基于GSM網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境

1、 PAGE24 / NUMPAGES28 工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于GSM網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境狀 態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 系 別電子信息工程專 業(yè)通信技術(shù)班 級(jí)通信08班姓 名王正花學(xué) 號(hào) 4指導(dǎo)教師（職稱）鄧翔宇（副教授）日 期摘 要該系統(tǒng)借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、Internet和無線傳感網(wǎng)的互聯(lián)，以糧倉的監(jiān)測點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)的基本傳感節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間采用無線高頻通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，通過節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)所有糧倉環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)匯總，利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)將終端節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)，由GSM網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到手機(jī)終端，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程糧倉環(huán)境監(jiān)測預(yù)警的功能和任意用戶對(duì)環(huán)境的檢測與控制。本系統(tǒng)具有無人值守、低成本、實(shí)時(shí)性和便捷性，

2、為我國糧倉環(huán)境監(jiān)測預(yù)警提供了一種解決方案。關(guān)鍵詞：無線傳感網(wǎng)；糧倉環(huán)境狀態(tài)；移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)；GSM ；AbstractThe system employs mobile communication network, Internet and wireless sensor network interconnection of monitoring stations，granary inside node for network basic sensor node, which each nodes adopt wireless high-frequency communication modul

3、e, in order to implement all ganary environment conditions of data nodes togther through which the nodes data transmission , implying wireless sensor networks will end nodes collected data forwarding to mobile terminal by GSM network, so it realizes remote granary environment monitoring and warning

4、functions and any user can attain the environment of inspection and control. This system has the unattended, low cost, real-time and convenience, environmental monitoring and warning for our country granary provides a solution.Keywords:wireless sensor network, Granary environment condition, The mobi

5、le communication network,GSM目錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc287000992第1章系統(tǒng)應(yīng)用前景分析 PAGEREF _Toc287000992 h 1HYPERLINK l _Toc287000993第2章無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸原理與應(yīng)用 PAGEREF _Toc287000993 h 1HYPERLINK l _Toc2870009942.1 數(shù)據(jù)傳輸原理 PAGEREF _Toc287000994 h 1HYPERLINK l _Toc2870009952.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 PAGEREF _Toc287000995 h

6、3HYPERLINK l _Toc2870009962.2.1 軍事領(lǐng)域 PAGEREF _Toc287000996 h 4HYPERLINK l _Toc2870009972.2.2 環(huán)境監(jiān)測 PAGEREF _Toc287000997 h 4HYPERLINK l _Toc2870009982.2.3 智能家居 PAGEREF _Toc287000998 h 4HYPERLINK l _Toc2870009992.2.4 醫(yī)療護(hù)理 PAGEREF _Toc287000999 h 4HYPERLINK l _Toc2870010002.2.5 其它應(yīng)用 PAGEREF _Toc2870010

7、00 h 4HYPERLINK l _Toc287001001第3章 GSM功能指標(biāo) PAGEREF _Toc287001001 h 5HYPERLINK l _Toc2870010023.1 GSM模塊簡介 PAGEREF _Toc287001002 h 5HYPERLINK l _Toc2870010033.2 GSM模塊控制原理 PAGEREF _Toc287001003 h 5HYPERLINK l _Toc2870010043.2.1 AT指令概述 PAGEREF _Toc287001004 h 5HYPERLINK l _Toc2870010053.2.2 GSM模塊開發(fā)實(shí)例 PA

8、GEREF _Toc287001005 h 5HYPERLINK l _Toc2870010063.3 GSM模塊實(shí)現(xiàn)功能 PAGEREF _Toc287001006 h 7HYPERLINK l _Toc2870010073.3.1 撥打 PAGEREF _Toc287001007 h 7HYPERLINK l _Toc2870010083.3.2 在TEXT模式發(fā)送短信 PAGEREF _Toc287001008 h 7HYPERLINK l _Toc2870010093.3.3 在PDU模式發(fā)送短信 PAGEREF _Toc287001009 h 7HYPERLINK l _Toc287

9、0010103.4 NF2401簡介 PAGEREF _Toc287001010 h 8HYPERLINK l _Toc2870010113.5 溫度傳感模塊（DS18B20） PAGEREF _Toc287001011 h 10HYPERLINK l _Toc2870010123.5.1 技術(shù)性能 PAGEREF _Toc287001012 h 10HYPERLINK l _Toc2870010133.5.2 DS18B20的工作原理 PAGEREF _Toc287001013 h 10HYPERLINK l _Toc2870010143.6 濕度傳感器 PAGEREF _Toc287001

10、014 h 11HYPERLINK l _Toc287001015第4章 DTMF電路特性與撥號(hào)器功能 PAGEREF _Toc287001015 h 13HYPERLINK l _Toc2870010164.1 DTMF收發(fā)模塊 PAGEREF _Toc287001016 h 13HYPERLINK l _Toc2870010174.1.1 模塊概述 PAGEREF _Toc287001017 h 13HYPERLINK l _Toc2870010184.1.2 模塊簡介 PAGEREF _Toc287001018 h 13HYPERLINK l _Toc2870010194.2 控制模塊

11、PAGEREF _Toc287001019 h 14HYPERLINK l _Toc2870010204.3 被控模塊 PAGEREF _Toc287001020 h 14HYPERLINK l _Toc2870010214.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc287001021 h 14HYPERLINK l _Toc287001022第5章按鍵與液晶顯示與系統(tǒng)測試 PAGEREF _Toc287001022 h 17HYPERLINK l _Toc2870010235.1 液晶顯示產(chǎn)品簡介 PAGEREF _Toc287001023 h 17HYPERLINK l _Toc28700

