【導(dǎo)讀】也逐漸倍受關(guān)注。如今隨著無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大和完善，基于遠(yuǎn)程的。溫度采集控制系統(tǒng)在各行各業(yè)中大量應(yīng)用。然而，處理分布在各處的數(shù)據(jù)傳輸問。且現(xiàn)在世面上的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)繁?，?，費(fèi)用較高，影響了設(shè)備的性價比。就此現(xiàn)狀，我針對溫度監(jiān)測點(diǎn)分散，數(shù)據(jù)。采集提供了嶄新方式。制器組成，具有無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的特征?？煞奖銓?shí)現(xiàn)對各種現(xiàn)場溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。強(qiáng)、傳輸速度快、可靠性高、無局限性等特點(diǎn)。KeywordsGPRS，Wireless，Temperature，Dataacquisition，System

　　

【正文】 10 USB_D+ I/O USB數(shù)據(jù)線 D+ 11 VBUS P USB電源 12 NC 此管腳必須懸空 13 LPG O 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈 詳細(xì)設(shè)計參見 LPG 管腳電路 14 NC 此管腳必須懸空 15 /RXD O UART口，對應(yīng) DTE的 RXD口 16 NC 此管腳必須懸空 17 /TXD I UART口，對應(yīng) DTE的 TXD口 18 VDDRTC P 實(shí)時時鐘 (RTC)備用電源輸入 接鈕扣電池或大電容 19 NC 此管腳必須懸空 20 NC 此管腳必須懸空 21~25 GND 地 26 VBAT P 電源 ～ ，當(dāng)模塊以最大功率發(fā)射時，電源供電電流將達(dá)到瞬時 ， VBAT 電壓將會有跌落，但必須保證供電電壓最小值不能低于 。 27 VBAT P 28 VBAT P 29 VBAT P 30 VBAT P 31 VDDIO P I/O口電源管腳 VDDIO 在使用時需要注意：VDDIO 輸入電壓 U 與 /DTR 、/RTS、 /TXD 外加串聯(lián)電阻 R的攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 EM310 模塊介紹 17 關(guān)系計算公式： R= * K 如： VDDIO 輸入電壓為 3V， R=0 歐姆；輸入電壓為 5V， R= 32 /RING O UART口，對應(yīng) DTE的 RING口 33 /DSR O UART口，對應(yīng) DTE的 DSR口 34 /RTS I UART口，對應(yīng) DTE的 RTS口 35 /DTR I UART口，對應(yīng) DTE的 DTR口 36 NC 此管腳必須懸空 37 /CTS O UART口，對應(yīng) DTE的 CTS口 38 NC 此管腳必須懸空 39 /DCD O UART口，對應(yīng) DTE的 DCD口 40 /RST I 復(fù)位管腳 低電平有效，建議此管腳在靠近50PIN B2B 連接器處并聯(lián) 100nF的電容到 GND，用于 ESD 防護(hù) 41 TERM_ON I 開關(guān)機(jī)管腳 42 GND P 地 43 MIC2 AI 第二路 MIC 單端輸入 44 MICBIAS P 第二路 MIC的偏置電壓 45 MIC1P AI 第一路音頻輸入正端 差分輸入 46 MIC1N AI 第一路音頻輸入負(fù)端 47 SPKN AO 第二路音頻輸出負(fù)端 差分輸出 48 SPKP AO 第二路音頻輸出正端 49 EARP AO 第一路音頻輸出正端 差分輸出 50 EARN AO 第一路音頻輸出負(fù)端 EM310 GPRS 模塊應(yīng)用框圖 EM310 GPRS模塊使用 50PIN連接器接口方式， 外圍設(shè)備提供應(yīng)用接口信號 為 ： ① UART接口 ② SIM卡接口 ③ 音頻接口 ④ 電源接口 ⑤ USB總線接口 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 EM310 模塊介紹 18 ⑥ 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示接口 其模塊應(yīng)用框圖如圖 。 圖 EM310 GPRS模塊應(yīng)用框圖 EM310模塊提供一路串行接口，支持 8線串行總線接口或 4線串行總線接口或 2線串行接口。 EM310 GSM模塊通過 UART接口與外界進(jìn)行串行通信，和 AT指令的輸入。UART支持可編程的數(shù)據(jù)寬度、可編程的數(shù)據(jù) 停止位、可編程的奇 /偶校驗(yàn)或者沒有校驗(yàn)，該 UART口最高支持 ，默認(rèn)支持 9600bit/s的速率，支持波特率掉電保 存。 在本系統(tǒng)中有單片機(jī)向 EM310 GPRS模塊 通訊，為 使 其簡便采用模塊的 UART接口發(fā)送數(shù)據(jù)。 EM310模塊可以通過使用 2線制串口 MAX3232芯片與標(biāo)準(zhǔn) RS232C的接口連接。模塊的 /RXD通過 MAX3232芯片轉(zhuǎn)換后接 DTE設(shè)備的 RXD管腳； DTE設(shè)備的 TXD通過MAX3232芯片轉(zhuǎn)換后接模塊的 /TXD管腳。 