【正文】 譯流程圖，并對部分程序進行了分析；第六章和第七章主要講述了系統(tǒng)的干擾和調(diào)試情況；最后是主要是總結(jié)和參考的文獻及附錄，在附錄中介紹采集部分程序，CC1100無線模塊通訊代碼, 步進電機控制程序,串口通訊程序及上位機的VC監(jiān)測界面的編譯程序。工作特點是自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼 和 CRC 可以很容易通過SPI 接口進行編程配置，電流消耗低。② 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。 ③ 硬件上面沒有SPI的單片機也可以控制本模塊，用普通單片機IO口模擬SPI不需要單片機真正的串口介入，只需要普通的單片機IO口就可以了，當(dāng)然用串口也可以了。 ⑥ 與52系列單片機P0口連接時候，需要加10K的上拉電阻,，如果是5V的，請參考該系列單片機IO口；輸出電流大小，如果超過10mA，需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊! ，可以直接和CC1100模塊的IO口線連接。① CC1100無線模塊中有極少的外部元件：芯片內(nèi)頻率合成器，不需要外部濾波器或RF轉(zhuǎn)換，可編程控制的基帶調(diào)制解調(diào)器；有理想的多路操作特性，有可控的數(shù)據(jù)包處理硬件，可快速頻率變動合成器帶來的合適的頻率跳躍系統(tǒng)，有可選的帶交錯的前向誤差校正，有單獨的64字節(jié)RX和TX數(shù)據(jù)FIFO高效的SPI接口：所有的寄存器能用一個“突發(fā)”轉(zhuǎn)換器控制，有數(shù)字RSSI輸出與遵照EN 300 220(歐洲)和FCC CFR47 Part 15 標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)相配，還有自動低功率RX拉電路的電磁波激活功能，并擁有許多強大的數(shù)字特征，使得使用廉價的微控制器就能得到高性能的RF系統(tǒng)。還有可編程信道濾波帶寬OOK和靈活的ASK整型支持2FSK，GFSK和MSK支持自動頻率補償，可用來調(diào)整頻率合成器到接收中間頻率對數(shù)據(jù)的可選自動白化處理；對現(xiàn)存通信協(xié)議的向后兼容的異步透明接收/傳輸模式的支持可編程的載波感應(yīng)指示器 ，可編程前導(dǎo)質(zhì)量指示器及在隨機噪聲下改進的針對同步詞匯偵測的保護，支持傳輸前自動清理信道訪問（CCA），即載波偵聽系統(tǒng) ，支持每個數(shù)據(jù)包連接質(zhì)量指示。電路主要設(shè)定為在3143868和915MHz的ISM和SRD（短距離設(shè)備）頻率波段，也可以容易地設(shè)置為300348 MHz、400464 MHz和800928 MHz的其他頻率。這個調(diào)制解調(diào)器支持不同的調(diào)制格式，其數(shù)據(jù)傳輸率可達500kbps。 ④ CC1100無線模塊為數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道評估、連接質(zhì)量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。本課題通過實驗驗證，只要再對其進行一些技術(shù)上的改進，可以確定地說，在以后對水庫無線遠程監(jiān)控的應(yīng)用中，它會起到非常大的作用。它的突出優(yōu)點是只需要一根傳輸線，甚至可以利用電話線作為傳輸線，這樣就大大降低了傳輸成本，特別使用于遠距離通訊。假如并行傳送N位數(shù)據(jù)所需要的時間為T，那么串行傳送的時間至少為NT，而實際上總是大于NT。① 異步傳送方式在異步傳送方式中，字符是按幀格式進行發(fā)送的。異步傳送方式規(guī)定低位在前，高位在后；接下來是奇偶校驗位（可略）；最后一位是停止位“1”。其特點是：每一幀內(nèi)部各位均采用固定的時間間隔，但幀與幀之間的時間間隔是隨機的。這也就是“異步”的涵義所在。本系統(tǒng)中所用到的串口通訊程序，就是采用了異步傳送方式。開始 終止同步字符同步字符數(shù)據(jù)段CRC字符＃1CRC字符＃2 串行通訊的同步傳送方式在同步傳送中，為了保證接收正確無誤，發(fā)送方除了傳送數(shù)據(jù)外，還要將時鐘信號同時傳送。它定義為每秒鐘傳送的二進制數(shù)碼的位數(shù)，以位/秒作為單位。在異步通訊中，波特率為每秒傳送的字符數(shù)和每個字符位數(shù)的乘積?？蛇x擇四種工作方式。 