【正文】 寫程序。K eil 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 。 用 過 匯 編 語 言 后 再 使 用 C 來 開 發(fā) ，體 會 更 加 深 刻 。Keil C51軟 件 提 供 豐 富 的 庫 函 數 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 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 高 級 語 言 的 優(yōu) 勢 。Keil提供包括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，由以下幾部分組成：μVision IDE集成開發(fā)環(huán)境（包括①工程管理器、②源程序編輯器、③程序調試器） 、C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫管理器、BL51連接/定位器、OH51目標文件生成器以及 Monitor5RTX51實時操作系統(tǒng)。軟件開發(fā)的編程語言采用C語言實現．因為C語言比傳統(tǒng)的匯編語言更有優(yōu)勢。通過C可實現模塊化編程技術，從而可將已編制好的程序加入到新程序中；C語言可移植性好且非常普及，C編譯器幾乎適用于所有的目標系統(tǒng)；已完成的軟件項目可以容易地轉換到其它的處理器或環(huán)境中。如圖31所示為keil軟件的編程環(huán)境，版本為uVision3圖31 Keil開發(fā)環(huán)境界面 節(jié)點軟件設計 設計功能本系統(tǒng)中的無線傳感器網絡節(jié)點是網絡中的終端，節(jié)點在硬件上采取相同的設計，但在軟件編程上有所區(qū)別。由于節(jié)點處在擁有少量節(jié)點的子網中間，它幾乎可以不需要與鄰近節(jié)點協(xié)調以產生路由功能。節(jié)點可以離線獨立工作。當它脫離網絡時可以記錄傳感器采集的模擬量信號，并等待上傳到用戶PC中去。這樣的節(jié)點由低功耗的微處理器和外圍器件共同組成，具有網絡和通信能力，可以響應網絡請求。因為條件限制，這里采用一個顯示電路表示數據的采集成功與否。 數據采集部分的主程序設計系統(tǒng)程序主要包括數據采集部分的主程序，讀出溫度子程序，顯示溫度子程序，顯示數據刷新子程序等。主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值。DSl8B20 工作在單總線協(xié)議下，控制器首先發(fā)送初始化脈沖，使信號線上的 DSl8B20 被復位，接著發(fā)送 ROM 操作命令，使 DSl8820 被激活進入接收內存訪問命令狀態(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 DSl8B20 操作。主程序流程圖如圖 32 所示：開始LCD 顯示屏初始化初次讀取溫度延遲延遲DS18B20準備 顯示溫度延遲是圖32 主程序流程圖主程序主要實現溫度的讀取，并通過傳感器傳送給 LCD 顯示器，表示收集數據成功。具體的程序如圖 33 所示：否否圖33 主程序 讀出溫度子程序流程圖如圖 34 所示：圖34 讀出溫度子程序流程圖置 DS18B20_IS_OK 為 0開始讀一個字節(jié)寫一個字節(jié)初始 DS18B20初始化 DS18B20寫一個字節(jié)置 DS18B20_IS_OK 為 1結束是否具體程序如圖 35 所示圖35 讀取溫度子程序 顯示溫度子程序流程圖如圖 36 所示：高位是否為 0次高位是否為 0開始獲取溫度小數部分高 5 為是否為負數獲取溫度整數部分刷新 LCD 緩沖區(qū)顯示溫度結束次高位不顯示高位不顯示是否是是否否圖36 顯示溫度子程序流程圖4 無線傳感網絡節(jié)點的通信設計 射頻通信設計CC2500 通過 SPI(SI，SO，SCLK 和 CSn)接口與微控制器相連，CC2500 為從設備。SPI 接口上的所有的地址和數據轉換被最先在重要的位上處理。