12、10245.2 測試設(shè)備 PAGEREF _Toc287001024 h 17HYPERLINK l _Toc2870010255.3節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)測試 PAGEREF _Toc287001025 h 17HYPERLINK l _Toc2870010265.4 結(jié)果分析 PAGEREF _Toc287001026 h 19HYPERLINK l _Toc2870010275.5 實(shí)現(xiàn)功能 PAGEREF _Toc287001027 h 20HYPERLINK l _Toc287001028結(jié)論 PAGEREF _Toc287001028 h 21HYPERLINK l _Toc287001029總

13、結(jié) PAGEREF _Toc287001029 h 22HYPERLINK l _Toc287001030致 PAGEREF _Toc287001030 h 23HYPERLINK l _Toc287001031參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc287001031 h 24第1章 系統(tǒng)應(yīng)用前景分析我國作為一個(gè)農(nóng)業(yè)和人口大國，每年都要生產(chǎn)并儲(chǔ)存大量的糧食。因此，糧食的安全儲(chǔ)存是一件關(guān)系到人民生活質(zhì)量和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大事，如果儲(chǔ)存不當(dāng)將會(huì)造成大量糧食的浪費(fèi)，給國家和人民造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本系統(tǒng)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)對(duì)糧倉各點(diǎn)的溫度、濕度、光

14、照等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采用GSM網(wǎng)絡(luò)通信模塊和STC89C52單片機(jī)完成對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)了基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)糧倉環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程、集中、多點(diǎn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測與實(shí)現(xiàn)撥叫顯示。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)滿足IEEE 802.15.4 的無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，具有低復(fù)雜度、低速率、低功耗、低成本的特點(diǎn)，與其他無線網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的可靠性較好，組網(wǎng)簡易靈活，便于維護(hù)。遠(yuǎn)程監(jiān)測中心可根據(jù)各種糧食的保存指標(biāo)要求，分別對(duì)各種糧情數(shù)據(jù)設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警閾值，當(dāng)采集到的糧情數(shù)據(jù)信息超標(biāo)時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)給予相應(yīng)的報(bào)警提示。管理人員通過監(jiān)測界面隨時(shí)了解糧倉的糧情信息或通過Internet瀏覽器訪問網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，便可方便地獲得現(xiàn)場數(shù)據(jù)和

15、歷史數(shù)據(jù)，管理員可通過瀏覽器增刪賬號(hào)、修改設(shè)置糧倉信息和服務(wù)器的相關(guān)參數(shù)，從而準(zhǔn)確、有效地監(jiān)測災(zāi)情情況，以便與時(shí)地做出相關(guān)決策，該系統(tǒng)可廣泛運(yùn)用于其它應(yīng)用場合。第2章 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸原理與應(yīng)用2.1 數(shù)據(jù)傳輸原理該系統(tǒng)研究一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)的糧倉環(huán)境狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用先進(jìn)技術(shù)的集成化設(shè)計(jì)方案，以糧倉的監(jiān)測點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)的基本傳感節(jié)點(diǎn)，以無線通信模塊為多個(gè)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)匯集和傳輸?shù)姆绞?。通過節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以與多跳方式實(shí)現(xiàn)所有糧倉環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)匯總、最后依托GPRS網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的服務(wù)器上傳或以短信方式發(fā)送給訪問手機(jī)，并且完成控制室的監(jiān)控、報(bào)警等任務(wù)。無線傳感節(jié)點(diǎn)完成糧倉中多點(diǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的

16、采集，主要包括濕度、溫度、光照、異常侵入等狀態(tài)參數(shù)；GPRS模塊主要完成主節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)可以工作在主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式，當(dāng)環(huán)境狀況出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，則可主動(dòng)向最高級(jí)別用戶手機(jī)發(fā)送短信；系統(tǒng)立刻將環(huán)境各種狀態(tài)參數(shù)以短信的方式發(fā)送給撥叫主機(jī)，并在監(jiān)控主節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)顯示來電；當(dāng)監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)有異常狀況時(shí)，也可通過主控節(jié)點(diǎn)的按鍵1主動(dòng)向主負(fù)責(zé)人發(fā)送短信；有異常情況時(shí)也可自動(dòng)發(fā)送報(bào)警短信；主控節(jié)點(diǎn)監(jiān)控人員通過按鍵2實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的查詢；當(dāng)有用戶呼叫監(jiān)控系統(tǒng)手機(jī)時(shí)，則可將當(dāng)前系統(tǒng)所采集的環(huán)境參數(shù)以短信方式發(fā)送給呼叫手機(jī)。同時(shí)，為提高系統(tǒng)的預(yù)警功能，將采用語音報(bào)警、提示、WEB頁面、手機(jī)短信等多元化的

17、方式，并對(duì)報(bào)警事件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)，從而方便進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)管理；另一種方式是將采集到的數(shù)據(jù)由GPRS模塊通過無線基站和Internet網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理。監(jiān)控中心接收無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫里面，形成對(duì)糧倉環(huán)境狀況的長期記錄，在此基礎(chǔ)上監(jiān)控中心可對(duì)糧倉環(huán)境存在的隱患進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)達(dá)到某個(gè)設(shè)定的閾值時(shí)，由無線傳感網(wǎng)通過移動(dòng)通信網(wǎng)和Internet與時(shí)發(fā)送糧倉環(huán)境參量信息到手機(jī)和監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，同時(shí)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫還支持?jǐn)?shù)據(jù)的有條件查詢、增加或刪除記錄等管理功能。最終實(shí)現(xiàn)了糧倉環(huán)境的科學(xué)化、自動(dòng)