其連接示意圖如 圖 。 圖 EM310模塊串口與單片機(jī)連接示意圖 EM310 GPRS 模塊的天線接口 EM310 GPRS模塊 天線 采用 RF連接器連接方式， 天線 使用 50ohm特征阻抗的線纜和天線。 天線接口 ESD 防護(hù) EM310模塊天線接口對 ESD敏感，如果防護(hù)不好，可能會導(dǎo)致內(nèi)部射頻器件永久性損壞， 所以本設(shè)計的 ESD 防護(hù)電路如圖 。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 EM310 模塊介紹 19 圖 天線接口的 EDS 防護(hù)電路 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 溫度檢測 20 5 溫度檢測 溫度檢測儀的分類 隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測技術(shù)也不斷地進(jìn) 步，目前的溫度檢測使用的溫度計種類繁多、應(yīng)用范圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法 。 利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計 利用此原理制成的溫度計大致分成三大類 : ① 玻璃溫度計： 它是利用玻璃感溫包內(nèi)的測溫物質(zhì) （ 水銀、酒精、甲苯、煤油等 )受熱膨脹、遇冷收縮的原理進(jìn)行溫度測量的； ② 雙金屬溫度計 ： 它是采用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬牢固粘合在一起制成的雙金屬片作為感溫元件，當(dāng)溫度變化時，一端固定的雙金屬片，由于兩種金屬膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生彎曲，自由端的位移通過傳動機(jī)構(gòu)帶動指針指示出相應(yīng)溫度； ③ 壓力式溫度計： 它是由感溫物質(zhì) （ 氮?dú)?、水銀、二甲苯、甲苯、甘油和低沸點(diǎn)液體如氯甲烷、氯乙烷等 )隨溫度變化，壓力發(fā)生相應(yīng)變化，用彈簧管壓力表測出它的壓力值，經(jīng)換算得出被測物質(zhì)的溫度值。 利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測 元件 利用此技術(shù)制成的溫度檢測元件主要是熱電偶。 熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應(yīng)用最廣泛的檢測元件。熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點(diǎn)。常用的熱電偶有以下幾種 : ① 鎳鉻 鎳硅，型號為 WRN，分度號為 K， 測溫范圍 0～ 900186。C。 ② 鎳鉻 康銅，型號為 WRK，分度號 為 F， 測溫范圍 0～ 600186。C。 ③ 鉑鍺 鉑，型號為 WRP，分度號為 S，在 1300186。C以下的溫度可長期使用 。 ④ 鉑 30銠 鉑 6銠 ，型號為 W77，分度號為 B， 測溫 范圍 300～ 1600186。C。 正在研究的溫度檢測技術(shù) 近年來，在溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，多種新的檢測原理與技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，己取得了重大進(jìn)展。新一代溫度檢測元件正在不斷出現(xiàn)和完善化。 ① 晶體管溫度檢測元件 半導(dǎo)體溫度檢測元件是具有代表性的溫度檢測元件。半導(dǎo)體的電阻 溫度系數(shù)比金屬大 12個數(shù)量級，二級管和三極管的 PN結(jié)電壓、電容對溫度靈敏度很高。基于上述測溫原理已研制了各種溫度檢測元件。 ② 集成電路溫度檢測元件 利用硅晶體管基極一發(fā)射極間電壓與溫度關(guān)系 (即半導(dǎo)體 PN結(jié)的溫度特性 )進(jìn)行溫度檢測，并把測溫、激勵、信號處理電路和放大電路集成一體，封裝于小型攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 溫度檢測 21 管殼內(nèi)，即構(gòu)成了集成電路溫度檢測元件。 ③ 核磁共振溫度檢測器 所謂核磁共振現(xiàn)象是指具有核自旋的物質(zhì)置于靜磁場中時，當(dāng)與靜磁場垂直方向加以電磁波，會發(fā)生對某頻率電磁的吸收現(xiàn)象。利用共振吸收頻率隨溫度上升而減 少的原理研制成的 溫度檢測器， 稱為核磁共振溫度檢測器。 這種檢測器精度極高，可以測量出千分之一開爾文，而且輸出的頻率信號適于數(shù)字化運(yùn)算處理故是一種性能十分良好的溫度檢測器。在常溫下，可作理想的標(biāo)準(zhǔn)溫度計之用。 ④ 熱噪聲溫度檢測器 其優(yōu)點(diǎn)在于 1)輸出噪聲電壓大小與溫度是比例關(guān)系； 2)不受壓力影響； 3)感溫元件的阻值幾乎不影響測量精確度； 所以它可以直接讀出絕對溫度值而不受材料和環(huán)境條件限制的溫度檢測器。 DS18B20 的概述 DS18B20溫度芯片 是一種 集成芯片，能夠有效的減小外界的干擾，提高測量的精度，簡化 電路的結(jié)構(gòu)。使用集成芯片，已經(jīng)慢慢的成為設(shè)計電路的一種趨勢。本系統(tǒng) 設(shè)計 使用溫度芯片 DS18B20， 也正是順應(yīng)了這一趨勢。 