【文章內(nèi)容簡介】 目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺所支持； 2）通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。 3）主要是用來取代點(diǎn)對點(diǎn)的線纜連接； 4）具有不能穿透障礙物的特性，有效保障了會議信息的安全 與保密； 5）安裝方便快捷，成本低； 當(dāng)然我們還是需要注意一下紅外線技術(shù)的一些局限性。在進(jìn)行系統(tǒng)安裝時(shí)，設(shè)備距離紅外信號收發(fā)器的距離通常比較短，大都在 10 米內(nèi)，且應(yīng)遠(yuǎn)離其它紅外光源（如日光燈，等離子屏等），以避免干擾。 技術(shù) WAP 是 Wireless Application Protocol（即無線應(yīng)用協(xié)議）的縮寫。無線應(yīng)用協(xié)議也稱為無線應(yīng)用程序協(xié)議，目前應(yīng)用廣泛，是在數(shù)字移動電話、 Inter及其他個(gè)人數(shù)字助理機(jī) PDA、計(jì)算機(jī)應(yīng)用之間進(jìn)行通信的開放性全球標(biāo)準(zhǔn)。 在工作方面，對于日理萬機(jī)、經(jīng) 常與時(shí)間競賽的商務(wù)人士， WAP 更能為用戶提供市場上最新的第一手信息，完全配合用戶的業(yè)務(wù)和工作需要。在生活方面，無論用戶身在何處，都可以通過 WAP 上網(wǎng)，進(jìn)行各項(xiàng)線上銀行服務(wù)，在娛樂方面，基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 13 WAP 也為用戶提供了嶄新的消費(fèi)模式，無論您走到那里，都可以隨心所欲地與朋友甚至其他 WAP 用戶，一起上網(wǎng)、玩游戲，一起分享 WAP 的樂趣。 BOSCH 的 DCN無線討論系統(tǒng)采用的就是該無線技術(shù)。 通過倍受贊譽(yù)的無線介入點(diǎn)能夠?yàn)榉綀A40 米（ 164 英尺）左右的空間提供穩(wěn)固如一的強(qiáng)大連接。 WAP 既可部署在會議室中心以獲得最佳的覆蓋率，也可以 移動到會議室中最適合的位置。 盡管 WAP 有其強(qiáng)大的優(yōu)勢，但是也必須指出 WAP 在技術(shù)角度上的局限性，主要存在于兩個(gè)方面： 1） WAP 設(shè)備和 WAP 承載網(wǎng)絡(luò)： 2） WAP 設(shè)備受 CPU、隨機(jī)訪問存儲器（ RAM）、只讀存儲器（ ROM）和處理速度的限制。 3） WAP 承載網(wǎng)絡(luò)是低功率的網(wǎng)絡(luò)，一般在辦公環(huán)境中的帶寬多為 11M。 WAP承載網(wǎng)絡(luò)的固有特性是可靠性不高、穩(wěn)定性不高和不可。 頻射技術(shù) 無線技術(shù)，其頻段處于 之間。所以簡稱為 無線技術(shù)。這個(gè)頻段里是國際規(guī)定 的免費(fèi)頻段，是不需要向國際相關(guān)組織繳納任何費(fèi)用的。這就為 無線技術(shù)可發(fā)展性提供了必要的有利條件。而且 無線技術(shù)不同于之前的 27MHz 無線技術(shù)，它的工作方式是全雙工模式傳輸，在抗干擾性能上要比 27MHz 有著絕對的優(yōu)勢。這個(gè)優(yōu)勢決定了它的超強(qiáng)抗干擾性以及最大可達(dá) 10 米的傳輸距離。此外 無線技術(shù)還擁有理論上 2M的數(shù)據(jù)傳輸速率，比藍(lán)牙的 1M 理論傳輸速率提高了一倍。這就為以后的應(yīng)用層提高了可靠的保障。 有著自己獨(dú)到的優(yōu)勢所在。相比藍(lán)牙它的產(chǎn)品制造成本更低，提供的數(shù)據(jù)傳輸速率更高。相比同樣免費(fèi)的 27MHz 無線技術(shù)它的抗干擾性、最大傳輸距離以及功耗都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出。 據(jù)上介紹，因此這里就運(yùn)用了無線通信模塊（ NewMsgRF905）。 NewMsgRF905 芯片是挪威 Nordic 公司推出的的單片射頻收發(fā)器。芯片工作電壓 ～ ， 32 引腳 QFN 封裝，內(nèi)置硬件 CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制， 工作在 433/868/915MHz 三個(gè) ISM 頻段，頻段之間收發(fā)模式切換時(shí)間650us。 