18、化監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)災(zāi)情，通知糧庫管理人員采取相應(yīng)措施來確保糧食存儲(chǔ)安全。以NRF2401（采用抗干擾能力較強(qiáng)的GFSK調(diào)制/解調(diào)方式）模塊實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的近距離無線傳輸、以GPRS實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)無線數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸、以STC89C52單片機(jī)作為MCU實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理。在狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集方式上，采用數(shù)字集成芯片LM75A和 DHT11完成實(shí)時(shí)溫度和濕度的監(jiān)測、采用超聲波傳感器完成非法侵入狀態(tài)的監(jiān)測、采用光敏電阻完好光照信息的采集。同時(shí)，在監(jiān)測方式上，若將采集的溫度、濕度、光照、侵入狀態(tài)等數(shù)據(jù)送入單片機(jī)與預(yù)先設(shè)置的超限閾值相比較，便可完成系統(tǒng)的主動(dòng)報(bào)警等功能；如果用戶主動(dòng)呼叫監(jiān)控中心手機(jī)，便可

19、實(shí)現(xiàn)環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)的手機(jī)短信、Web頁面等方式的上傳。本系統(tǒng)由無線傳感網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)和Internet構(gòu)成，其中無線傳感網(wǎng)由中心節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)組成，終端節(jié)點(diǎn)通過多跳的方式與路由節(jié)點(diǎn)連接通信，中心節(jié)點(diǎn)通過GSM網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端通信。該過程將傳感無線通信技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域，通過無線射頻芯片NRF2401與GPRS模塊相結(jié)合的方法，使得每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳送。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集由一個(gè)本地主節(jié)點(diǎn)（如圖2-1）和多個(gè)其它傳感節(jié)點(diǎn)組成（如圖2-2）：STC89C52(MCU)RF2401GSM網(wǎng)絡(luò)DTMF雙音多頻濕度傳感器溫度傳感器煙感傳感器光照傳感器圖2-1 本地?cái)?shù)據(jù)

20、傳輸STC89C52(MCU)RF2401濕度傳感器溫度傳感器煙感傳感器光照傳感器 圖2-2 其他節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸2.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 無線傳感網(wǎng)絡(luò)（(Wireless Sensor Networks，WSN)）即是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸。傳感器、感知對(duì)象和觀察者構(gòu)成了傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)要素，無線傳感網(wǎng)絡(luò)綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。它能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)檢測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或檢測對(duì)象的信息并對(duì)其進(jìn)行處理，處理后的信息通過無線方式發(fā)送，并以自組多

21、跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。具體來講，WSN兼具有感測、運(yùn)算與網(wǎng)絡(luò)的能力，通過傳感器來偵察周圍環(huán)境的溫度、濕度、光照、氣體濃度等，并有無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)控著。 無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有無需固定設(shè)備支撐的特點(diǎn)，可以快速部署同時(shí)具有易于組網(wǎng)、不受有限網(wǎng)絡(luò)的約束，使其適合應(yīng)用于難以使用傳統(tǒng)有限通信機(jī)制的惡劣環(huán)境，比如一些危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境如煤礦、核電廠等，工作人員可以通過它來實(shí)施實(shí)時(shí)、高效的安全檢測；同時(shí)無線傳感器可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞，因此可以被應(yīng)用于水資源、大氣等環(huán)境監(jiān)測；隨著無線終端設(shè)備的廣泛使用，無線傳感網(wǎng)絡(luò)利用無線通信技術(shù)高效的進(jìn)行異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)互連，數(shù)據(jù)處理和融合，可被廣泛的應(yīng)

22、用于軍事、環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報(bào)、監(jiān)控護(hù)理、智能家具、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、復(fù)雜機(jī)械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理以與機(jī)場、大型工業(yè)園區(qū)的安全檢測等領(lǐng)域。下面就幾個(gè)主要的應(yīng)用方面進(jìn)行說明：2.2.1 軍事領(lǐng)域因?yàn)閭鞲芯W(wǎng)絡(luò)是由密集型、低成本、隨機(jī)分布的節(jié)點(diǎn)組成的，自組織性和容錯(cuò)能力使其不會(huì)因?yàn)槟承┕?jié)點(diǎn)在惡魔攻擊中的損壞而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。美國國防部遠(yuǎn)景計(jì)劃研究局已投機(jī)幾千萬美元，幫助大學(xué)進(jìn)行“智能塵?！眰鞲衅骷夹g(shù)的研究。在軍事應(yīng)用中，于獨(dú)立的衛(wèi)星和地面雷達(dá)系統(tǒng)相比，傳感網(wǎng)絡(luò)具有高信噪比、強(qiáng)抗毀性和高容錯(cuò)力等優(yōu)點(diǎn)。2.2.2 環(huán)境監(jiān)測 隨著人們對(duì)環(huán)境的日益關(guān)注，環(huán)境科學(xué)雖、所涉與的圍越廣泛。通過

23、傳統(tǒng)的方式采集原始數(shù)據(jù)是一件很困難的工作，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為野味隨機(jī)性的數(shù)據(jù)獲取提供了方便。比如，跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。ALERT系統(tǒng)中就有數(shù)中傳感器來監(jiān)測降雨量、河水水位和土壤水分，并依此預(yù)測爆發(fā)山洪的可能性。類似地，無線傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)森林火災(zāi)準(zhǔn)確、與時(shí)地預(yù)報(bào)也應(yīng)該由幫助的。此外，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，以檢測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀態(tài)等。2.2.3 智能家居 家居無線監(jiān)控問題是當(dāng)今國際建筑智能化領(lǐng)域的前沿性研究課題。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)克服了家庭中布線的煩瑣，充分體現(xiàn)了智能家居系統(tǒng)的靈活、方便和高效。利用無線傳感網(wǎng)