DS18B20一般說明及 特點(diǎn)概述 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(dá)， 其 提供 9位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入 DS1820或從 DS1820送出。因此從中央處理器到 DS1820僅需連接一條線（和地），讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€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。 這就允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用范圍包括 HVAC環(huán)境控制、建筑物設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測，以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。 DS18B20支 持 “一線總線 ”接口，測量溫度范圍為 55～ +125186。C，在 10～ +85186。C范圍內(nèi) ,精度為 177。 現(xiàn)場溫度直接以 “一線總線 ”的數(shù)字方 式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量 。 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。 在本 檢測 系統(tǒng) 設(shè)計 中采用外部電源供電 測 溫 的 工作方式，其中電阻 R是上拉電阻，使得單線總線的空閑狀態(tài)是高電平。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 溫度檢測 22 DSl8B20 的外部管腳及特點(diǎn) DS18B20有三個 管腳 。 GND為接地線， DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出接口，通過一個較弱的上拉電阻與單片機(jī)相連。 VDD為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源，范圍 ～ 。 本文使用外部電源供電。 引腳排列 如圖 。 DALLASDS18B20123G N DD CV D D 圖 DS18B20引腳排列圖 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20主要由 4部分組成： 64位光刻 R0M、溫度傳感器、非易失性的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 R0M中的 64位序列號是出廠前被光刻好的，他可以看作是該 DSISB20的地址序列碼，每個 DSI8B20的 64位序列號均不相同。高低溫報警觸發(fā)器 TH和 TL，配置寄存器均由一個字節(jié)的 E2PROM組成，使用一個存儲器功能命令可對 TH， TL或配置寄存器寫 入。配置寄存器中 R1， R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)。 表 DS18B20精度位數(shù)對應(yīng)表 R1R0 精度位數(shù) 最大轉(zhuǎn)換時間 R1R0=‘ 00’ 9位精度 ms R1R0=‘ 01’ 10位精度 ms R1R0=‘ 10’ 11位精度 375 ms R1R0=‘ 11’ 12位精度 750 ms 注：未編程時默認(rèn)為 12位精度。本系統(tǒng)采用的也是 12位的精度。 DS18B20的內(nèi)存結(jié)構(gòu) DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM（ 便簽式的內(nèi)部存儲器） 和一 個非易失性的可電擦除的 EEPROM，后者存放高溫和低溫觸發(fā)器 TH， TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 便簽 存儲器包含了 9個連續(xù)字節(jié)（ 0～ 8），前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，字節(jié) 0的內(nèi)容是溫度的低 8位，字節(jié) 1是溫度的高 8位，字節(jié) 2是 TH（溫度上限報警），字節(jié) 3是 TL（溫度下限報警），字節(jié) 4是配置寄存器，用于確定輸出分辨率 9到 12位。第 7個字節(jié)是預(yù)留寄存器，用于內(nèi)部計算。字節(jié) 8是冗余檢驗(yàn)字節(jié)，校驗(yàn)前面所有 8個字節(jié)的 CRC碼，可用來保證通信正確。 DS18B20 的測溫功能 當(dāng) DSI8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始 啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存存儲器的 0， 1字節(jié)。單片機(jī)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)格式以 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 溫度檢測 23 形式表示。 經(jīng)過單線接口訪問 DSl820的協(xié)議 處理順序， 如圖 。 初 始 化ROM操 作 命 令存 儲 器 操 作 命 令處 理 數(shù) 據(jù) 圖 處理順序圖 初始化 單總線上的所有處理均從初