【文章內(nèi)容簡介】 個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表 1所示。對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位 S=0 時，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進(jìn)制值 。表 ?2 是對應(yīng)的一部分溫度值。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 表 27 DS18B20 暫存寄存器分布 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位 (LS Byte) 0 溫度值高位 (MS Byte) 1 高溫限值 (TH) 2 低溫限值 (LH) 3 配置寄存器 4 保留 5 基于 GSM 技術(shù)的多點溫度巡回檢測系統(tǒng) 13 保留 6 保留 7 CRC 校驗值 8 DS18B20 工作原理 DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由 2s 減為 750ms。 DS18B20 測溫原理如圖 26所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為 所測溫度。圖 26中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值。 圖 26 DS18B20 測溫原理圖 DS18B20 復(fù)位、讀、寫時序 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該低溫度系數(shù)晶 振 預(yù)置 預(yù)置 =0 計數(shù)器 1 溫度寄存器 =0 計數(shù)器 2 高溫度系數(shù)晶 振 比較 斜率累加器 LSB 置位 /清除 加 1 停止 基于 GSM 技術(shù)的多點溫度巡回檢測系統(tǒng) 14 協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫 時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 i. DS18B20 的復(fù)位時序 圖 27 DS18B20 復(fù)位時序圖 ii. DS18B20 的讀時序 對于 DS18B20 的讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程。 對于 DS18B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20 在完成一個讀時序過程，至少需要 60us 才能完成。 基于 GSM 技術(shù)的多點溫度巡回檢測系統(tǒng) 15 圖 28 DS18B20 寫時序圖 iii. DS18B20 的寫時序 對于 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0時序和寫 1 時序兩個過程。 對于 DS18B20 寫 0時序和寫 1時序的要求不同，當(dāng)要寫 0時序時，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的 “0” 電平，當(dāng)要寫 1時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。 圖 29 DS18B20 讀時序圖 串口通信電路設(shè)計 STC12C5410AD 有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和 GMS 模塊 之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時要滿足一定的條 件， GSM 模塊采用 的串口是RS232 電平的，而單片機的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，本設(shè)計 采用了專用芯片 MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。 具體電路如 圖 210所示 ： 基于 GSM 技術(shù)的多點溫度巡回檢測系統(tǒng) 16 C 1 +1V+2C 1 3C 2 +4C 2 5V6T 2 O U T7R 2 I N8R 2 O U T9T 2 I N10T 1 I N11R 1 O U T12R 1 I N13T 1 O U T14GND15V C C16U4M A X 2 3 2C 1 81 0 5C 1 71 0 5C 1 61 0 5C 1 91 0 5V C CV C CC 2 01 0 5V C CT 1 O U T 2R 1 I N 2T 1 O U T 2R 1 I N 2R X DT X D162738495J7單片機 D B 9 圖 210 MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路圖 我們采用了三線制連接串口，也就是說 單片機 和 GSM 模塊 的 9針串口只連接其中的 3根線：第 5腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3 腳的 TXD。這是最簡單的連接方法，但是對 本設(shè)計 來說已經(jīng)足夠使用了，電路如 上 圖所示 。通信線采用交叉接法， 即兩者信號線對應(yīng)成為 R— T， T— R。 具體連接電路如 圖 211 所示 : T 1 O U T 2R 1 IN 2162738495J7單片機 D B 9162738495J8G M S D B 9T 1 O U T 2R 1 IN 2 圖 211 串口線連接示意圖 GSM 模塊 TC35i短信貓 特征 TC35T/TC35iT 是西門子公司的一個便捷的即插即用解決方案。 其 技術(shù)特點 如下 ： 1 雙頻 GSM 外置調(diào)制解調(diào)器 2 EGSM900/1800Mhz 或 EGSM900/1900MHz 3支持電壓范圍： 8V30V、低功耗 4 短信息服務(wù)功能 基于 GSM 技術(shù)的多點溫度巡回檢測系統(tǒng) 17 文字及 PDU 點對點（ MT/MO） 小區(qū)廣播 5 接口 標(biāo)準(zhǔn) RS232 接口 用 AT 命令做遙控（ 及 ） 串連波特率由 300 至 115,200 bits/s 自動波特率（ 300 至 38,400 bits/s） 6 SMA 天線接口 7 滑入式 SIM 卡存儲器 GSM 的 SMS 短消息服務(wù)是 GSM 系統(tǒng)提供給用戶的一種數(shù)字業(yè)務(wù)。它與話音傳輸及傳真一樣同為 GSM 數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)。 