24、絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可完成對(duì)家電的遠(yuǎn)程遙控，可以在到家前就打開空調(diào)，開門就可以享受是適宜的室溫，也可以遙控電飯鍋、微波爐、電冰箱、機(jī)、電視機(jī)、錄像機(jī)、電腦等家電，按照自己的意愿完成相應(yīng)的煮飯、燒菜、查收留言、選擇錄制電視和電臺(tái)節(jié)目以與下載網(wǎng)上資料到電腦中等工作，另外，整個(gè)家居監(jiān)控系統(tǒng)還能夠?qū)θ恚ㄋ?、電表、燃?xì)獗恚┻M(jìn)行無線抄表，最重要的是它可檢測來自家庭安防傳感器（火警、煤氣泄漏）的數(shù)據(jù)，以備物業(yè)等部門監(jiān)控。2.2.4 醫(yī)療護(hù)理無線傳感網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療研究、護(hù)理領(lǐng)域也可以大展身手。羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個(gè)智能醫(yī)療房間，使用微塵來測量居住著的和重要征兆（血、壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢(shì)

25、以與每天24小時(shí)的活動(dòng)狀況。英特爾公司也推出無線傳感網(wǎng)絡(luò)的家庭護(hù)理技術(shù)。該系統(tǒng)利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便的接受護(hù)理。2.2.5 其它應(yīng)用在煤礦應(yīng)用中，將圍繞在煤礦環(huán)境中特定條件，結(jié)合無線傳感網(wǎng)絡(luò)在井下應(yīng)用的特征，研究基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的低成本、分布式煤礦安全檢測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。該系統(tǒng)具有自組織、多跳式通信組網(wǎng)功能和在布網(wǎng)中的高度靈活性，可望解決井下無線通信距離有限這一瓶頸。同時(shí)，在核電廠、長距離的輸送管線和工業(yè)流水生產(chǎn)線等場合也需要到類似的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。相信隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步深入發(fā)展，它也會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。第3章 GSM功能指標(biāo)3.1 GSM模塊簡介

26、PT23是一款定位尺寸和硬件接口跟BENQ的M22，M23系列模塊兼容的GSM/GPRS模塊。硬件布局設(shè)計(jì)上，采用3個(gè)獨(dú)立屏蔽罩，分別屏蔽基帶，射頻功放，射頻收發(fā)器，有效保證模塊射頻指標(biāo)優(yōu)良，性能穩(wěn)定。模塊采用44PIN B-to-B連接器，跟客戶的主板連接，拆裝方便。模塊的固定采用2個(gè)螺釘緊緊地跟主板綁定在一起，非常牢固可靠。PT23嵌TCP/IP協(xié)議和彩信MMS協(xié)議，支持?jǐn)?shù)據(jù)透明傳輸，使無線終端于服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸變得極其簡單，可以通過MMS通道發(fā)送圖片。3.2 GSM模塊控制原理3.2.1 AT指令概述因?yàn)锳T命令是作為一個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)，所以它的命令和返回值和格式都是固定的，總體上說AT命

27、令有四種形式：1.無參數(shù)命令，它是一種單純的命令，格式是，如開機(jī)、顯示當(dāng)前設(shè)置列表等：AT+ON、AT&V；2.查詢命令，它用來查詢?cè)撁町?dāng)前設(shè)置的值，格式是AT+|&？，如：AT+CSCA？；3.幫助命令，它是用來列出該命令的可能參數(shù)，格式是AT+|&=？，如：AT+CMGL=?；4.帶參數(shù)命令，它是應(yīng)用最廣泛的一種格式，它為命令提供強(qiáng)大的靈活性，格式是AT+|&=,。 作為返回值，其情況就比較多樣，返回值遵循一個(gè)大的框架格式：: ERROR信息。3.2.2 GSM模塊開發(fā)實(shí)例一、基本通話：1主叫 ATD發(fā)起呼叫OK呼叫建鏈成功2被叫RING來電，指示來電ATA應(yīng)答OK建鏈成功3. 送DTM

28、F音DTMF音一般用于撥打分機(jī)或一些自動(dòng)臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)，在建鏈之后，如果要向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送某個(gè)，就是通過DTMF音實(shí)現(xiàn)，下面以撥打?yàn)槔?，DTMF操作流程如表3-1所示：表 3-1 DTMF操作流程ATD撥打總機(jī)號(hào)OK建鏈成功AT+VTS=2通過發(fā)送DTMF音撥打分機(jī)號(hào)OK第一個(gè)DTMF音發(fā)送完成AT+VTS=5OKAT+VTS=0OKAT+VTS=4OKAT+VTS=1OK短信息閱讀短消息 閱讀短消息可以按照類型來閱讀：新消息（接受未讀），接受消息，保存未發(fā)消息，所有消息，CMGR和CMGL都可以閱讀消息，前者根據(jù)存儲(chǔ)記錄號(hào)來讀取，后者讀取某種類型的所有消息，下面以閱讀接收消息為例子，如表3-2所示：

29、表3-2 閱讀短消息AT+CMGR=1閱讀記錄號(hào)為1的消息+ CMGR:”REC READ”，”,“10/11/17,09:20:16+02”,129,0,0,8“+57”,145,44E043記錄號(hào)1中的消息是已接受消息，容為：ABC，編碼方式是UCS2OK表示AT+CMGR命令執(zhí)行完成AT+CMGL=”REC READ”讀取所有接受且已讀的短消息+ CMGL:1 ”REC READ”，”,“10/11/17,09:20:16+02”,129,44E043“+57”,129,44E0000410042讀出兩條接收消息分別是：ABC和ABOK表示AT+CMGL命令執(zhí)行完成2. 寫短消息 TE字

