進系統(tǒng)性能。通過進一步的改進，我相信無線測溫系統(tǒng)將具有更強的實用性。536 致謝感謝我的導師任德志，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。還有任老師安排的兩位研究生學長，他們也給我很多感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。四年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，沒有發(fā)生上大學前所擔心的任何不開心的事情。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒關系，各奔前程，大家珍重。我們在一起的日子，我會記一輩子的。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！參考文獻[1]何立民. 單片機應用系統(tǒng)設計[M ]. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2000 年12 版[2]胡漢才. 單片機原理及系統(tǒng)設計[M ]. 北京