【正文】 的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計(jì)。 TC35i 與 GSMZ/2+兼容、雙頻 (GSM900/GSM1800)、 RS 一 232 數(shù)據(jù)口、符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn) 和 ，且易于升級(jí)為 GPRS 模塊。這是西門子推出的較新的無(wú)線模塊，功能上與 TC35 兼容，設(shè)計(jì)緊湊，大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。其中西門子的 TC35 系列模塊性價(jià)比很高，并且已經(jīng)有國(guó)內(nèi)的無(wú)線電設(shè)備入網(wǎng)證。利用通訊模塊的短消息方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收具有通信成本低、系統(tǒng)容量大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且短消息經(jīng)過(guò)服務(wù)中心再到達(dá)目的地的特點(diǎn)使通訊模塊無(wú)需 24 小時(shí)開機(jī)，降低了系統(tǒng)功耗，特別適合遙控、遙測(cè)、遠(yuǎn)程信息處理和通信等領(lǐng)域。當(dāng)然，正確地編寫程序是十分重要的，特別是對(duì)從機(jī) DS18B20 的時(shí)序控制 ,這是能否正確讀取溫度的關(guān)鍵。舉例如下表 35 XXXXXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 表 35 存儲(chǔ)器操作舉例 小結(jié) : DS18B20 是 一款優(yōu)秀的集傳感器、數(shù)字轉(zhuǎn)換于一身的數(shù)字式溫度傳感器。具體命令見(jiàn)表 34。具體的傳送 ROM 命令格式如表 33 所示。 DS18B20 的 ROM 和存儲(chǔ)器命令 由 DS18B20 的結(jié)構(gòu)可以看出，要完成溫度采集就必須用軟件對(duì) DS18B20 內(nèi)部的 ROM和存儲(chǔ)器進(jìn)行操作。S 以上的高電平恢復(fù)期。每個(gè)讀周期最短的持續(xù)期為 60181。主機(jī)在讀時(shí)間片下降沿之后 15181。 圖 37 讀 /寫時(shí)序圖 讀時(shí)間片主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1181。S 以上的高電平恢復(fù)期。S 之間對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果采樣為高電平，就寫1，如果為低電平， 寫 0 就發(fā)生。S 之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15181。 XXXXXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 圖 36 初始化時(shí)序圖 (2) 讀 /寫時(shí)序 寫時(shí)間片：將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號(hào)。s的低電平 )。s的低電平 )， 接著主機(jī)釋放總線進(jìn)入接收狀態(tài)， DS18B20在檢測(cè)到 I/O引腳上的上升沿之后，等待 15~60181。具體為：初始化時(shí)序、寫時(shí)序、讀時(shí)序。 DS18B20 是從機(jī)。在此前上拉可以解決電流供應(yīng)不足的問(wèn)題，因此也適合于多點(diǎn)溫度應(yīng)用，缺點(diǎn)就是多占用一根 I/O 口線進(jìn)行上拉切換，軟件編程也復(fù)雜些。為了使 DS18B20 在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到存儲(chǔ)器操作時(shí)，用 MOSFET 把拍線直接接到 VCC 就可提供足夠的電流，在發(fā)出任何涉及到拷貝到 EEPROM 存儲(chǔ) 器或啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換指令后，必須在最 1181。當(dāng)電源電壓降為 4V 時(shí)，溫度誤差有 3℃之多，這是因?yàn)榧纳娫醇橙∧芰坎粔蛟斐傻?，因此，不適用用于組建多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。 要想使 DS18B20 進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換， I/O 線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個(gè) DS18B20 在溫度轉(zhuǎn)換器件工作電流達(dá)到 lmA，當(dāng)幾個(gè)溫度傳感器掛在同一根 UO 線上進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，只靠 上 拉電阻就無(wú)法提供足夠的能量，會(huì)造成 XXXXXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 無(wú)法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。另一種是外接電源給它供電。 Rl 和 RO 用來(lái)設(shè)置分辨率，具體配置如表 42 所示 (DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位 )。 XXXXXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 圖 33 DS18B20測(cè)溫原理框圖 DS18B20 有一個(gè)配置寄存器，它用來(lái)配置測(cè)溫分辨率的，配置寄存 器的結(jié)構(gòu)如表 31所示。計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)算，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。 圖 31 DS18B20的外形封裝 圖 32 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 工作原理 DS18B20 測(cè)溫原理如圖 33 所示。 ◎負(fù)壓特性 :電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 ◎在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms XXXXXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 ◎測(cè)溫范圍一 55℃ ~+125℃，在一 10℃ ~十 85℃時(shí)精度為士 ℃ 。 ◎ DS18B20 支持多點(diǎn)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在位的三線上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)測(cè)量 。 DS18B20 的主要特性 ◎適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍 :~，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 。 DS18B20 介紹及測(cè)溫電路設(shè)計(jì) 美國(guó) MAXIM 公司的子公司 — Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。所有這些信號(hào)，除了應(yīng)答脈沖以外，都由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)。 信號(hào)方式 所有的單總線器件要 求采用嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 3)功能命令 在主機(jī)發(fā)出 ROM 命令，以訪問(wèn)某個(gè)指定的單總線器件，接著就可以發(fā)出單總線器件支持的某個(gè)功能命令。主機(jī)在發(fā)出功能命令之前，必須送出合適的 ROM 命令。這些命令還允許主機(jī)能夠檢測(cè)到總線上有多少個(gè)從機(jī)設(shè)備以及其設(shè)備類型，或者有沒(méi)有設(shè)備處于報(bào)警狀態(tài)。 2)ROM 命令 在主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出 ROM 命令。但是，這個(gè)準(zhǔn)則對(duì)于搜索 ROM 命令和報(bào)警搜索命令例外，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，主機(jī)不能執(zhí) 行其后的功能命令，必須返回至第一步。 第三步 :功能命令 (跟隨需要交換的數(shù)據(jù) )。 命令序列 典型的單總線命令序列如下 : 第一步 :初始化 。而當(dāng)多個(gè)從機(jī)位于總線上時(shí)，則系統(tǒng)按照多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作。 1Wire 單總線適用于單個(gè)主機(jī)系統(tǒng)，能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備。 XXXXXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 3 DS18B20 簡(jiǎn)介 單總線 (1 一 Wire)的基本原理 概述 單總線 (lWire)是 Maxim全資子公司 Dallas 的一項(xiàng)專有技術(shù)。如果采用 LCD 作為顯示模塊就顯有點(diǎn)大材小用，而且 LCD 程序編寫復(fù)雜， STC89C51 的程序存儲(chǔ)器空間可能不夠。 顯示模塊 從系統(tǒng)看，系統(tǒng)需要顯示的地方有：按鍵設(shè)置上下限溫度值和測(cè)量溫度值。而 TC35I 是一個(gè)非常好用的 GSM 模塊，它的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)短消息的發(fā)送和接收。 短消息沒(méi)有這樣的限制，使得它的適用范圍更廣。 GSM 無(wú)線通訊模塊 目前，基于 GSM 無(wú)線通訊模塊實(shí)終現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠袃煞N：短消息和 GPRS。同時(shí)，系統(tǒng)要求的測(cè)溫時(shí)間間隔 1~10ms左右，可以彌補(bǔ) DS18B20 測(cè)溫時(shí)間比較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。 DS18B20 采用獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊；在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)，故電路比較簡(jiǎn)單；它的測(cè)溫范圍在 55℃～ +125℃之間，在一 10℃ ~十 85℃時(shí)精 度為士 ℃。 AD590 的測(cè)量信號(hào)可遠(yuǎn)傳百余米。它只需直 流電源就能工作，而且，無(wú)需進(jìn)行線性校正，所以使用也非常方便，借口也很簡(jiǎn)單。 AD590 可以承受 44V正向電壓和 20V 反向電壓，因 XXXXXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 而器件反接也不會(huì)損壞。 M 檔在測(cè)溫范圍內(nèi)非線形誤差為177。在工業(yè)中用于 50～ 180℃測(cè)溫。（ ℃ + |t|）。按 IEC 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫范圍 200～ 650℃，百度電阻比 W（ 100） = 時(shí)， R0 為 100Ω和 10Ω，其允許的測(cè)量誤差 A級(jí)為177。 鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強(qiáng)，易提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測(cè)中高精密測(cè)溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。以下是幾個(gè)測(cè)溫方案： 方案一：采用熱電阻溫度傳感器。所以，比較以上兩種按鍵接口，選擇獨(dú)立式按鍵接口即可 滿足要求。一般地，這種按鍵接口適用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，相比之下比獨(dú)立式按鍵接口要節(jié)省很多的 I/O 口線。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵被按下了。 按鍵功能模塊的選擇 按鍵接口有兩種：獨(dú)立式按鍵接口和矩陣 式按鍵式接口。 MCU 核心控制模塊 MCU 核心控制模塊是系統(tǒng)的靈魂，它通過(guò)軟件控制系 統(tǒng)的各個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能：溫度上下限值設(shè)置、溫度測(cè)量、無(wú)線傳輸以及數(shù)據(jù)顯示。同時(shí)，按鍵設(shè)置上下限溫度值時(shí)也是需要有顯示才能看到所設(shè)置的溫度是多少。 GSM 無(wú)線通訊模塊 GSM 無(wú)線通訊模塊同樣是系統(tǒng)的核心部分之一，沒(méi)有此模塊系統(tǒng)無(wú)線傳輸就無(wú)從談起。故按鍵功能在這個(gè)系統(tǒng)里是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多應(yīng)用場(chǎng)合是的重要組成部分。因此系統(tǒng)必須圍繞著此兩功能展開設(shè)計(jì)。