【正文】 得 到 更 高的 溫 度 分 辨 率 而 設(shè) 計(jì) 的 ， 同 樣 也 是 內(nèi) 部 溫 度 轉(zhuǎn) 換 、 計(jì) 算 的 暫 存 單 元 。 在 上 電 復(fù) 位 時 其 值 將 被 刷 新 。 （ 2） RAM 數(shù) 據(jù) 暫 存 器 ， 用 于 內(nèi) 部 計(jì) 算 和 數(shù) 據(jù) 存 取 ， 數(shù) 據(jù) 在 掉 電 后 丟 失 ，DS18B20 共 9 個 字 節(jié) RAM， 每 個 字 節(jié) 為 8 位 。 數(shù) 據(jù) 在 出 產(chǎn) 時 設(shè) 置 不 由 用 戶更 改 。 在 講解 其 工 作 流 程 之 前 我 們 有 必 要 了 解 18B20 的 內(nèi) 部 存 儲 器 資 源 。 DS18B20 的工作原理DS18B20 的 溫 度 檢 測 與 數(shù) 字 數(shù) 據(jù) 輸 出 全 集 成 于 一 個 芯 片 之 上 ， 從 而 抗 干擾 力 更 強(qiáng) 。 圖 DS18B20 溫度值格式表這 是 12 位 轉(zhuǎn) 化 后 得 到 的 12 位 數(shù) 據(jù) ， 存 儲 在 18B20 的 兩 個 8 比 特 的RAM 中 ， 二 進(jìn) 制 中 的 前 面 5 位 是 符 號 位 ， 如 果 測 得 的 溫 度 大 于 0， 這 5 位為 0， 只 要 將 測 到 的 數(shù) 值 乘 于 即 可 得 到 實(shí) 際 溫 度 ； 如 果 溫 度 小 于0， 這 5 位 為 1， 測 到 的 數(shù) 值 需 要 取 反 加 1 再 乘 于 即 可 得 到 實(shí) 際 溫度 。 光 刻 ROM 的 作 用 是 使 每 一個 DS18B20 都 各 不 相 同 ， 這 樣 就 可 以 實(shí) 現(xiàn) 一 根 總 線 上 掛 接 多 個 DS18B20的 目 的 。 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) ：圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（ 1） 光 刻 ROM 中 的 64 位 序 列 號 是 出 廠 前 被 光 刻 好 的 ， 它 可 以 看 作 是該 DS18B20 的 地 址 序 列 碼 。 在本檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)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。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。C 范圍內(nèi),精度為177。 DS18B20 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為55～+125186。這就允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。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。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。使用集成芯片，已經(jīng)慢慢的成為設(shè)計(jì)電路的一種趨勢。圖 SIM 卡原理圖第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計(jì)13圖 SIM 卡原理圖 溫度傳感器簡介在設(shè)計(jì)中，溫度采集模塊我使用的是美國 DALLAS 公司采用單總線技術(shù)生產(chǎn)的一種新型數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20。表 25 SIM 卡 接 口 定 義 表管腳號 信號名 描述1 SIM_CLK SIM 卡時鐘3 VSIM SIM 卡電源5 SIM_DATA SIM 卡數(shù)據(jù)7 SIM_RST SIM 卡復(fù)位11 GND SIM 卡地MG323 模塊上沒有預(yù)留 SIM 卡座，而是通過 50pin 的 B2B 連接器將 SIM 卡相關(guān)信號 引到外部，由用戶自行在接口板上放置 SIM 卡座。U ART1 支持標(biāo)準(zhǔn) Modem 握 手信號控制方式，通過 UART1 接口與外界進(jìn)行串行通信和 AT 指令輸入。當(dāng)硬件復(fù)位完成后，軟件開始開機(jī)流程，開 機(jī)后軟件會根據(jù)實(shí)際設(shè)置情況上報(bào)相關(guān)信息。圖 開機(jī)時序MG323 模塊支持硬件復(fù)位功能。表 23 LED_STATUS 管 腳 狀 態(tài) 指 示 說 明工 作 或 網(wǎng) 絡(luò) 狀 態(tài) LED_STATUS 管 腳 輸 出 狀 態(tài)睡眠模式 持續(xù)低電平搜網(wǎng)狀態(tài)或無網(wǎng)絡(luò)時（含無S IM卡或未解P IN 碼時）周期1s ，高 電平輸出0. 1s已注冊上 2G 網(wǎng)絡(luò) 周期3s ，高 電平輸出0. 1sGPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 周期0. 125s，高電平輸出0. 1s語音呼叫 持續(xù)高電平在實(shí)際應(yīng)用中，LED_STATUS 管腳不能直接用于驅(qū)動 LED 狀態(tài)指示燈，需要配合三極 管使用，LED 燈的限流電阻選擇，請根據(jù) LED 的實(shí)際壓降和額定電流選擇合適的限流 電阻，驅(qū)動示意電路如圖所示。（2）輸出控制信號MG323 模塊提供了一個網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示接口 LED_STATUS，通過該接口輸出的脈沖信號 來控制用戶接口板上的 LED 狀態(tài)指示燈，顯示網(wǎng)絡(luò)連接的狀態(tài)。RESET 管腳用于實(shí)現(xiàn)模塊硬件復(fù)位。河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院10TERM_ON 管腳用于實(shí)現(xiàn)開/關(guān)機(jī)功能。 