30、符集為UCS2，下面以寫短消息為例子，如表3-3所示：表3-3 寫短消息AT+CMGW=”4E043保存一條接收消息，目的是”，容為”ABC”+CMGW:2消息保存在SIM卡第2條記錄OK3. 發(fā)送消息TE字符集為UCS2，下面以發(fā)短消息為例子，如表3-4所示：表3-4 發(fā)短消息AT+CMGS=”4E043向發(fā)送消息：ABC+CMGW:29發(fā)送成功，返回OK4. 設(shè)置一般來說用戶可以設(shè)置短消息中心號(hào)，消息在SC保存的有效時(shí)間以與消息編碼格式，如表3-5所示：表3-5 短消息設(shè)置AT+CSCA=“+57”,145設(shè)置短消息中心地址，該地址將被存入SIM卡OKAT+CSMP=17,167,0,8設(shè)

31、置有效時(shí)間為167（24小時(shí)），換算關(guān)系參考AT說明，短消息編碼方式為UCS2OK3.3 GSM模塊實(shí)現(xiàn)功能3.3.1 撥打操作容：1. 撥打；2. 掛斷。3.3.2 在TEXT模式發(fā)送短信操作容：向發(fā)送英文短信“abcdefg” TEXT格式發(fā)送短信息首先將短信息格式設(shè)為TEXT模式：AT+CMGF=1； AT+CMGS=YYYENTER；其中YYY為對(duì)方手機(jī)收到響應(yīng)后再發(fā)送待發(fā)送英文字符ctrl-Z。3.3.3 在PDU模式發(fā)送短信操作容：向發(fā)送中文短信“你好” PDU格式發(fā)送短信息首先將短信息格式設(shè)為PDU模式：AT+CMGF=0；AT+CMGS=YYYCR；其中YYY為TPDU的十進(jìn)制

32、長度收到SP響應(yīng)后再發(fā)送TPDUctrl-Z。3.4 NF2401簡介一RF2401芯片的主要特點(diǎn)如下：12.4Ghz 全球開放ISM 頻段，體積小巧 34mm X 17mm，最高工作速率1Mbps，高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)；2置硬件CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制；3低功耗1.9 - 3.6V 工作，待機(jī)模式下狀態(tài)僅為1uA；4置專門穩(wěn)壓電路；5標(biāo)準(zhǔn)DIP間距接口，便于嵌入式應(yīng)用；6與51系列單片機(jī)P0口連接時(shí)候，需要加10K的上拉電阻,與其余口連接不需要；7如果單片機(jī)是5V的，IO口輸出電流大小超過10mA，需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊! 如果是3.3V的，可以直接和RF24

33、01模塊的IO口線連接。二芯片模塊如圖3-1所示：圖3-1 RF2401芯片三RF2401芯片的功能模塊和芯片引腳與引腳說明如圖3-2、3-3和表3-6所示： 圖3-2 nRF2401A功能模塊圖 3-3 芯片引腳表3-6 nRF2401A引腳說明四RF2401芯片的工作方式：NewMsg_RF2401有四種工作模式，工作模式由PWR_UP 、CE、TX_EN和CS三個(gè)引腳決定，詳見表3-7所示：表3-7RF2401工作模式3.5 溫度傳感模塊（DS18B20）該產(chǎn)品采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的 DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適

34、用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。3.5.1 技術(shù)性能 獨(dú)特的單線接口方式，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。測溫圍是55125，固有測溫分辨率為0.5。支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，但是最多只能并聯(lián)8個(gè)，如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定。實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫，它的工作電源為35V/DC，在使用中不需要任何外圍元件。測量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送。 描述DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)提供9至12位可編程設(shè)備溫度讀數(shù)。信息被發(fā)送到DS18B20 的1線接口，所以中央微處理器與DS18B20只有一條

35、線連接。它的用途很多，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測建筑物溫設(shè)備或機(jī)器，并進(jìn)行過程監(jiān)測和控制，下圖3-4是DS18B20的PR35封裝。圖3-4 DS18B20的PR35封裝1.接地端： 接地；2. 信號(hào)端： 數(shù)字信號(hào)輸入輸出； 3. 電源端： 可選電源管腳。3.5.2 DS18B20的工作原理DS18B20的部結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。由圖3-5可知，DS18B20由三個(gè)主要數(shù)字器件組成：64bit閃速ROM；溫度傳感器；非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL。64bit閃速ROM的結(jié)構(gòu)如下：圖3-5 DS18B20的ROM結(jié)構(gòu)它既可寄生供電也可由外部5V電源供電。在寄生供電情況下，當(dāng)總線為高電平時(shí)，DS18B

36、20從總線上獲得能量并儲(chǔ)存在部電容上，當(dāng)總線為低電平時(shí)，由電容向DS18B20供電。DS18B20的測溫原理：部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù)，低溫時(shí)振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí)振蕩器的脈沖無法通過門電路。計(jì)數(shù)器設(shè)置為-55時(shí)的值，如果計(jì)數(shù)器到達(dá)0之前，門電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當(dāng)前溫度高于-55。同時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前溫度值上，電路對(duì)振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)直到回零。3.6 濕度傳感器DHT11數(shù)字濕度傳感器是含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的濕度傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和濕度傳感技術(shù)，具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性

37、。傳感器是一個(gè)電阻式感濕元件，能與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此具有超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP存中，傳感器部在檢測信號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，DHT11為4 針單排引腳封裝。1. 傳感器性能說明參數(shù)條件MinTypMax單位濕度分辨率111%RH8Bit重復(fù)性1%RH精度254%RH0-505%RH互換性可完全互換量程圍03090%RH252090%RH502080%RH響應(yīng)時(shí)間1/e(63%)25 1

38、m/s 空氣61015S遲滯%RH長期穩(wěn)定性典型值%RH/yr溫度分辨率111888Bit重復(fù)性1精度12量程圍050響應(yīng)時(shí)間1/e(63%)630S2. 接口說明建議連接線長度短于20米時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻，連接方法如圖 3-6所示：圖 3-6 DHT11連接第4章 DTMF電路特性與撥號(hào)器功能4.1 DTMF收發(fā)模塊4.1.1 模塊概述本模塊由 HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880與單片機(jī)組成， HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm

39、o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880是一個(gè)帶有呼叫處理濾波器(call progress filter)的單片DTMF收發(fā)器,它采用MITEL公司的ISO2-CMOS工藝制造,功耗低,可靠性高。 HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880中的DTMF收號(hào)器是基于單片收號(hào)器 HYPERLINK :/ ic37 /MT8870-p.htm o MT8870貨源和PDF資料 t _blank MT8870工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能接收全部16個(gè)DIMF信號(hào)，DTMF發(fā)送器采用開關(guān)電容D/A變換器，信號(hào)

40、失真小、精度高,定時(shí)精確。 HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880有兩種工作模式:DTMF模式和呼叫處理(CP)模式。當(dāng)選擇了呼叫處理模, HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880就用于檢測網(wǎng)上呼叫過程中表示不同進(jìn)程的信號(hào)音(主要是撥號(hào)音,撥號(hào)音的標(biāo)準(zhǔn)頻率為350 Hz或440 Hz)，可以進(jìn)行撥號(hào)音識(shí)別。這是目前其他DTMF芯片所不具備的，這樣便可以省去一套復(fù)雜的撥號(hào)音識(shí)別電路。4.1.2 模塊簡介1. HYPERL

41、INK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880簡介(如圖4-1所示) 圖 4-1 MT8880功能模塊IN+：運(yùn)放輸入;IN-：運(yùn)放輸入；GS：Gain Select，運(yùn)放輸出端。用于輸入信號(hào)的增益高速；Vref：參考電壓；Vss：電源負(fù)極；OSC1：DTMF時(shí)鐘/振蕩器輸入,采用3.579 545 MHz的時(shí)鐘；OSC2：時(shí)鐘輸出； R/W：讀寫控制；CS：片選；RS0：寄存器選擇； & 2：系統(tǒng)時(shí)鐘輸入,TTL電平；IRQ / CP：中斷請(qǐng)求/呼叫處理,向MCU的中斷申請(qǐng)。當(dāng)選擇了呼叫處理模式時(shí),輸入信號(hào)線上有呼叫信號(hào)時(shí)

42、輸出與之相應(yīng)的方波信號(hào)；DOD3：數(shù)據(jù)線； Est：Early steering output,滯后前輸出。當(dāng)檢測到有效音頻對(duì)時(shí)(也稱信號(hào)條件Signal condition ),就變?yōu)楦唠娖?信號(hào)條件不滿足時(shí)又立刻返回低電平。此引腳上為高電平不一定表示有DTMF信號(hào),話音信號(hào)也會(huì)偶然產(chǎn)生有效音頻對(duì)；St/Gt：Steering Output/ Guard Time output,滯后輸出/保護(hù)后輸出；VDD：電源正極。2. 信號(hào)音判斷的實(shí)現(xiàn)信號(hào)音判斷的原理是：由于系統(tǒng)信號(hào)音的撥號(hào)音?；剽徱艉兔σ舻念l率均為425475 Hz的正弦波，只是斷續(xù)比不同且在時(shí)間上有明顯的差異（撥號(hào)音連續(xù)信號(hào)：忙音為

43、0.35 s通，0.35 s斷，回鈴聲為1 s通，4 s斷）。要判斷信號(hào)音，首先應(yīng)將處理DTMF信號(hào)的 HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880芯片設(shè)置為呼叫處理模式，當(dāng)選擇呼叫處理模式時(shí), HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880就不能用于檢測DTMF信號(hào)了。 HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880的呼叫處理濾波器是一個(gè)帶通濾波器

44、,通頻帶為300 510 Hz，當(dāng)信號(hào)輸入端有信號(hào)音輸入時(shí),如果 HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880工作在CP模式,在IRQ/CP就輸出一高電平。使呼叫過程中的各種信號(hào)音經(jīng) HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880濾波，限幅后得到方波，并由 HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880的IRQ輸出。然后對(duì) HYPERLINK :/

45、ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880輸出的IRQ信號(hào)計(jì)數(shù)5 s，撥號(hào)音的計(jì)數(shù)上限為（450+25）*5=2375，撥號(hào)音的計(jì)數(shù)下限為（450-25）*5=2175。同理，忙音的計(jì)數(shù)圍為10411212，回鈴音的計(jì)數(shù)圍為425475，無信號(hào)的計(jì)數(shù)應(yīng)為0。在實(shí)際編程中，考慮到計(jì)數(shù)的誤差，以與簡化程序，因此采用不同信號(hào)音相鄰計(jì)數(shù)界限的中間值來區(qū)分不同的信號(hào)音，計(jì)數(shù)值選用2n，最后設(shè)定計(jì)數(shù)值大于1792為撥號(hào)音，在10241791之間為忙音，在2561023之間為無信號(hào)音。4.2 控制模塊本系統(tǒng)為了提高可靠性，降低成本，采用了現(xiàn)在已廣泛

46、使用的 HYPERLINK :/ ic37 /AT89C51-p.htm o AT89C51貨源和PDF資料 t _blank AT89C52單片機(jī)。其片集成了8 kB的FLASH，無需外接存儲(chǔ)器，使用方便。該芯片兼容8051的指令，易于編程，且功能強(qiáng)大。在硬件與程序設(shè)計(jì)上，利用P0端口控制 HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank MT8880芯片，其中P0.0P0.3為數(shù)據(jù)輸入輸出位，P0.4P0.7為 HYPERLINK :/ ic37 /MT8880-p.htm o MT8880貨源和PDF資料 t _blank