SPI 接口上所有的處理都同一個包含一個讀／寫位，一個突發(fā)訪問位和一個 6 位地址的頭字節(jié)在一起作用。在地址和數據轉換期間，CSn 腳必須保持為低電平。如果在過程中 CSn 變?yōu)楦唠娖?，則轉換取消。當 CSn 變低，在開始轉換頭字節(jié)前，微控制器必須等待，直到SO 引腳變低。這表明電壓調制器已經穩(wěn)定，晶體正在運作中。除非芯片處在 SLEEP狀態(tài)，SO 引腳在 CSn 變低電平后也立即變低。GD02 引腳連接微處理器外部中斷用于通知單片機 FIFO 的狀態(tài)信號。當數據開始傳送時，GD02 腳拉高，當傳送結束時，GD02 腳回復低電平狀態(tài)。 網絡節(jié)點與其他節(jié)點之間的通訊設計在整個系統(tǒng)中，通信協(xié)議的設計是重中之重的事情，這部分的協(xié)議關系到與外圍節(jié)點之間能不能正常進行數據傳輸的問題。而且，中心節(jié)點與外圍節(jié)點的數據傳輸是通過無線傳輸模塊來實現，這部分的協(xié)議可以稱之為無線傳輸協(xié)議。本設計中采用簡單的握手信號，通過主設備廣播，從設備發(fā)送準備信號完成握手過程，首先下位機向整個網絡廣播，查詢是否有上位機能接受數據，上位機接受到下位機的請求，告訴下位機可以接收數據。然后下位機進入傳送數據狀態(tài)，向上位機傳送數據，上位機進入接收數據狀態(tài)，從下位機接受數據。接收完成后進入初始狀態(tài)。整個過程如圖41所示傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器下位機下位機下位機下位機下位機上位機PC圖41 節(jié)點之間通信總體結構軟件流程圖如圖 42 所示。開始初始化 RF選擇通信信道準備接受信號發(fā)送數據接受準備請求合法發(fā)送完成 是是是否否否圖42 發(fā)送端軟件流程圖開始上電復位中斷處理子程序數據發(fā)送子程序初始化 RF其他任務有數據發(fā)送？有中斷？是是否否圖42 接送端軟件流程圖 數據通信包設計接收節(jié)點和發(fā)送節(jié)點之間以射頻模塊規(guī)定的數據包格式通信，CC2500 規(guī)定的數據通信格式如圖 43 所示。導言、同步字與 CRC 校驗在發(fā)送數據時是由 CC2500 自動添加，在接收時由硬件自動去除，在信道特性較好的場合，為提高識別速度，可設定 16 位的導言與 16 位的同步字。CC2500 在固定長度通信模式下，可刪去長度域；在可變長度通信模式下，需要 8 位的長度域給出除去導言與同步字外所有數據的字節(jié)數。地址域用于 CC2500 多設備識別。最后兩個字節(jié)的 CRC 校驗是長度域、地址域和數據的校驗和。導言8n 位同步字16/32 位長度域8 位地址域8 位數據8n 位CRC 校驗 16 位圖43 CC2500數據通信包格式5 仿真結果與分析 Proteus本設計中的仿真軟件采用 Proteus。P roteus 的 ISIS 是 一 款 Labcenter 出 品的 電 路 分 析 實 物 仿 真 系 統(tǒng) ， 可 仿 真 各 種 電 路 和 IC， 并 支 持 單 片 機 ， 元 件 庫 齊 全 ，使 用 方 便 ， 是 不 可 多 得 的 專 業(yè) 的 單 片 機 軟 件 仿 真 系 統(tǒng) 。 Proteus 主 要 由 ISIS 和ARES 兩 部 分 組 成 ， ISIS 的 主 要 功 能 是 原 理 圖 設 計 及 與 電 路 原 理 圖 的 交 互 仿 真 ，ARES 主 要 用 于 印 制 電 路 板 的 設 計 。該 軟 件 的 特 點 ：① 全 部 滿 足 我 們 提 出 的 單 片 機 軟 件 仿 真 系 統(tǒng) 的 標 準 ， 并 在 同 類 產 品 中 具 有明 顯 的 優(yōu) 勢 。② 具 有 模 擬 電 路 仿 真 、 數 字 電 路 仿 真 、 單 片 機 及 其 外 圍 電 路 組 成 的 系 統(tǒng) 的 仿真 、 RS232 動 態(tài) 仿 真 、 C 調 試 器 、 SPI 調 試 器 、 鍵 盤 和 LCD 系 統(tǒng) 仿 真 的 功 能 ；有 各 種 虛 擬 儀 器 ， 如 示 波 器 、 邏 輯 分 析 儀 、 信 號 發(fā) 生 器 等 。