控制信號接口和開/關(guān)機(jī)時序MG323 模塊 B2B 接口的控制信號部分主要包括：開/關(guān)機(jī)（TERM_ON）接口，硬件復(fù)位（RESET）接口，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示（LED_SEATUS）接口。（3）VIO 接口VIO 接口可對外提供 供電電壓，輸出電流為 10mA（典型值） ，可以用于外部電平 轉(zhuǎn)換或者其他應(yīng)用。VCOIN 可以使用外部電池供電，推薦使用的電池電壓為 3V；如果不使用電池，也可以外接電容，電容的容值大小決定了在 VBAT 不在位時實(shí)時時鐘 RTC 的持續(xù)時間。（2）VCOIN 接口VCOIN 是 MG323 模塊內(nèi)部實(shí)時時鐘 RTC 備用電源輸入接口。對于蓄能電容，推薦使用 以上的 電解電容。由于實(shí)際網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境的差異，當(dāng) MG323 模塊以最大功率發(fā)射時，電源供電的瞬時第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計(jì)9電流將有可能達(dá)到 左右的瞬時峰值，屆時將會引起 VBAT 電壓的跌落，所以應(yīng)確保 VBAT 在任何 情況下供電電源電壓的跌落不能低于 ，否則可能會引起 MG323 模塊重啟等異常情況。50PIN B2B 連接器為外部供電電源輸入提供 5 個 VBAT 管腳和 5 個 GND 管腳，MG323 模塊在正常使用時，需保證全部管腳都得到有效使用。第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計(jì)7圖 B2B 連接器接口順序和定義河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院8圖 MG323 模塊硬件電路圖 MG323 電源接口MG323 模塊 B2B 接口的 電源部分主要包含：供電電源 VBAT 接口，實(shí)時時鐘 RTC 備用電源 VCOIN 接口，對外電源輸出 VIO 接口 。工作頻段為 GSM850/ 900/ 1800/ 1900 MHz，電源電壓為 ～，推薦電壓為 。圖 晶振電路原理圖（3）復(fù)位電路單片機(jī)采用上電復(fù)位，復(fù)位端低電平有效。高速晶振也稱為第二振蕩器，它為 MSP430F149 工作在高頻模式時提供時鐘，最高可達(dá) 8MHz。低速晶體振蕩器滿足了低功耗及使用 晶振的要求。這是為了解決系統(tǒng)的快速處理數(shù)據(jù)要求和低功耗要求的矛盾，通過設(shè)計(jì)多個時鐘源或?yàn)闀r鐘設(shè)計(jì)各種不同工作模式，才能解決某些外圍部件實(shí)時應(yīng)用的時鐘要求，如低頻通信、LCD 顯示、定時器、計(jì)數(shù)器等。 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊由 MSP430f149 最小系統(tǒng)組成，其中包括單片機(jī)，晶振電路和復(fù)位電路。 59 腳 TA0，60 腳 TA1，61 腳 TA2，2 腳 A3，3 腳 A4，4 腳 A5，5 腳 A6，6腳 A7 的第二功能為 8 路的內(nèi)部 12 位 ADC 模擬電壓輸入端口。52 腳，53 腳為外部高頻時鐘晶振輸入端（程序中說明一般用 XT2CLK 或HF XTAL 表示） 。河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院449 腳的第二功能為 MSP430F149 單片機(jī)，SCLK（子系統(tǒng)時鐘）的輸出端。45 腳 SIMO1，46 腳 SOMI1，47 腳 UCLK1 的第二功能為 MSP430F149 單片機(jī)兩路 SPI 通訊接口中的第二路。圖 單片機(jī)管腳圖34 腳 UTXD1，35 腳 URXD1 的第二功能為 MSP430F149 單片機(jī)兩路串口通訊接口中的第二路。注意：MSP430 系列單片機(jī)的供電電壓為 ～。第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計(jì)31 腳 DVCC，63 腳 DVSS 為數(shù)字電源接口。編程開發(fā)時通過專用的編程器，可以選擇匯編或 C語言編程，IAR 公司為 MSP430 系列的單片機(jī)開發(fā)了專用的 C430 語言，可以通過 WORKBENCH 和 CSPY 直接編譯調(diào)試，使用靈活簡單。（3）低電壓供電、寬工作電壓范圍：～；（4）靈活的時鐘系統(tǒng)：兩個外部時鐘和一個內(nèi)部時鐘；（5）低時鐘頻率可實(shí)現(xiàn)高速通信；（6）具有串行在線編程能力；（7）強(qiáng)大的中斷功能；（8）喚醒時間短，從低功耗模式下喚醒僅需 6 微妙；（9）ESD 保護(hù)，抗干擾力強(qiáng)；（10）運(yùn)行環(huán)境溫度范圍為40～+85℃，適合于工業(yè)環(huán)境。MSP430F149 芯片具有如下特點(diǎn)：（1）功耗低：電壓 、時鐘頻率 1MHz 時，活動模式為 200μA；關(guān)閉模式時僅為 ，且具有 5 種節(jié)能工作方式。河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院2第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計(jì) 主控芯片介紹 MSP430F149 芯片概述單片機(jī)芯片配以必要的外部器件，一般包括電源供入及電源開關(guān)、復(fù)位電路、晶振、輸入輸出電路等就能構(gòu)成最小系統(tǒng)。GPRS模塊利于系統(tǒng)集成，成本較低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，適用于遠(yuǎn)距離監(jiān)測，不受地形條件的限制，有著廣泛的應(yīng)用前景。溫度檢測采用 DS18B20，非常適用于多點(diǎn)、惡劣環(huán)境下的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。溫度傳輸?shù)膶?shí)時性與可靠性成了設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，采用無線的傳輸方式已成為遠(yuǎn)程分布式溫度監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢。GPRS 技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究、地區(qū)范圍內(nèi)試用到正式商用，經(jīng)過了長時間的完善，技術(shù)先進(jìn)可靠。無線測溫技術(shù)與有線測第 1 章 緒論1溫技術(shù)相比，有成本低、攜帶方便、搭建網(wǎng)絡(luò)簡單快捷等特點(diǎn)，特別是在有線網(wǎng)絡(luò)不通暢或由于現(xiàn)場環(huán)境因素的限制不便架設(shè)線路的情況下，使用無線通信技術(shù)進(jìn)行溫度監(jiān)測顯得更加實(shí)用、快捷。 課題設(shè)計(jì)背景溫度與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，需要對溫度監(jiān)測的場合非常多。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了華為公司推出的 MG323 GPRS 模塊，由 MSP430F149單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信。在日常生活中，隨著人們生活水平的提高，居住條件也逐漸變得智能化。而且大棚和糧倉占地面積大，檢測目標(biāo)分散，測點(diǎn)較多，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。而且，當(dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)處于運(yùn)動狀態(tài)、所處的環(huán)境不允許或無法鋪設(shè)電纜時，數(shù)據(jù)甚至無法傳輸，此時便需要利用無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在工業(yè)現(xiàn)場，由于生產(chǎn)環(huán)境惡劣，工作人員不能長時間停留在現(xiàn)場觀察設(shè)備是否運(yùn)行正常，就需要采集數(shù)據(jù)并傳輸數(shù)據(jù)到一個環(huán)境相對好的操控室內(nèi)，這樣就會產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸問題。有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一，與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、化丁、機(jī)械、食品等領(lǐng)域。 GPRS。 DS18B20。硬件方面設(shè)計(jì)了一個基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)，以 MSP430 單片機(jī)為核心，采用了溫度傳感器 DS18B20，以 GPRS無線通信模塊為基礎(chǔ)，基于 AT 指令和數(shù)據(jù)采集器，構(gòu)建一個遠(yuǎn)程的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對溫度進(jìn)行控制。111 學(xué) 號：202212040214HEBEI UNITED UNIVERSITY畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書GRADUATE DESIGN設(shè)計(jì)題目：基于 GPRS 的遠(yuǎn)程無線溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名專業(yè)班級：09 電信 2 班學(xué) 院：信息工程學(xué)院指導(dǎo)教師：許廣賓 副教授于樹利 高級工程師2022 年 06 月 02 日河北理工大學(xué)信息學(xué)院摘 要GPRS 作為一種高速、高效、經(jīng)濟(jì)的無線系統(tǒng)，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)帶寬寬、適應(yīng)性強(qiáng)、計(jì)價(jià)按數(shù)據(jù)流量計(jì)算、實(shí)時在線的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，能夠滿足數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的雙向數(shù)據(jù)信息傳輸。文中設(shè)計(jì)了一種溫度控制系統(tǒng)，提高了溫度檢測系統(tǒng)的綜合性能用單片機(jī)作為微控器，選用數(shù)字溫度傳感器，對溫度進(jìn)行控制，提出了一種基于 GPRS 技術(shù)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)方案，采用 MSP430 單片機(jī)和 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)的采集和處理，再通過 GPRS 模塊 MG323 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸和接收，具有精度高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞 溫度采集系統(tǒng)；DS18B20；單片機(jī)；GPRSAbstractIAbstractGPRS as wireless a highspeed, high efficiency, economy system, has a wide work coverage, according to the data with Eric, strong adaptability, valuation data flow calculation, the advantages of realtime online, especially suitable for intermittent, sudden and frequent, small amounts of data transmission, can satisfy the data acquisition and monitoring of the bidirectional data transmission.In this paper, we design a te