其引腳說明如表 1所示： 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 14 表 引腳說明 針號 功能說明 縮寫 1 電源＝ ~ VCC 2 TX_EN＝ 1 為 TX 模式， TX_EN＝ 0 為 RX 模式 TX_EN 3 發(fā)送或接收數(shù)據(jù)使能 TRX_CE 4 芯片上電 PWR_UP 5 時(shí)鐘輸出（不用） uCLK 6 載波檢測 CD 7 地址匹配 AM 8 接收或發(fā)送數(shù)據(jù)完成 DR 9 SPI 輸出 MISO 10 SPI 輸入 MOSI 11 SPI 時(shí)鐘 SCK 12 SPI 使能 CSN 13 接地 GND 14 接地 GND NewMsgRF905 工作模式 NewMsgRF905 由 PWR 、 TRX_CE、 TX_EN 組成控制 四種工作模式：兩種活動 RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式。 （ 1） ShockBurst 模式 ShockBurstTM 收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先放先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器送入，但高速發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率，與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用；數(shù)據(jù)在空中停留的時(shí)間短，抗干擾性高。 在 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， RF905 自動處理字頭和 CRC 校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動把字頭和 CRC 校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)自動加上字頭和 CRC 校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送完成后， DR 引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。 （ 2） 節(jié)能模式 RF905 的節(jié)能模式包括關(guān)機(jī)模式和節(jié)能模式。在關(guān)機(jī)模式， RF905 的工作電基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 15 流最小，一般為 。進(jìn)入關(guān)機(jī)模式后， RF905 保持配置字中的內(nèi)容，但不會接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)。空閑模式有利于減小工作電流，其從空閑模式到發(fā)送模式或接收模式的啟動時(shí)間也比較短。在空閑模式下， RF905 內(nèi)部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。 NewMsgRF905 寄存器配置 NewMsgRF905的 所有配置都通過 SPI接口進(jìn)行。 SPI接口由 5個(gè)寄存器組成，一條 SPI 指令用來決定進(jìn)行什么操作。 SPI 接口只有在掉電模式和 Standby 模式是激活的。 1）、狀態(tài)寄存器（ StatusRegister） 寄存器包含數(shù)據(jù)就緒 DR 和地址匹配 AM 狀態(tài)。 2）、 RF 配置寄存器（ RFConfiguration Register） 寄存器包含收發(fā)器的頻率、輸出功率等配置信息。 3）、發(fā)送地址（ TXAddress） 寄存器包含目標(biāo)器件地址，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。 4）、發(fā)送有效數(shù)據(jù)（ TXPayload） 寄存器包 含發(fā)送的有效 ShockBurst 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。 5）、接收有效數(shù)據(jù)（ TXPayload） 寄存器包含接收到的有效 ShockBurst 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。在寄存器中的有效數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 DR指示。 射頻寄存器的各位的長度是固定的。