基于無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2024-11-07 21:20本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】蚆袆肂荿薂裊膄薅蒈裊芇莈螆羄羆膀螞羃聿莆薈芁腿薄羈羈蒄蒀羀肅芇蝿罿膅蒂蚅罿羋芅薁肈羇蒁蕆肇肀芄螅肆膂葿蟻肅莄節(jié)蚇肄肄薇薃蟻膆莀葿蝕羋薆螈蠆羈莈蚄蚈肀薄薀螇膃莇蒆螇芅膀螅螆羅蒞螁螅膇羋蚇螄艿蒃薃螃罿芆葿螂肁蒂螇螁膄芄蚃袁芆蒀蕿袀羆芃蒅衿膈蒈蒁袈芀莁螀袇羀薇蚆袆肂荿薂裊膄薅蒈裊芇莈螆羄羆膀螞羃聿莆薈芁腿薄羈羈蒄蒀羀肅芇蝿罿膅蒂蚅罿羋芅薁肈羇蒁蕆肇肀芄螅肆膂葿蟻肅莄節(jié)蚇肄肄薇薃蟻膆莀葿蝕羋薆螈蠆羈莈蚄蚈肀薄薀螇膃莇蒆螇芅膀螅螆羅蒞螁螅膇羋蚇螄艿蒃薃螃罿芆葿螂肁蒂螇螁膄芄蚃袁芆蒀蕿袀羆芃蒅衿膈蒈蒁袈芀莁螀袇羀薇蚆袆肂荿薂裊膄薅蒈裊芇莈螆羄羆膀螞羃聿莆薈芁腿薄羈羈蒄蒀羀肅芇蝿罿膅蒂蚅罿羋芅薁肈羇蒁蕆肇肀芄螅肆膂葿蟻肅莄節(jié)蚇肄肄薇薃蟻膆莀葿蝕羋薆螈蠆羈莈蚄蚈肀薄薀螇膃莇蒆螇芅膀螅螆羅蒞螁螅膇羋蚇螄艿蒃薃螃罿芆葿螂肁蒂螇螁膄芄蚃袁芆蒀蕿袀羆芃蒅衿膈蒈蒁袈芀莁螀袇羀薇蚆袆肂荿薂裊膄薅蒈裊芇莈螆羄羆膀螞羃聿
【正文】 計(jì)數(shù)器被預(yù)置到對(duì)應(yīng)于 55℃ 的一個(gè)值。如果計(jì)數(shù)器在門周期結(jié)束前到達(dá) 0℃ ，則溫度 寄存器（同樣被預(yù)置到 55℃ ）的值增加，表明所測(cè)溫度大于 55℃ 。同時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個(gè) 值，這個(gè)值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計(jì)數(shù)器又開始計(jì)數(shù)直到 0℃ ，如果門周期仍未結(jié)束， 則 將重復(fù)這一過(guò)程。 斜坡式累加器 [10]用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以期 待 在測(cè)溫時(shí)獲得比較高的分辨力。這是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的數(shù)值。 DS1820 內(nèi)部對(duì)此計(jì)算的結(jié)果可提供 ℃ 的分辨力。溫度以 16bit 帶符號(hào)位擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式讀出 。數(shù)據(jù)通過(guò)單線接口以串行方式傳 輸。 DS1820 測(cè)溫范圍 55℃ ~+125℃ ，以 ℃ 遞增。如用于華氏溫度，必須要用一個(gè)轉(zhuǎn)換因子查找表。 溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理及程序流程圖 溫度檢測(cè)系統(tǒng)采用寄生電源供電方式 [11]。為保證在有效的 DS1820 時(shí)鐘周期內(nèi)，提供足夠的電流，我們用一個(gè) MOSFET 管和 89C51 的一個(gè) I/O 口（ ）來(lái)完成對(duì) DS1820 總線的上拉。當(dāng) DS1820 處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為 10μ s。采用寄生電源供電方式時(shí) VDD 必須接地。由于單線制只有一根線，因此 發(fā)送接收口必須是三態(tài)的，為了操作方便我們用 89C51 的 口作發(fā)送口 Tx, 口作接收口 Rx。通過(guò)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)此種方法可掛接 DS1820 數(shù)十片，距離可達(dá)到 50 米，而用一個(gè)口時(shí)僅能掛接 10 片 DS1820，距離僅為 20 米。同時(shí)由于讀寫在操作上是分開的故不存在信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。 無(wú)論是單點(diǎn)還是多點(diǎn)溫度檢測(cè)，在系統(tǒng)安裝及工作之前，應(yīng)將主機(jī)逐個(gè)與DS1820 掛接，讀出其序列號(hào)。其工作過(guò)程為：主機(jī) Tx發(fā)一個(gè)脈沖，待“ 0”電平大于 480μ s 后，復(fù)位 DS1820，待 DS1820 所發(fā)響應(yīng)脈沖由主機(jī) Rx 接收后，主機(jī) Tx 再發(fā) 讀 ROM 命令代碼 33H（低位在前），然后發(fā)一個(gè)脈沖（ 15μ s）并接著讀取 DS1820 序列號(hào)的一位。用同樣方法讀取序列號(hào)的 56 位。對(duì)于圖 38系統(tǒng)的 DS1820 操作的總體流程圖如圖 39 所示。它分三步完成：①系統(tǒng)通過(guò)反復(fù)操作，搜索 DS1820 序列號(hào)；②啟動(dòng)所有在線 DS1820 做溫度 A/D 變換；③逐臺(tái)州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 個(gè)讀出在線 DS1820 變換后的溫度數(shù)據(jù) [12]。 8 9 C 5 1P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2T xR xD S 1 8 2 0G N DV D DV D DD S 1 8 2 05 vG N D 圖 38 寄生電源供電的 DS1820 溫度檢測(cè)系統(tǒng) 4. 