實(shí)踐中采用了模塊化程序設(shè)計(jì)，使程序變得相對(duì)容易多了。其主要包括： ? 集成溫度傳感器 DS18B20 的溫度采集程序 ? 數(shù)碼管顯示程序 ? 按鍵接口程序 ? 單片機(jī)系統(tǒng)與 GSM 模塊通訊實(shí)現(xiàn) SMS 收發(fā) 總的說(shuō)來(lái)，硬件設(shè)計(jì)難度不大，要求實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容也不多，容易把握。系統(tǒng)還可以自動(dòng)檢測(cè)傳感器故障并通過(guò)短信通知控制中心及時(shí) XXXXXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 更新傳感器 ,具體的說(shuō)研究的內(nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面： 硬件方面的主要內(nèi)容是：對(duì) STC89C51 單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的工作過(guò)程是：通過(guò)按鍵來(lái)修改系統(tǒng)參數(shù)，如接收方的手機(jī)號(hào)碼、報(bào)警溫度限值等，并將修改后的各種系統(tǒng)參數(shù)保存到單片機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，以防止系統(tǒng)突然斷電而丟失信息； LED數(shù)碼管主要負(fù)責(zé)檢測(cè)通道、溫 度等信息的顯示，方便人機(jī)交流。短消息業(yè)務(wù)是 GSM 系統(tǒng)中提供的一種終端 (手機(jī) )之間，通過(guò)服務(wù)中心進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，其中服務(wù)中心完成信息的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能，具有很高的可靠性，特別適用于需要傳送小流量數(shù)據(jù)和不宜鋪設(shè)線路的應(yīng)用場(chǎng)合。采用先進(jìn)技術(shù)的無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，集計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制等多種先進(jìn)技術(shù)于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分布式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理，解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中自己構(gòu)建通訊系統(tǒng)成本高難題，突破了不便于布線組網(wǎng)場(chǎng)合應(yīng)用的局限性，將運(yùn)行維護(hù)人員從大量繁瑣的工作中解放出來(lái)，提高了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，增強(qiáng)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性和可控性。無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展也給遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。若采用無(wú)線傳輸方式，則容易受到地形地貌的影響以及頻率資源的限制，同時(shí)架設(shè)成本高、系統(tǒng)的架設(shè)和維護(hù)工作繁重，在業(yè)務(wù)量小、用戶數(shù)量大、位置分散等應(yīng)用場(chǎng)合中也受到很大限制。 然而無(wú)論使用上述哪一種監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)于用戶來(lái)講，最基本的要求是方便、快捷、安全、可靠。雖然近些年來(lái)發(fā)展極其迅速，如電器遙控器、汽車防盜等。最常見(jiàn)的是被動(dòng)射頻系統(tǒng)，當(dāng)解讀器遇見(jiàn)標(biāo)簽時(shí)，發(fā)出電磁波，周圍形成電磁場(chǎng)，標(biāo)簽從電磁場(chǎng)中獲得能量激活內(nèi)部的微芯片電路，芯片轉(zhuǎn)換電磁波，然后發(fā)送給解讀器，解讀器把它轉(zhuǎn)換成相關(guān)數(shù)據(jù)。其信息解碼由解讀器完成，解讀器由發(fā) 送器、接收儀、控制模塊組成。另外數(shù)傳距離短，其維修費(fèi)用也較高。但是利用數(shù)傳電臺(tái)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信仍然存在著一些固有的缺陷。 (3)數(shù)傳電臺(tái) 對(duì)于地理 位置偏僻、布局分散、難以進(jìn)行有線通信的監(jiān)測(cè)設(shè)備，利用無(wú)線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)通信是一種較好的選擇。另外，需配備用于電力載波通信的電力通信專用模塊。 (2)電力線載波 電力線載波通信的優(yōu)點(diǎn)是可利用現(xiàn)有的電力線資源，無(wú)需架設(shè)通信線路，并且沒(méi)有占用頻率資源，運(yùn)行成本較低。這使得管理中心無(wú)法對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且當(dāng)監(jiān)測(cè)終端數(shù)目較多時(shí)，租用電話線路多，其費(fèi)用也昂貴，因此 不適合大容量系統(tǒng)。主機(jī)對(duì)監(jiān)測(cè)終端的呼叫可以通過(guò)撥號(hào)，由交換機(jī)自動(dòng)完成也可租用專線，但費(fèi)用高。 目前，國(guó)內(nèi)、外常用的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有以下幾種： XXXXXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) (1)PSTN PSTN( publie Switched Telephone Network)，即公用交換電話網(wǎng)絡(luò)。各個(gè)組成部分實(shí)現(xiàn)方法的少許改進(jìn)都使得測(cè)溫系統(tǒng)的整體性能得到了或多或少的提高。 目前遠(yuǎn)程監(jiān)控的發(fā)展現(xiàn)狀 實(shí)際上，溫度測(cè)量系統(tǒng)的研制一直都被人們關(guān)注，設(shè)計(jì)方法也不斷被改進(jìn)。 針對(duì)上述這些現(xiàn)象，目前推廣應(yīng)用的許多智能溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多采用電阻式溫度傳感器檢測(cè)溫度，測(cè)量精度低，離散性大，需要 A/D 轉(zhuǎn)換，電路復(fù)雜。并且在