【正文】 致謝XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX參考資料[1]　李朝青.《單片機(jī)原理及接口技術(shù)（簡(jiǎn)明修訂版） 》.杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，1998[2]　李廣弟.《單片機(jī)基礎(chǔ)［Ｍ］ 》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994[3]　丁元杰.《單片微機(jī)原理》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994[4]　薛鈞義.《MCS51 系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用》.西安：西安交通大學(xué)出版社，1994[5]　張幽彤.《MCS8098 系統(tǒng)實(shí)用大全》.北京：清華大學(xué)出版社，1993[6]　何立民.《單片機(jī)微機(jī)原理及應(yīng)用》. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2022[7]　周航慈.《單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991[8] Mifarel.《Standerd Card IC S50 Functional Specification DATA SHEET》 Philips,2022[9] 王為青，程國(guó)鋼，單片機(jī) Keil Cx51 應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社，2022 年 2 月第一版[10] 沈紅衛(wèi) .基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M]..北京:電子工業(yè)出版社，2022 年1。在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過(guò)程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了實(shí)際操作能力。實(shí)習(xí)過(guò)程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過(guò)程很可能相當(dāng)煩瑣，有時(shí)花很長(zhǎng)時(shí)間設(shè)計(jì)出來(lái)的電路還是需要重做，那時(shí)心中未免有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更加需要靜下心，查找原因。給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)持的毅力。很多子程序是可以借鑒書(shū)本上的，但怎樣銜接各個(gè)子程序才是關(guān)鍵的問(wèn)題所在，這需要對(duì)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)很熟悉。對(duì)于單片機(jī)設(shè)計(jì)，其硬件電路是比較簡(jiǎn)單的，主要是解決程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，它反映了你解決問(wèn)題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書(shū)本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問(wèn)題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。整個(gè)設(shè)計(jì)通過(guò)了軟件上的調(diào)試、仿真。從虛擬終端的仿真結(jié)果顯示，仿真電路可以完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。整個(gè)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。 總 之 該 軟 件 是 一 款 集 單 片 機(jī) 和 SPICE分 析 于 一 身 的 仿 真 軟 件 ， 功 能 極 其 強(qiáng) 大 ， 可 仿 真 5 AVR、 PIC。③ 目 前 支 持 的 單 片 機(jī) 類(lèi) 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 。該 軟 件 的 特 點(diǎn) ：① 全 部 滿 足 我 們 提 出 的 單 片 機(jī) 軟 件 仿 真 系 統(tǒng) 的 標(biāo) 準(zhǔn) ， 并 在 同 類(lèi) 產(chǎn) 品 中 具 有明 顯 的 優(yōu) 勢(shì) 。P roteus 的 ISIS 是 一 款 Labcenter 出 品的 電 路 分 析 實(shí) 物 仿 真 系 統(tǒng) ， 可 仿 真 各 種 電 路 和 IC， 并 支 持 單 片 機(jī) ， 元 件 庫(kù) 齊 全 ，使 用 方 便 ， 是 不 可 多 得 的 專(zhuān) 業(yè) 的 單 片 機(jī) 軟 件 仿 真 系 統(tǒng) 。最后兩個(gè)字節(jié)的 CRC 校驗(yàn)是長(zhǎng)度域、地址域和數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和。CC2500 在固定長(zhǎng)度通信模式下，可刪去長(zhǎng)度域；在可變長(zhǎng)度通信模式下，需要 8 位的長(zhǎng)度域給出除去導(dǎo)言與同步字外所有數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。開(kāi)始初始化 RF選擇通信信道準(zhǔn)備接受信號(hào)發(fā)送數(shù)據(jù)接受準(zhǔn)備請(qǐng)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(kāi)始上電復(fù)位中斷處理子程序數(shù)據(jù)發(fā)送子程序初始化 RF其他任務(wù)有數(shù)據(jù)發(fā)送？