【正文】 作，主機必須首先提供五種 ROM 操作命令之一： Read ROM、 Match ROM、 Search ROM、 Skip ROM、 Alarm Search。圖 13 中所示的是 13 DS18B20 內(nèi)部方框圖。器件從單線的通信線取得其電源，在信號線為高電平的時間周期內(nèi)，把能量貯存在內(nèi)部的電容器中，在單信號線為低電平的時間期內(nèi)斷開此電源，直到信號線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娙荩╇娫礊橹埂?其封裝圖如圖 12,共有 PR35 和 SOSI 兩種封裝方式，本系 統(tǒng)采用 PR35 封裝。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便?，F(xiàn)場溫度直接以 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。176。C，在 10~+85176。 M O S I 1N C 3R S T 5S C K 7M I S O 92 V C C4 G N D 6 G N D8 G N D1 0 G N D 圖 11 ISP 下載接口電路圖 DS18B20 溫度傳感器 溫度傳感器概述 溫度傳感器選擇 新一代產(chǎn)品中性能最好的 DS18B20， 測量溫度范圍為 55176。本文使用的 ISP 下載器的引腳定義如圖 11 所示。 （ 3）供電， 15 腳 DNG、 16 腳 VCC 使用 5V 電壓供電。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 （ 2） 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 （ 1）電荷泵電路由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。 MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標準串口設(shè)計的接口電路 ,使用 +5v 單電源供電，其硬件原理圖如圖 10。其中須保證MCU 與 nRF905 模塊時序的一致 , 并充分考慮 nRF905 模塊對時序的要求。 2. SPI 接口工作時序 SPI 讀寫時序原理圖如圖 8 圖 9， nRF905 與單片機模擬 SPI 接口通信，對 nRF905 進行讀、寫操作時 , 通過 CSN 的由高到低的跳變來使能 nRF905。 （ 4）發(fā)送有效數(shù)據(jù)：寄存器包含發(fā)送的有效 ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。 （ 2） RF 配置寄存器：包含收發(fā)器的頻率，輸出功率等配置信息。其原理圖如圖 7。 SPI 接口由 5 個內(nèi)部寄存器組成執(zhí)行寄存器的回讀模式來確認寄存器的內(nèi)容。 1. SPI 接口 寄存器 SPI 接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器5 個寄存器組成。模擬 SIP 接口的工作方式可通過 SPI 指令進行設(shè)置。 表 4 nRF905 和單片機連接方式 Nrf905 AT89S51 狀態(tài)連接口 AM P1^5 DR P1^4 CD P1^6 模式接口 PWR_UP P1^2 TRX_CE P1^1 TX_EN P1^0 SPI 接口 CSN P3^4 SCK P3^3 MISO P1^7 MOSI P3^2 對于單片機，可以利用通用的 I/O 口模擬 ISP 接口進行通信。 圖 6 單片機硬件連接原理圖 9 單片機與 nRF905 通信 單片機與 nRF905 高頻頭通信模塊是本系統(tǒng)中硬件電路的核心元件，由單片機的 I/O 口分別控制nRF905 模塊狀態(tài)連接口（ AM、 DR、 CD）、模式接口（ PWR_UP、 TRX_CE、 TX_EN）、和 SPI 接口（ CSN、SCK、 MIOS、 MOSI）。 表 3 nRF905 高頻頭管腳說明圖 管腳 名稱 管腳功能 說明 1 VCC 電源 電源 +~ DC 2 TX_EN 數(shù)字輸入 TX_EN= 1 TX 模式 TX_EN= 0 RX 模式 3 TRX_CE 數(shù)字輸入 使能芯片發(fā)射或接收 4 PWR_UP 數(shù)字輸入 芯片上電 5 uCLK 時鐘輸出 本模塊該腳廢棄不用，向后兼容 8 管腳 名稱 管腳功能 說明 6 CD 數(shù)字輸出 載波檢測 7 AM 數(shù)字輸出 地址匹配 8 DR 數(shù)字輸出 接收或發(fā)射數(shù)據(jù)完成 9 MISO SPI 接口 SPI 輸出 10 MOSI SPI 接口 SPI 輸入 11 SCK SPI 時鐘 SPI 時鐘 12 CSN SPI 使能 SPI 使能 13 GND 地 接地 14 GND 地 接地 AT89S52 單片機 At89S52 單片機有 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器、 1000 次擦寫周期、全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz、三級加密程序存儲器 、 32 個可編程 I/O 口線 、 三個 16 位定時器 /計數(shù)器 、 八個中斷源 、 全雙工 UART串行通道 、 低功耗空閑和掉電模式 、 掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器 、 雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符。