串行口工作方式選擇 SM0SM1方 式功 能波特率000同步移位寄存器 f/1201110位異步收發(fā) 可變10211位異步收發(fā) F/64或 f/321 1311位異步收發(fā)可變由于本設(shè)計中只用到方式1，故在此詳細介紹工作方式1。一幀信息位10位：1位起始位（0），八位數(shù)據(jù)位（低位在前）和1位停止位（1）。① 發(fā)送 串行口以方式1發(fā)送時，數(shù)據(jù)由TXD端輸出，CPU執(zhí)行一條寫入SBUF的指令后，便啟動串行口發(fā)送，發(fā)送完一幀信息時，將發(fā)送中斷標(biāo)志TI置1。② 接收 方式1接收是在REN位置1的前提下，從搜索到起始位而開始的，在無信號時，RXD的線的狀態(tài)為1，當(dāng)檢測到存在由1到0的變化時，即認為收到個字符的起始位，接收過程隨即開始，在接受移位脈沖的控制下，把接受到的數(shù)據(jù)一位一位地移入接收寄存器，直到9位數(shù)據(jù)（包括1位停止位）全部收齊。當(dāng)滿足這兩個條件時，便將接收移位寄存器中的8位數(shù)據(jù)存入串行口數(shù)據(jù)緩存器SBUF，收到的停止位則進入RB8,并使接收中斷標(biāo)志RI置1。 傳感器應(yīng)用 水流量傳感器的應(yīng)用(1) 流量傳感器的基本特性流量范圍是1－30L/MIN，－24VDC，脈沖特性F＝（－3）（Q=L/MIN）,誤差為5%，該水流量傳感器與相關(guān)電路配合可監(jiān)測實時流量或計算累計流量，輸出信號為脈沖信號。在霍爾元件的正極串入負載電阻，同時通上5V的直流電壓并使電流方向與磁場方向正交。由于霍爾元件的輸出脈沖信號頻率與磁性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速又與水流量成正比。 f= (1)式中：f—脈沖信號頻率，H2。(2) 水流量傳感器的構(gòu)造 水流量傳感器主要由銅閥體、水流轉(zhuǎn)子組件、穩(wěn)流組件和霍爾元件組成。當(dāng)水流過轉(zhuǎn)子組件時，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，并且轉(zhuǎn)速隨著流量成線性變化。水流量傳感器從根本上解決了壓差式水氣聯(lián)動閥啟動水壓高以及翻板式水閥易誤動作等缺點。水流轉(zhuǎn)子組件主要由渦輪開關(guān)殼、磁性轉(zhuǎn)子、制動環(huán)組成。當(dāng)水流通過渦輪開關(guān)殼，推動磁性子旋轉(zhuǎn)，不同磁極靠近霍爾元件時霍爾元件導(dǎo)通，離開時霍爾元件斷開。用一般用于給金魚供氧的小型抽水換氧機作為抽水機，抽動水流運動，使水流通過水流量傳感器的渦輪，；下位端數(shù)碼管顯示所測水流量值。 超聲波傳感器的應(yīng)用 超聲波傳感器本系統(tǒng)設(shè)計中，使用了一對超聲波傳感器，配置相應(yīng)的電路，來實現(xiàn)對模擬水庫水位的測量。 超聲波接收電路超聲波換接收電路所接收到的從發(fā)送端傳來的微弱信號，要經(jīng)過LM358芯片進行放大，使得所采集的信號足夠大，然后通過J2口送到單片機上，信號經(jīng)AT89S52單片機處理后，由數(shù)碼管顯示出來。(3) 測試中所遇到的干擾信號超聲波測量水位時，需要測的是開始發(fā)射到接收到信號的時間差，需要檢測的有效信號為反射物反射的回波信號，故要盡量避免檢測到余波信號，這就要求對接收頭收到的波束進行處理，這也是超聲波檢測中存在最小測量盲區(qū)的主要原因。我們在記時器開始記時后再開啟檢測回波信號，可以消除余波信號的干擾，等待的時間可以為1MS左右，更精確的等待時間可以大大地減少最小測量盲區(qū)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。② 步進電機外表允許的最高溫度。③ 步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。 (3) 步進電機控制原理 ① 步進電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機控制。 ② 步進電機區(qū)別于其他控制電機的最大特點是，它是通過輸入脈沖信號來進行控制的，即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。其基本原理作用如下： 通電換相這一過程稱為脈沖分配。 控制步進電機的轉(zhuǎn)向。 控制步進電機的速度 如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。電機的正反轉(zhuǎn)是由單片機來控制的。電機的啟動我們選擇用LM298。 主要器件和應(yīng)用 AT89S52 單片機 AT89S52單片機AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。