有中斷？是是否否圖42 接送端軟件流程圖 數(shù)據(jù)通信包設(shè)計(jì)接收節(jié)點(diǎn)和發(fā)送節(jié)點(diǎn)之間以射頻模塊規(guī)定的數(shù)據(jù)包格式通信，CC2500 規(guī)定的數(shù)據(jù)通信格式如圖 43 所示。接收完成后進(jìn)入初始狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中采用簡(jiǎn)單的握手信號(hào)，通過(guò)主設(shè)備廣播，從設(shè)備發(fā)送準(zhǔn)備信號(hào)完成握手過(guò)程，首先下位機(jī)向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播，查詢是否有上位機(jī)能接受數(shù)據(jù)，上位機(jī)接受到下位機(jī)的請(qǐng)求，告訴下位機(jī)可以接收數(shù)據(jù)。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間的通訊設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)中，通信協(xié)議的設(shè)計(jì)是重中之重的事情，這部分的協(xié)議關(guān)系到與外圍節(jié)點(diǎn)之間能不能正常進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。GD02 引腳連接微處理器外部中斷用于通知單片機(jī) FIFO 的狀態(tài)信號(hào)。這表明電壓調(diào)制器已經(jīng)穩(wěn)定，晶體正在運(yùn)作中。如果在過(guò)程中 CSn 變?yōu)楦唠娖剑瑒t轉(zhuǎn)換取消。SPI 接口上所有的處理都同一個(gè)包含一個(gè)讀／寫(xiě)位，一個(gè)突發(fā)訪問(wèn)位和一個(gè) 6 位地址的頭字節(jié)在一起作用。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(kāi)始讀一個(gè)字節(jié)寫(xiě)一個(gè)字節(jié)初始 DS18B20初始化 DS18B20寫(xiě)一個(gè)字節(jié)置 DS18B20_IS_OK 為 1結(jié)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(kāi)始獲取溫度小數(shù)部分高 5 為是否為負(fù)數(shù)獲取溫度整數(shù)部分刷新 LCD 緩沖區(qū)顯示溫度結(jié)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(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信設(shè)計(jì) 射頻通信設(shè)計(jì)CC2500 通過(guò) SPI(SI，SO，SCLK 和 CSn)接口與微控制器相連，CC2500 為從設(shè)備。系統(tǒng)以 ROM 命令和存儲(chǔ)器命令的形式對(duì) DSl8B20 操作。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(hào)線上的 DSl8B20 被復(fù)位，接著發(fā)送 ROM 操作命令，使 DSl8820 被激活進(jìn)入接收內(nèi)存訪問(wèn)命令狀態(tài)。 數(shù)據(jù)采集部分的主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)刷新子程序等。這樣的節(jié)點(diǎn)由低功耗的微處理器和外圍器件共同組成，具有網(wǎng)絡(luò)和通信能力，可以響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。節(jié)點(diǎn)可以離線獨(dú)立工作。如圖31所示為keil軟件的編程環(huán)境，版本為uVision3圖31 Keil開(kāi)發(fā)環(huán)境界面 節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)功能本系統(tǒng)中的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中的終端，節(jié)點(diǎn)在硬件上采取相同的設(shè)計(jì)，但在軟件編程上有所區(qū)別。軟件開(kāi)發(fā)的編程語(yǔ)言采用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)．因?yàn)镃語(yǔ)言比傳統(tǒng)的匯編語(yǔ)言更有優(yōu)勢(shì)。 在 開(kāi) 發(fā) 大 型 軟 件 時(shí) 更 能 體 現(xiàn) 高 級(jí) 語(yǔ) 言 的 優(yōu) 勢(shì) 。Keil C51軟 件 提 供 豐 富 的 庫(kù) 函 數(shù) 和 功 能 強(qiáng) 大 的 集 成 開(kāi) 發(fā) 調(diào) 試 工 具 ， 全Windows界 面 。K eil C51 是 美 國(guó) Keil Software 公 司 出 品 的 51 系 列 兼容 單 片 機(jī) C 語(yǔ) 言 軟 件 開(kāi) 發(fā) 系 統(tǒng) ， 與 匯 編 相 比 ， C 語(yǔ) 言 在 功 能 上 、 結(jié) 構(gòu) 性 、 可 讀 性 、可 維 護(hù) 性 上 有 明 顯 的 優(yōu) 勢(shì) ， 因 而 易 學(xué) 易 用 。具體的電路圖如圖217所示。 串口的電路設(shè)計(jì)，MX232的T1out，R1in與串口的2和3腳連接。IDL：待機(jī)方式位。PD：掉電方式位。需要指出的是，對(duì)CHMOS的單片機(jī)而言，PCON還有幾位有效控制位。表26 PCON寄存器SMOD X X X GF1 GF0 PD IDLSMOD：波特率加倍位。