除電源 VCC 和接地端，其余腳都可以直接和普通的 5V 單片機 IO 口直接相連，無需電平轉(zhuǎn)換。 7 表 2 nRF905 工作頻率的設(shè)置表 工作頻率 HFREQ_PLL CH_NO [0] [001001100] [0] [001101011] [0] [001101100] [0] [001111011] [1] [001010110] [1] [001110101] [1] [001110110] [1] [001111101] [1] [100011111] [1] [100100000] [1] [110011111] 高頻頭輸出接口電路 nRF905 模塊引出的高頻頭引出的管腳接口及實物圖如圖 5 所示。 nRF905 輸出頻率 nRF 905 的 RF 工作頻率由配置寄存器中的 CH_NO 和 HFREQ_PLL 設(shè)置。就是說，有效地符號連接速率為 50kbps。高斯頻移鍵控（ GFSK）調(diào)制教普通的頻移鍵控在更寬的帶寬傳輸連接有效。 nRF905 頻率調(diào)制 nRF905 的調(diào)制采用高斯頻移鍵控（ GFSK），調(diào)制在 100kbps。在 ANT1 和 ANT2 之間的負載阻抗應(yīng)該在 200700U范圍內(nèi)。這兩個腳必須連接到 VDD_PA 的直流通路。下面從 RF 外圍一些模塊做詳細說明 。 nRF905 無線模塊硬件結(jié)構(gòu) nRF905 單片射頻發(fā)射芯片及其工作原理圖如圖 4 所示。ShockBurst 工作模式的特點是自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和 CRC，可以很容易通過 SPI 接口進行編程配置。 圖 3 數(shù)據(jù)采集終端 (RTU)系統(tǒng)總體框圖 nRF905 高頻頭通信模塊 nRF905 概述 nRF905 是挪威 Nordic 公司推出的單 片射頻發(fā)射器芯片，工作電壓 ， 32 引腳 QFN 封裝（ 5mm5mm），工作于 433/868/915MHz3 個 ISM 頻道（可以免費使用）。數(shù)據(jù)接收終端主要是用來接收由各個監(jiān)測點監(jiān)測的 5 數(shù)據(jù)，并通過 RS232 串口傳到 PC 機。數(shù)據(jù)采 集終端，即采集終端 (RTU) 安裝于各個監(jiān)測點，主要由傳感器單元、單片機 (下位機 )、 nRF905 無線模塊數(shù)據(jù)發(fā)送終端和天線構(gòu)成。用戶通過計算機管理系統(tǒng)，可以對監(jiān)測的節(jié)點進行相關(guān)的控制，比如停止檢測節(jié)點工作，解除檢測節(jié)點的警報等。當溫度濕度出現(xiàn)異常情況時，比如，發(fā)生某設(shè)備溫度過高、火災(zāi)等，則系統(tǒng)會向用戶發(fā)出預(yù)警，比如，鳴笛，燈光閃爍等。對于 600 米左右的距離，可采用PA（功率放大器），以確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。 3. 數(shù)據(jù)精確傳輸功能。 2. 數(shù)據(jù)自動采集功能。計算機管理是整個管理系統(tǒng)的核心，由計算機、溫濕度管理系統(tǒng)、通信線路等組成。 溫度傳感器 濕度傳感器 MCU 控制 nRF905 收發(fā)芯片 收發(fā)天線 收發(fā)天線 nRF905 收發(fā)芯片 MCU 控制 管理 系統(tǒng) 電 源 RS232 收 發(fā) 數(shù) 據(jù) 4 數(shù)據(jù) 采集 處理 器 NRF905 數(shù)據(jù) 采集 處理 器 NRF905 數(shù)據(jù) 采集 處理 器 NRF905 NRF905 處理 器 PC 圖 2 點對多點系統(tǒng)通信管理圖 系統(tǒng)設(shè)計的功能 基于 AT89S52 的溫濕度管理系 統(tǒng)主要是對某一特定區(qū)域的溫濕度實現(xiàn)智能化、自動化的管理，其基本功能包括計算機管理功能、數(shù)據(jù)自動采集功能、數(shù)據(jù)精確傳輸功能、應(yīng)急預(yù)警功能、數(shù)據(jù)反饋功能。 圖 1 系統(tǒng)整體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中只有一個數(shù)據(jù)采集終端，即點對點通信，推廣之，對于實際的具體應(yīng)用，會需要多個數(shù)據(jù)監(jiān)測點，即點對多點通信。 系統(tǒng)采用半雙工的通信模式，可實現(xiàn) 兩節(jié)點之間 的雙向收發(fā)。 第 2 章 無線溫濕度采集管理系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)的總體設(shè)計 基于 AT89S52 的溫濕度采集管理系統(tǒng)是集 RF 技術(shù)、計算機管理技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)于一體的實時采集溫濕度的管理系統(tǒng)。