47、 MT8880的命令字輸入位；利用P1端口中的5位來控制 HYPERLINK :/ ic37 /ISD4004-p.htm o ISD4004貨源和PDF資料 t _blank ISD4004芯片；利用P2端口控制家電設(shè)備；利用P3端口中的3位來控制系統(tǒng)的開啟，摘掛與標(biāo)志位的設(shè)定。4.3 被控模塊家電大多使用220 V交流電，屬于強(qiáng)電電路。所以使用繼電器來開關(guān)家電。芯片不能直接驅(qū)動(dòng)繼電器，因此在集成電路芯片與繼電器之間必須設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)繼電器的電路。本系統(tǒng)的所有繼電器都利用三極管的截止與飽和兩個(gè)狀態(tài)，來關(guān)閉或打開繼電器開關(guān)。4.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，其程序流程如圖4

48、-2所示。圖4-2 系統(tǒng)軟件流程圖MT8880是我們應(yīng)用撥號(hào)應(yīng)用中常用的一款芯片，它集發(fā)送、接收于一體，優(yōu)點(diǎn)是：通過少量的幾個(gè)元件就可以組成撥號(hào)與接收的電路。外部的線和MT8880不以直接相連，要通過隔離才能間接連接，一般隔離可以通過隔離線圈或整流橋來解決。MT8880是一款雙音頻的語音撥號(hào)芯片。它通用二個(gè)音頻信號(hào)形成一位的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)出去，一組為低頻的、一組是高頻的信號(hào)，接收的對(duì)方把二個(gè)音頻信號(hào)分別接收下來一查表就知道收到的是哪個(gè)數(shù)據(jù)了。當(dāng)發(fā)送1時(shí)為0001，發(fā)送2時(shí)發(fā)送0010依次類推。中的0可不能發(fā)送0000啊，有的可以撥通有的就是不通，通多個(gè)的一對(duì)比發(fā)現(xiàn)了中有0的都不通這才想到查一下表這

49、才明白原來0對(duì)應(yīng)1010。由于現(xiàn)在好多帶有彩鈴等，對(duì)于撥號(hào)回鈴音1秒通，4秒斷的標(biāo)準(zhǔn)帶來檢測上的困難，所以沒有沒有所用到這一功能。對(duì)MT8880進(jìn)行發(fā)送前必須進(jìn)行初始化后，才能進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)。下面是我對(duì)其進(jìn)行初始化的一個(gè)過程。void MT8880_Rst()/ MT8880_RS();MT8880_WC(0);MT8880_WC(0);MT8880_WC(8);MT8880_WC(0);MT8880_RS();發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，先要進(jìn)行摘機(jī)動(dòng)作。也就是對(duì)線進(jìn)行降壓、分流，如下圖4-3所示： 圖 4-3 雙音多頻（DTMF）連接圖 HYPERLINK :/ elecfans /soft/39/2

50、008/2008101410352.html MT8880是一個(gè)完整的DTMF收發(fā)器。它集接收器與發(fā)送器為一體，并具有與微處理器接口的數(shù)據(jù)總線和控制總線特性，可以方便地與MOTOROLA、INTEL等系列的單片機(jī)想連，構(gòu)成完整的受發(fā)通信。利用 HYPERLINK :/ elecfans /soft/78/223/2008/200803252650.html STC89C52單片機(jī)的雙向I/O口與MT8880直接相連，利用其豐富的位操作指令模擬MT8880的時(shí)序，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)MT8880的讀、寫操作控制。采用這種方法最多占用9條I/O線（若工作在中斷方式），至少還有6條I/O線可選用，例如可以擴(kuò)展

51、串行EEPROM、鍵盤、顯示等。其最大優(yōu)點(diǎn)L成本低、體積小、電路連接簡單、程序性高等。其通信部分的硬件電路如圖1所示。圖中MT8880的數(shù)據(jù)線D0-D3與 HYPERLINK :/ elecfans /soft/78/223/2008/200803252650.html STC89C52的P1.0P1.3相對(duì)應(yīng)，讀、寫線（WR*）、片選線（CS*）、寄存器輸入選擇線（RSI）和時(shí)鐘線（CP）分別對(duì)應(yīng) HYPERLINK :/ elecfans /soft/78/223/2008/200803252650.html STC89C52的P1.7P1.4，中斷線（IRQ*）接 HYPERLINK :

52、/ elecfans /soft/78/223/2008/200803252650.html STC89C52的外部中斷0（P3.2）。接口電路如圖 4-4所示： 圖4-4 HYPERLINK :/ elecfans /soft/39/2008/2008101410352.html MT8880與單片機(jī)接口電路第5章 按鍵與液晶顯示與系統(tǒng)測試5.1 液晶顯示產(chǎn)品簡介LCM12864ZK 中文液晶顯示模塊的液晶屏幕為128*64，可顯示四行，每行可顯示8個(gè)漢字。中文液晶顯模塊LCMXXZK上網(wǎng)字型含8192個(gè)16*16點(diǎn)中文字型和128個(gè)16*8半寬的字母符號(hào)字型；另外繪圖顯示畫面提供一個(gè)64*

53、256點(diǎn)的繪圖區(qū)域GDRAM；而且含CGRAM提供4組軟件可編程的16*16點(diǎn)陣字功能。電源操作圍寬（2.7V to 5.5V），低功耗設(shè)計(jì)可滿足產(chǎn)品的省電要求；同時(shí)與單片機(jī)等微控器的接口界面靈活（三種模式：并行8位/4位，串行3線/2線）。 中文液晶顯模塊可實(shí)現(xiàn)漢字、ASC、點(diǎn)陣圖形的同屏顯示；廣泛用于各種儀器儀表、家用電器和信息產(chǎn)品上作為顯示器件，并它具有上/下/左/右移動(dòng)當(dāng)前顯示屏幕的命令，具有光標(biāo)顯示/閃爍控制命令與關(guān)閉命令，預(yù)留多種控制線（復(fù)位/串行選擇/亮度調(diào)整）供用戶靈活使用。5.2 測試設(shè)備數(shù)據(jù)線與模塊：RS-232串口線（9針，用于GPRS模塊與PC機(jī)/中心節(jié)點(diǎn)連接），WSN