電源控制寄存器PCONPCON的格式如表26所示。RI：接受中斷標(biāo)志位。RB8:在方式2，3中，RB8是接收機(jī)接受到的第9位，該數(shù)據(jù)來(lái)自發(fā)送機(jī)的TB8。0為禁止接受；1為允許接受。00為方式0；01為方式1；10為方式2；11為方式3。假如異步傳送數(shù)據(jù)的速率每秒為120個(gè)字符，每個(gè)字符由1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位組成，則其傳送波特率為： （式21）波 特12020??bps則傳送一位所需的時(shí)間為波特率的倒數(shù)，即： （式22）? 串口有關(guān)的寄存器串行口的控制寄存器SCON8XX51串行通信的方式選擇、接受和發(fā)送控制及串行口的標(biāo)志均由專(zhuān)用寄存器SCON控制和指示，其格式如表25所示。 串口的波特率波特率是通信中對(duì)數(shù)據(jù)傳送速率的規(guī)定。（3）控制數(shù)據(jù)的傳輸速率接口應(yīng)具備對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率（波特率）的控制選擇能力，即應(yīng)具有波特率發(fā)生器。如自動(dòng)生成起、止方式的幀數(shù)據(jù)格式（異步方式）或在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符等。所謂通信協(xié)議，就是通信雙方必須共同遵守的一種約定，約定包括數(shù)據(jù)的格式、同步的方式、傳送的步驟等。射頻單元結(jié)構(gòu)圖圖216所示。設(shè)計(jì)中使用內(nèi)部晶體振蕩器，晶體接在XOSCl6_Q1和XOSCl6_Q2引腳之間，但是需要如果使用外部時(shí)鐘，直接從XOSCl6_Ql引腳引入，XOSCl6_Q2引腳保持懸空。CC2500需要由16MHz的參考時(shí)鐘用于250kbPs數(shù)據(jù)的收發(fā)。CC2500射頻信號(hào)的收發(fā)采用差分方式傳送，其最佳差分負(fù)載是115+jl80歐姆，阻抗匹配電路應(yīng)該根據(jù)這個(gè)數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。它在片上集成了一個(gè)直流穩(wěn)壓器，能夠把3．3V電壓轉(zhuǎn)換成1．8V電壓?；鶐盘?hào)的同相分量和正交分量直接被數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，通過(guò)低通濾波器后，直接變頻到設(shè)定的信道上。CC2500發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)幀的前導(dǎo)序列、幀的起始分隔符以及幀檢驗(yàn)序列由硬件產(chǎn)生；接收數(shù)據(jù)時(shí)，這些部分只用于幀同步和CRC校驗(yàn)，而不會(huì)保存到接收FIFO緩存區(qū)。接收到的數(shù)據(jù)存放在128字節(jié)的接收FIFO緩存區(qū)中，幀的CRC校驗(yàn)由硬件完成。后續(xù)的處理，如自動(dòng)增益控制、最終信道選擇、解擴(kuò)以及字節(jié)同步等，都是以數(shù)字信號(hào)的形式處理。CC2500從天線接收到射頻信號(hào)時(shí)，首先經(jīng)過(guò)低噪聲放大器(Low Noise Amplifier，LNA)，然后在正交下變頻到2MHz的中頻上，形成中頻信號(hào)的同向分量和正交分量。CC2500采用4x4mm 20引腳QFP封裝，由于外形小，而且需要的外部元件數(shù)量少，因此適合開(kāi)發(fā)小型2．4GHz產(chǎn)品。自動(dòng)消除通道評(píng)價(jià)功能(CCA)使其更適用于載波偵聽(tīng)（ListenBeforeTalk，LBT）系統(tǒng)。只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。LTC3400 輸出 外圍電路如圖 214：圖214 射頻模塊 無(wú)線射頻芯片CC2500CC2500芯片是Chipcon公司的第四代產(chǎn)品，工作頻率為2．4GHz，符合IEEE802．1 5．4規(guī)范。它的外圍電路簡(jiǎn)單，使整個(gè)電源在 PCB 上的面積大大降低。② — ( 18 ) 通用 I/O 口 P1③ — (2128) 通用 I/O 口 P2 / A8A15④ — (1017) 通用 I/O 口 P3 / 第二功能 （10）：RXD 串行口數(shù)據(jù)接收 （11）：TXD 串行口數(shù)據(jù)發(fā)送 （12）：INT0 外中斷 0 （13）：INT1 外中斷 1 （14）： T0 計(jì)數(shù)/定時(shí)器 0 的外部計(jì)數(shù)脈沖輸入 （15）： T1 計(jì)數(shù)/定時(shí)器 1 的外部計(jì)數(shù)脈沖輸入 （16）： WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)控制信號(hào) （17）： RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀控制信號(hào)具體的電路設(shè)計(jì)如圖213：圖213 AT89C51具體電路設(shè)計(jì) 電源模塊由于節(jié)點(diǎn)的電源由兩節(jié) 5 號(hào)電池供電，節(jié)點(diǎn)芯片工作在 3．3 v 的電壓下，所以采 Linear 公司的 LTC3400 開(kāi)關(guān)型升壓芯片。其結(jié)構(gòu)框圖如圖 212 所示。AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和 128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)通用 8 位中央處理器（CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。如圖 210：圖210 DS18B20控制方法