采集管理系統(tǒng)是基于可視化編程語言 Delphi 和 Access 數(shù)據(jù)庫技術(shù)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)維護模塊、統(tǒng)計分析模塊、異常處理模塊和使用幫助模塊等五大模塊組成。 DS18B DHT11 傳感器能夠準確的采集數(shù)據(jù)，通過 AT89S52 單片機處理器對數(shù)據(jù)進行處理，然后通過模擬 SPI 接口將數(shù)據(jù)發(fā)送給 nRF905 無線模塊，由 nRF905 無線模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)射接收，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線傳輸。 4. 在 Access20xx 數(shù)據(jù)庫環(huán)境下，用 Delphi 開發(fā)溫濕度采集管理信息。 2. AT89S52 與 nRF905 無線射頻模塊、計算機與 AT89S52 之間的串行通信。 課題研究內(nèi)容 研究課題是基于 nRF905 無線射頻模塊和 AT89S52 可編程控制器的溫濕度管理系統(tǒng)。所以，本課題提出并設(shè)計基于 AT89S52 單片機的 nRF905 無線傳輸系統(tǒng)的溫濕度管理系統(tǒng)及其軟件開發(fā)。 可以傳輸幾百米到上千米，且無需網(wǎng)絡(luò)傳輸，傳輸速度快，可以 應(yīng)用于 ，偏僻， 粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性 環(huán)境。由于現(xiàn)有這種方式的通信方式已經(jīng)大規(guī)模投入使用，故本文采用 RF 射頻無線通信方式進行通信，下表 1 是對各種數(shù)據(jù)通信方式進行比較?，F(xiàn)階段數(shù)據(jù)通信方式總線采集方式、無線微波電臺、無線 GPRS、 GSM、氣象短信等。因此作為獲取信息的重要工具，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)目前正廣泛地用于生產(chǎn)、科研的各個領(lǐng)域。 2 課題設(shè)計目的和意義 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是現(xiàn)代測控的基礎(chǔ)，用于獲取各種現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)。 RFID 技術(shù)的發(fā)展是基于多項技術(shù)的發(fā)展，它所涉及的關(guān)鍵技術(shù)有芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無線收發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)變換與編碼技術(shù)、電磁波傳播技術(shù)。該技術(shù)在世界范圍內(nèi)正被廣泛的應(yīng)用 。 RFID 是射頻識別技術(shù)的英文 (Radio Frequency Identification)的縮寫 。這些所有的煙霧傳感器都是采用有線連接，對于難于布線、相對較偏區(qū)域，布局成本明顯提高?，F(xiàn)如今也采用了各種手段來應(yīng)對這種情況，比如，氣象自動站通信系統(tǒng)通過 RE232 有線、無線微波、GPRS、氣象短信等方式采集氣象要素，用于統(tǒng)計分析和處理。每年由于干旱、洪澇、臺風、暴雨、冰雹等災(zāi)害危及到人民生命和財產(chǎn)的安全，國民經(jīng)濟也受到了極大的損失。系統(tǒng)通過了模擬調(diào)試，方案設(shè)計合理，應(yīng)用效果較好，是一種很有推廣性的無線數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)。 目 錄 摘要 ...................................................................................................................... 1 第 1 章 緒論 ....................................................................................................... 1 系統(tǒng)開發(fā)背景 ......................................................................................... 1 課題設(shè)計目的和意義 .............................................................................. 2 課題研究內(nèi)容 ......................................................................................... 2 第 2 章 無線溫濕度采集管理系統(tǒng)總體設(shè)計 ...................................................... 3