③ 目 前 支 持 的 單 片 機 類 型 有 ： 68000 系 列 、 8051 系 列 、 AVR 系 列 、 PIC12系 列 、 PIC16 系 列 、 PIC18 系 列 、 Z80 系 列 、 HC11 系 列 以 及 各 種 外 圍 芯 片 。④ 支 持 大 量 的 存 儲 器 和 外 圍 芯 片 。 總 之 該 軟 件 是 一 款 集 單 片 機 和 SPICE分 析 于 一 身 的 仿 真 軟 件 ， 功 能 極 其 強 大 ， 可 仿 真 5 AVR、 PIC。Proteus 的 軟 件 界 面 如 圖 51 所 示 ：圖51 Proteus的軟件界面 仿真輸出 軟件程序仿真結果圖52 程序仿真結果 電路仿真結果為了顯示仿真的輸出結果，采用一個 LCD 顯示屏和一個虛擬終端表，分別表示數據采集成功和數據發(fā)送成功。整個仿真電路如圖 53：圖53 仿真電路仿真的輸出效果如圖 54 所示：圖54 仿真效果圖隨著 DS18B20 的輸出溫度的變化，LCD 屏和虛擬終端隨之而改變。改變溫度之后的輸出結果圖如圖 55 所示：圖55 溫度變化之后的仿真輸出 仿真結果分析通過 LCD 屏仿真結果的顯示，可以看出數據采集部分達到了預想的結果，完成了數據的采集，并傳送給單片機。從虛擬終端的仿真結果顯示，仿真電路可以完成數據的發(fā)送。結論經過這幾個月的努力，初步完成了畢業(yè)設計所預想的目的。整個設計通過了軟件上的調試、仿真。我想這對于自己以后的學習和工作都會有很大的幫助的。在這次設計中遇到了很多問題，在實際設計中才發(fā)現，書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。一切問題必須要靠自己一點一滴的解決，而在解決的過程中也是我個人能力提升的過程。對于單片機設計，其硬件電路是比較簡單的，主要是解決程序設計中的問題，而程序設計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設計的靈魂所在。因此在整個設計過程中大部分時間是用在程序上面的。很多子程序是可以借鑒書本上的，但怎樣銜接各個子程序才是關鍵的問題所在，這需要對單片機的結構很熟悉。因此可以說單片機的設計是軟件和硬件的結合，二者是密不可分的。給我印象最深的是要設計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅持的毅力。在整個電路的設計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細節(jié)設計上，如在多種方案的選擇中，我們仔細比較分析其原理以及可行的原因。實習過程中，我深刻的體會到在設計過程中，需要反復實踐，其過程很可能相當煩瑣，有時花很長時間設計出來的電路還是需要重做，那時心中未免有點灰心，有時還特別想放棄，此時更加需要靜下心，查找原因?？傮w來說，這次實踐我受益匪淺。在摸索該如何設計電路使之實現所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了設計電路的艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。致謝XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX參考資料[1]　李朝青.《單片機原理及接口技術（簡明修訂版） 》.杭州：北京航空航天大學出版社，1998[2]　李廣弟.《單片機基礎［Ｍ］ 》.北京：北京航空航天大學出版社，1994[3]　丁元杰.《單片微機原理》.北京：機械工業(yè)出版社，1994[4]　薛鈞義.《MCS51 系列單片微型計算機及其應用》.西安：西安交通大學出版社，1994[5]　張幽彤.《MCS8098 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