基于 無(wú)線 傳輸 溫濕度 數(shù)據(jù) 采集 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)初始化主要包括節(jié)點(diǎn)定義和各參數(shù)初始化。 ZigBee包含全功能設(shè)備 FFD和精簡(jiǎn)功能設(shè)備 RFD[13]。程序根據(jù)應(yīng)用要求定義節(jié)點(diǎn)是 FFD還是 RFD，從而確定節(jié)點(diǎn)性質(zhì)。參數(shù)初始化主要包括 I/O接口和外設(shè)的初始化， 自 定義系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)、工作頻率、電源管理方式及 ZigBee網(wǎng)絡(luò)層和 MAC層的參數(shù)，如網(wǎng)絡(luò)地址、節(jié)點(diǎn)所 屬接口、集群等。主程序主要包括信號(hào) 采集、計(jì)算處理、數(shù)據(jù)收發(fā)以及組網(wǎng)功能，可充分利用 CC2430豐富的中斷資源對(duì)各種類型的事件進(jìn)行排序和處理。 臺(tái)州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 41 系統(tǒng)初始化 開始 定義節(jié)點(diǎn)屬性 定義始終 定義節(jié)點(diǎn)頻率 定義電源模式 I/O 初始化 外設(shè)初始化 定義網(wǎng)絡(luò)地址和參數(shù) 定義節(jié)點(diǎn)屬性、接口 通道選擇、開終端 建立配置文件 可 運(yùn) 行 主 程序？ 進(jìn)入主程序 Y N 臺(tái)州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 系 統(tǒng) 初 始 化開 始采 集 指 令 ？合 法 接 受 請(qǐng)求有 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送有 其 他 中斷 ？其 他 任 務(wù)數(shù) 據(jù) 采 集接 收發(fā) 送中 斷 比 較 處 理NYYNNNYY 圖 42 系統(tǒng)主程序 協(xié)議棧 協(xié)議棧 [14]是使用 C語(yǔ)言編寫的 ， 協(xié)議棧使用閃存程序存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)可配置的MAC地址、網(wǎng)絡(luò)表和綁定表。 圖 43 協(xié)議棧構(gòu) 架 臺(tái)州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)采集傳感器數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送給協(xié)調(diào)器 (控制器 )， 同時(shí)接收來(lái)自協(xié)調(diào)器 (控制器 )的數(shù)據(jù)并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)操作。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上電后掃描所有信道來(lái)找到臨近協(xié)調(diào)器 ， 申請(qǐng)加入此網(wǎng)絡(luò)。由于采用電池供電方式 ，必須要保證終端節(jié)點(diǎn)的低功耗 ， 設(shè)計(jì)中采用定時(shí)喚醒的方式連接協(xié)調(diào)器 ， 接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。其它時(shí)間則轉(zhuǎn)入休眠模式 ， 功耗降到最低。 假 如 網(wǎng) 絡(luò) 成 功開 始系 統(tǒng) 初 始 化協(xié) 議 棧 初 始 化喚 醒 時(shí) 間 到運(yùn) 行 協(xié) 議 棧接 收 控 制 器 數(shù) 據(jù)處 理 傳 感 器 數(shù) 據(jù)并 到 控 制 器休 眠NYYN 圖 44 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件流程 串口通信 信道選擇 為 頻段分配了 16 個(gè)信道，從 2405MHz 到 2480MHz，每 5MHz 有一個(gè)信道，提供 250kb/s 的傳輸速率 [15]。信道頻率的計(jì)算公式為 2 4 0 5 5 ( 1 1 )1 1 1 2 . . . 2 6cfkk ? ? ? ?? ， ， （ 41） 臺(tái)州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 為減少成本 ,系統(tǒng)僅使用一個(gè)信道來(lái)創(chuàng)建多條虛擬鏈路。為避免 k=18 時(shí)(2440MHz)與藍(lán)牙的 2437MHz 頻率在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生沖突 ,取 k=20(2450MHz)。 幀格式 系統(tǒng)通信采用了 可變幀長(zhǎng)的幀格式，如表
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