然而，在 ShockBurstTM 收發(fā)過程中，TX_PAYLOAD、 RX_PAYLOAD、 TX_ADDRESS 和 RX_ADDRESS 4 個(gè)寄存器使用字節(jié)數(shù)由配置字決定。 RF905 進(jìn)入關(guān)機(jī)模式或空閑模式時(shí)，寄存器中的內(nèi)容保持不變。NewMsgRF905 與 AT89S51 單片機(jī)構(gòu)成的溫度測控系統(tǒng)的應(yīng)用電路如下： 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 16 圖 NewMsgNRF905 發(fā)射與接收電路 它采用 SPI接口與 ATS89S51串行通信， ATS89S51可以用一般 I/O口來 SPI 接口，只需添加代碼模擬 SPI 時(shí)序即可。本設(shè)計(jì)就是采用普通 I/O 口模擬 SPI 接口的。 鍵盤模塊 基于本系統(tǒng)按鍵較少，采用矩陣式鍵盤，電路復(fù)雜且會加大編程難度。所以這里采用獨(dú)立式按鍵電路，每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根 I/O 接口線 ,每個(gè) I/O 口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。電路設(shè)計(jì) 簡單，且編程極其容易采用獨(dú)立式按鍵電路。 按鍵硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，按鍵基本有兩種功能，一是完成溫度上限的設(shè)定，二是完成測量點(diǎn)的選擇，二者工作不沖突，故為節(jié)省資源，可利用中斷的不同讓按鍵工作于兩種模式下，即采用按鍵復(fù)用。這樣并能實(shí)現(xiàn)按鍵功能實(shí)時(shí)性的要求。 其硬件電路如下所示： 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 17 圖 按鍵電路 如圖中所示， K0 為按鍵模式 1（上限溫度設(shè)定）的中斷觸發(fā)信號： K5 為按鍵模式 2（溫度顯示點(diǎn)選擇）的中斷觸發(fā)信號， K K K K4 為復(fù)用鍵，在模式 1 時(shí)分別為調(diào)節(jié)位選上調(diào)下調(diào)完成功能；在模式 2時(shí)分別為顯示 1號、 2號、3 號測量點(diǎn)溫度及模式結(jié)束鍵。這樣便完成了按鍵預(yù)期功能。 顯示報(bào)警模塊 本系統(tǒng)中要求顯示數(shù)據(jù)簡單且亮度較大， 采用 LCD 顯示價(jià)格較高，且在強(qiáng)光下亮度一般不足。而采用 LED 顯示器在亮度、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢。在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并且對溫度適應(yīng)性較強(qiáng)。 由于單片機(jī)的 I/O 有限，為了更好的分配資源，顯示模塊要求用串行傳輸。MAX7219 是 MAXIM 公司的 7 段共陰極 LED 數(shù)碼管專用驅(qū)動器，每一片 MAX7219 最多可驅(qū)動 8 位 LED，完全滿足本設(shè)計(jì)的要求，且集 BCD 碼譯碼器 、多路掃描器、段驅(qū)動和位驅(qū)動電路于一體，內(nèi)含 8 8位雙口靜態(tài) SRAM，可保存 8 位 LED 數(shù)據(jù)，不僅使用方便，連線簡單，而且還可串聯(lián)，大大簡化了硬件電路設(shè)計(jì)，減少軟件的工作量。 MAX7219 直接與單片機(jī)相連如下圖所示： 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 18 圖 MAX7219顯示驅(qū)動電路 MAX7219 具有典型的三線串行接口， 命令與數(shù)據(jù)組成 16位字串，從 DOUT 引腳輸出，當(dāng)每一個(gè) CLK 脈沖上升沿到來時(shí)，串行數(shù)據(jù)從 DIN 引腳進(jìn)入 MAX7219 內(nèi)部移位寄存器，最先收到的是高位。在第 16 個(gè) CLK 上升沿， LOAD 引腳若變?yōu)楦唠娖?，則數(shù)據(jù)就會被鎖存到內(nèi)部寄存器中。 下圖為 MAX7219 的時(shí)序圖。 