此外，AT89S52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 兼容MCS51指令系統(tǒng) 32個雙向I/O口 3個16位可編程定時/計數(shù)器 全雙工UART串行中斷口線 2個外部中斷源 中斷喚醒省電模式 看門狗（WDT）電路 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗時，需要外部上拉電阻。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。此外，（）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體如下表所示。引腳號第二功能P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。引腳號第二功能 RST: 復(fù)位輸入。看門狗計時完成后，RST 腳輸出96個晶振周期的高電平。DISRTO默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。否則，ALE 將被微弱拉高。 PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。 EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 AT89S52 特殊寄存器映象及復(fù)位值特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)的地址空間映象。片上沒有定義的地址是不能用的。 TLC549 A/D轉(zhuǎn)換器(1) TLC549的原理 ，作為數(shù)據(jù)采集芯片，TLC549均有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，該時鐘與I/O當(dāng)CS為高時，數(shù)據(jù)輸出(DATACLOCK不起作用。CLOCK，以減少多路(片)A/D并用時的I/O控制端口。該芯片有一個模擬輸入端口，3態(tài)的數(shù)據(jù)串行輸出接口可以方便地和微處理器或外圍設(shè)備連接。 TLC549 A/D轉(zhuǎn)換器(2) TLC549的特點 TLC549基本特性CMOS技術(shù)低功耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8位轉(zhuǎn)換結(jié)果電池供電系統(tǒng)與微處理器或外圍設(shè)備接口工業(yè)控制差分基準(zhǔn)電壓輸入工廠自動化系統(tǒng)等轉(zhuǎn)換時間：最大17us每秒訪問和轉(zhuǎn)換次數(shù)：達到40000片上軟件控制采樣和保持功能全部非校準(zhǔn)誤差：177。1LSB工作溫度范圍：0℃～70℃（TLC549）?！　　　LR 　 ??；置I/O CLOCK為零。；A/D過程：A/DP： CLR 　　　 NOP??；，nop數(shù)根據(jù)晶振情況選擇。適用于低功耗的袖珍儀器上的單路A/D或多路并聯(lián)采樣。適用于各種EIA232E 。10V電壓,所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源就可以。其取值均為1μF/25V。MAX232的引腳T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT為接TTL/ CMOS 電平的引腳。因此TTL/ CMOS 電平的T1IN、T2IN引腳應(yīng)接MCS 51 的串行發(fā)送引腳TXD。與之對應(yīng)的RS 232C電平的T1OUT、T2OUT 應(yīng)接PC 機的接收端RD。MAX232的用法如下：(1) 在C1+和C1兩端、C2+和C2兩端、V+和地兩端、(105)電容。分別從R1IN和R2IN輸入，對應(yīng)從T1OUT和T2OUT輸出。(3) 可以將兩路TTL電平轉(zhuǎn)換成兩路RS232C電平，分別從T1IN和T2IN輸入，對應(yīng)從R1OUT和R2OUT輸出。 MAX232芯片 七段數(shù)碼管LED數(shù)碼管多段發(fā)光二極管組成，其形狀有7段8字形的、14段米字形等。每一段由一個引腳控制，根據(jù)要求，對各個引腳加上不同的電壓，使其顯示需要的數(shù)字或字符。從0～9的十六進制顯示碼分別為3F，06，5B，4F，66，6D，7D，07，7F，6F。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛?；?個長條形的發(fā)光管排列成“日”字