SMS 的收發(fā)占用的是 GSM 網(wǎng)絡(luò)的信令信道，不會占用普通話音信道，而且它是雙向通信，具有一定的交互能力；SMS 具有較高的可靠性，短消息發(fā)送端的用戶可 知道短消息是否已經(jīng)到達(dá)接收端。由于短消息依靠了 SMSC 短消息服務(wù)中心的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)機制，當(dāng)接收端用戶關(guān)機或不在服務(wù)區(qū)內(nèi)時， SMSC 會暫時保存該短消息；如果接收端用戶在規(guī)定時間（通常為 24小時）內(nèi)重新處于工作狀態(tài)， SMSC 會立刻發(fā)送短消息給接收端用戶，當(dāng)發(fā)送成功時會返回發(fā)送端用戶 1 個確認(rèn)信號。 SMS 充分利用了 GSM 網(wǎng)絡(luò)的直放站覆蓋廣的特點和全程全網(wǎng)的優(yōu)勢，具有極佳的移動性，使得任何一個申請了短消息服務(wù)的 GSM 無線終端用戶在全網(wǎng)范圍內(nèi)獲得服務(wù)。每個短消息的信息量限制 140 個 8 位組（ 7 比特編碼） 140 個英文字節(jié)或 70個中文字符。如果超過此長度，則要分多次發(fā)送。 一共有三種方式來發(fā)送和接收 SMS 信息： Block Mode, Text Mode 和 PDU Mode。Text Mode 是純文本方式，可使用不同的字符集，從技術(shù)上說也可用于發(fā)送中文短消息，但國內(nèi)手機基本上不支持，主要用于歐美地區(qū)。 PDU Mode 被所有手機支持，可以使用任何字符集，這也是中國境內(nèi)手機默認(rèn)的編碼方式。 PDU 串表面上是一串 ASCII 碼，由‘ 0’ ‘ 9’、 ‘ A’ ‘ F’這些數(shù)字和字母組成。它們是 8 位字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)，或者 BCD 碼 十進(jìn)制數(shù)。 PDU 串不僅包含可顯示的消息本身，還包含很多其它信息，如 SMS 服務(wù)中心號碼、目標(biāo)號碼、回復(fù)號碼、編碼方式和服務(wù)時間等。發(fā)送和接收的 PDU 串，結(jié)構(gòu)是不完全相同的。 ① 發(fā)送： SMSC 號碼為＋ 8613800531500（濟南），對方為 15064098602，短信內(nèi)容為“ 溫度 ”，其 Pdu 串可以為： 08 91 683108501305F0 11 00 0D 91 68 3108985258F0 基于 GSM 技術(shù)的多點溫度巡回檢測系統(tǒng) 18 00 08 00 04 6E295EA6 具體分析如表： 表 28 DS18B20 暫存寄存器分布 分段 含義 說 明 08 SMSC 地址信息的長度 共 8 個八位字節(jié) （包括 91） 91 SMSC 地址格式 (ON/NPI) 用國際格式號碼 （在前面加‘＋’） 683108501305F0 SMSC 地址 8613800531500 補 ’ F’ 湊成偶數(shù)個 11 基本參數(shù)（ TPMTI/VFP） 發(fā)送， TPVP 用相對格式 00 消息基準(zhǔn)值（ TPMR） 0 0D 目標(biāo)地址數(shù)字個數(shù) 共 13 個十進(jìn)制數(shù) （不包括 91 和 ’ F’ ） 91 目標(biāo)地址格式（ TON/NPI） 用國際格式號碼 （在前面加‘＋’） 685160048906F2 目標(biāo)地址 (TP/DA) 8615064098602, 補 ’ F’ 湊成偶數(shù)個 00 協(xié)議標(biāo)識 (TPPID) 是普通 GSM 類型， 點到點方式 08 用戶信息編碼方式 (TPDCS) UCS2 編碼 () 00 有效期 (TPVP) 5 分鐘 04 用戶信息長度 (TPUDL) 實際長度 6 字節(jié) 6E295EA6 用戶信息 (TPUD) 溫度 ② 信發(fā)送時，所對應(yīng)的完整的字符串為： AT 回車 AT+CMGS=” PDU 串長度 ” 若收到 ” ” ,則接著發(fā)送對應(yīng)的 PDU 串 發(fā)送成功，返回如下內(nèi)容： +CMGS: 128 基于 GSM 技術(shù)的多點溫度巡回檢測系統(tǒng) 19 OK 整體電路圖 控制器 電路原理圖 見附錄一 手持設(shè)備電路原理圖 見附錄 二 第三章 各模塊和主程序流程圖 系統(tǒng)概述 整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實質(zhì)性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊列出，并為每一個執(zhí)行 模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。 首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。 主程序方案 主程序調(diào)用了 5 個子程序，分別是 LCD 液晶 顯示程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度 巡回檢測 程序、中斷控制程序、單片機與 GSM 模塊 串口通訊程序。 鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及相關(guān)處理。 溫度 巡回檢測 程序： 控制溫度傳感器工作并且處理溫度傳感器 送過來的數(shù)據(jù) 。 LCD 液晶 顯示程序： 顯示 對方號碼、設(shè)定的系統(tǒng)溫度參數(shù)、時間參數(shù)及傳感器路數(shù)參數(shù)等 。 中斷控制程序：實現(xiàn) 定時控制功能 。 串口通訊程序：實現(xiàn) GSM 模塊 與單片機通訊，將 短信 數(shù)據(jù)傳送給 GSM 模塊 。 基于 GSM 技術(shù)的多點溫度巡回檢測系統(tǒng) 20 圖 31 程序結(jié)構(gòu)示意圖 將各個功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和 I/O 沖突即可。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。因為跳轉(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清 晰，無論是修改還是維護(hù)都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個好處那就是以后寫程序的時候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個單元功能模塊 各模塊程序設(shè)計 下面對主要幾個子程序 做介紹： 溫度巡回檢測程序 設(shè)