圖 MAX7219時(shí)序圖 如圖所示， DIN 為串行數(shù)據(jù)輸入端，當(dāng) CLK 為上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)載入 16 位內(nèi)基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 19 部移位寄存器； CLK 為串行時(shí)鐘輸入端，最大工作頻率為 10 MHz； LOAD 為片選端，當(dāng) LOAD 為低電平時(shí)，該器件接收來自 DIN 的數(shù)據(jù)，接收完畢， LOAD 返回高電平時(shí)，接收的數(shù)據(jù)將鎖定； DIG0～ DIG7 為吸收顯示器共陰極電流的位驅(qū)動線，其最大值。 可達(dá) 500 mA，在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出＋ V； SEGA～ SEGG 和 DP 為驅(qū)動顯示器 7 段及小數(shù)點(diǎn)的輸出電流，約 40 mA，可軟件調(diào)整，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，接入 GND； DOUT 為串行數(shù)據(jù)輸出端，通常直接接入下一片 MAX7219 的 DIN 端。本設(shè)計(jì)中未用到 DOUT端。 通過 V+ 引腳和 ISET 引腳之間所接的外部電阻 RSET 控制 MAX7219， RSET 越大，段電流越小，但是其為 9 530 Ω。此時(shí)為典型段電流 37 mA。為了減少外界干擾，在 MAX7219 的 V+引腳與 GND 引腳之間接一個(gè) μ F的滌綸電容和一只10 μ F 的鉭電容。 MAX7219 所能直接驅(qū)動的是共陰極小電 流 LED 顯示器，它不能直接驅(qū)動共陽極 LED 顯示器，否則會損壞器件。 為了報(bào)警達(dá)到目的，直到工作人員采用相應(yīng)措施改善溫度條件，故采用了蜂鳴器置的方法報(bào)警。 其硬件電路如下所示： 圖 報(bào)警電路 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 20 當(dāng)溫度超過上限時(shí)，置位 P37 使報(bào)警電路工作，可通過開關(guān) S0 關(guān)掉報(bào)警，但當(dāng)報(bào)警作用起到后，為了不讓它在處理溫度問題同時(shí)不繼續(xù)報(bào)警，故加上一個(gè)單刀雙擲開關(guān)和一個(gè)反指示燈，可人工先擇報(bào)警狀態(tài)，或?yàn)榉澍Q器或?yàn)橹甘緹艄ぷ鳌? 其它模塊 電源模塊 本系統(tǒng)中除了 NRF905 使用 電壓外，其它均采用 5V電壓。 主要是因?yàn)镹RF905 電源電壓是 ~ ，而在 時(shí)性能最佳。 考慮到系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用 220V 交流供電，故需要以下電壓變換： 圖 220V交流變 5V直流電源電路 圖 5V直流變 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 21 第三章 軟件設(shè)計(jì) 本章主要介紹單片機(jī)通過 NRF905模塊及 DS18B20檢測溫度的軟件實(shí)現(xiàn)方法，包括溫度的采集，采樣點(diǎn)的識別，數(shù)據(jù)的處理及發(fā)射與接收，以及溫度的顯示的控制。 主程序流程 設(shè)計(jì)中要完成按鍵設(shè)定溫度報(bào)警上限值（按鍵模式 1），按鍵更改顯示不同測量點(diǎn)的 溫度（按鍵模式 2），但單片機(jī)不能一直處于查詢狀態(tài)，那樣太浪費(fèi)單片機(jī)資源，又不利于系統(tǒng)整體流程的復(fù)雜程度，故采用了中斷方式。 考慮到本系統(tǒng)的開關(guān)機(jī)次數(shù)不會太多，為了節(jié)省成本，未對單片機(jī) ROM 區(qū)的資源進(jìn)行擴(kuò)展，而溫度的上下限值保存于 RAM 區(qū)沒定的變量中，系統(tǒng)開機(jī)或重啟時(shí)要首先對溫度上下限進(jìn)行設(shè)定。 主要包括發(fā)射端與接收端主程序如下： 系統(tǒng)溫度采集終端主程序?qū)崿F(xiàn) 發(fā)射端的主要任務(wù)就是溫度采集，并通過無線模塊發(fā)送出去，并對讀取的溫度值了相應(yīng)處理，分離出小數(shù)、整數(shù)，加入了測量點(diǎn)代碼。 具體流程如下 : 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 22 開 始N R F 9 0 5 初 始 化 設(shè) 置 N R F9 0 5 為 發(fā) 送 模 式讀 取 D S 1 8 B 2 0 當(dāng) 前 的 溫 度 值在 溫 度 值 中 加 入 芯