54、節(jié)點(diǎn)（3個(gè)以上）。GPRS模塊（一個(gè)）。移動(dòng)終端：支持GPRS功能的手機(jī)一部。5.3節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)測試數(shù)碼管顯示：當(dāng)壓下鍵1時(shí)在數(shù)碼管上顯示所撥打的后四位數(shù)字和當(dāng)?shù)貍鞲泄?jié)點(diǎn)的溫度（如圖5-1所示），鍵2是切換數(shù)碼管顯示，顯示當(dāng)?shù)睾土硪还?jié)點(diǎn)的溫度和光照（1代表當(dāng)?shù)毓?jié)點(diǎn)有光照，0代表當(dāng)?shù)毓?jié)點(diǎn)無光照，小數(shù)點(diǎn)代表另一節(jié)點(diǎn)無光照）（如圖5-2所示） 圖 5-1來電和溫度顯示 圖 5-2各個(gè)節(jié)點(diǎn)溫度與光照顯示手機(jī)結(jié)果顯示：當(dāng)有用戶呼叫或者壓下按鍵1時(shí)GPRS自動(dòng)發(fā)送短信至手機(jī)終端顯示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度與光照等信息，壓下鍵2切換數(shù)碼管顯示（如圖 5-3所示） 圖 5-3 手機(jī)結(jié)果顯示組網(wǎng)測試： 圖 5-4組網(wǎng)拓?fù)鋱D

55、圖5-4中由兩個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)和一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)樹型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，用串口線將GPRS與中心節(jié)點(diǎn)連接。5.4 結(jié)果分析測試數(shù)據(jù)：通過發(fā)送至手機(jī)上的短信數(shù)據(jù)與溫度計(jì)測量的數(shù)據(jù)比對(duì)，表明系統(tǒng)性能穩(wěn)定，測量結(jié)果準(zhǔn)確，結(jié)果如下所示：表一 測試數(shù)據(jù)1地址 溫度計(jì)測量數(shù)值手機(jī)短信數(shù)據(jù)0 x169929C（經(jīng)加溫）29 C（十進(jìn)制29C）有光0 x169A23 C0 x0017 C（十進(jìn)制23C）有光 由表一可知兩個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)正常工作表二 測量數(shù)據(jù)2地址 溫度計(jì)測量數(shù)值手機(jī)短信數(shù)據(jù)0 x169923 C 23 C（十進(jìn)制23C）有光0 x169A23C？C（十進(jìn)制22C）有光由表二可知節(jié)點(diǎn)2沒有正常工作表三 測試數(shù)

56、據(jù)3地址 溫度計(jì)測量數(shù)值手機(jī)短信數(shù)據(jù)0 x169923 C23 C無光0 x169A23C22C有光5.5 實(shí)現(xiàn)功能1. 通過WSN節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)測試，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)成功并能正常通信；2. 通過GPRS模塊測試，表明GPRS模塊通信正常，可實(shí)現(xiàn)發(fā)送短信和打；3. 通過WSN與GPRS之間的聯(lián)合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了無線傳感網(wǎng)采集溫度、濕度、光照等 并由GPRS模塊發(fā)送數(shù)據(jù)到手機(jī)，實(shí)現(xiàn)糧倉環(huán)境監(jiān)測預(yù)警的功能；4. 監(jiān)測區(qū)域各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集并以多跳方式匯集到總節(jié)點(diǎn)；5. 總節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到移動(dòng)終端（手機(jī)）或INTERNET客戶 端； 實(shí)現(xiàn)任意手機(jī)終端對(duì)系統(tǒng)的主動(dòng)訪問，

57、并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)以短信方式發(fā)送到呼叫主 機(jī)的手機(jī)上。結(jié) 論 本設(shè)計(jì)將無線傳感網(wǎng)絡(luò)、GPRS、Internet三種網(wǎng)絡(luò)有效的結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)了對(duì)糧倉環(huán)境的監(jiān)測和預(yù)警，在該系統(tǒng)中三者之間實(shí)現(xiàn)了信號(hào)互傳，也實(shí)現(xiàn)了異常情況預(yù)警，給出了一種針對(duì)糧倉環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)方案，并給出了硬件的測試結(jié)果。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)克服了有線傳感器網(wǎng)絡(luò)的局限性，節(jié)點(diǎn)具有低成本、低功耗、網(wǎng)絡(luò)容量大等優(yōu)點(diǎn)。GPRS模塊由于具有永遠(yuǎn)在線、自由切換、傳輸速率高、計(jì)費(fèi)靈活便宜等優(yōu)點(diǎn)而有著極為廣泛的應(yīng)用。糧倉環(huán)境遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控中心、無線傳輸系統(tǒng)，以與無線傳感網(wǎng)構(gòu)成。無線傳感網(wǎng)，一般設(shè)置在農(nóng)業(yè)局的管理中心，各終端節(jié)點(diǎn)通過無線傳輸系統(tǒng)，將信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心和無線網(wǎng)絡(luò)基站；監(jiān)控中心通過無線監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以獲得全面的、準(zhǔn)確的、現(xiàn)場實(shí)時(shí)信息。該糧倉環(huán)境監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)具備的特點(diǎn)：監(jiān)測圍大，全天候監(jiān)測，無線傳輸，電池供電（方便），避雷接地安全可靠，前端設(shè)備工作狀態(tài)中心監(jiān)測，實(shí)時(shí)獲取信