無線測(cè)溫節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)-本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（可編輯）

無線測(cè)溫節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)_本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文無線測(cè)溫節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)摘要針對(duì)目前我國(guó)一些糧食,煤炭等儲(chǔ)備產(chǎn)業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)存在的不足,提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案,詳細(xì)介紹了無線溫度傳感器的硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量,都是從傳感器引出線纜到達(dá)顯示面板或主機(jī)才能測(cè)量溫度的變化。對(duì)于一些腐蝕性強(qiáng)或密封性高,溫度測(cè)量與主機(jī)距離遠(yuǎn)的環(huán)境,有線溫度測(cè)量實(shí)現(xiàn)起來就比較困難。雖然隨著技術(shù)的發(fā)展,溫度變送器的出現(xiàn)解決了短距離溫度的測(cè)量,但其仍然依賴于線纜。而且隨著距離的增加.信號(hào)衰減很快。無法適用于遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量。溫度指標(biāo)在許多工程程項(xiàng)目中是不可或缺的重要參數(shù),針對(duì)這一要求提出的無線溫度測(cè)量系統(tǒng).采用數(shù)字式溫度傳感器DSl8B20作為測(cè)溫節(jié)點(diǎn)。89C52單片機(jī)作為下位機(jī)微處理器來控制溫度值的采集,并通過無線收發(fā)模塊NRF905進(jìn)行傳輸,最后通過串口將數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)顯示芯片。實(shí)驗(yàn)證明,該系統(tǒng)解決了在復(fù)雜環(huán)境下溫度采集和獲取的問題,具有較高的精度和很好的推廣應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:溫度測(cè)量,無線通信,DS18B20WirelesstemperaturemeasurementsystemdesignAbstractAimingatsomeofChina'sgrainandcoalreservesoftheshortcomingsofindustrialinspectionsystem,Awirelesssensornetworkdesign,detailsofthewirelesstemperaturesensornodehardwarearchitectureandsoftwaredesign.fromthesensorcabletothedisplaypanelorthehostcanmeasurethetemperaturechanges.Forsomecorrosionorsealingofhightemperaturemeasurementandthehostenvironmentfordistance,cabletemperaturemeasurementismoredifficulttoachievetogether.Althoughwiththetechnology,theemergenceofsolutiontemperaturetransmittertemperaturemeasurementofshortdistances,butstillrelyoncable.Andasthedistanceincreases.Signalsareattenuated.Cannotbeappliedtoremotetemperaturemeasurements.Temperatureindicatorprocessinmanyengineeringprojectsisanindispensableparameterforthisrequestwirelesstemperaturemeasurementsystem.WithdigitaltemperaturesensorDSl8B20astemperaturenode.89C52microcontrollerasaslavemicroprocessortocontrolunderthemulti-temperaturevalueofthecollection,andthroughthewirelesstransceivermoduleNRF905fortransmission,andfinallythroughtheserialporttotransferdatatoPCgraphicschips.Experimentsshowthatthesystemsolvesthetemperatureinacomplexenvironment,collectionandaccessproblems,highaccuracyandgoodapplicationprospects.Keywords:temperaturemeasurement,wirelesscommunication,DS18B20目錄1緒論 11.1研究意義、背景 11.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 22系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 32.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 32.2單片機(jī)的選擇 42.3數(shù)字式溫度傳感器DS18B20芯片 52.4無線收發(fā)模塊nRF905 102.5LCD液晶顯示器 152.6單元電路介紹 172.7串行通信及RS-232總線 182.8信號(hào)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 203系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 223.1系統(tǒng)整體軟件框圖 223.2軟件調(diào)試工具 273.3程序編寫 283.4程序調(diào)試 284系統(tǒng)總體測(cè)試 334.1系統(tǒng)硬件調(diào)試 335結(jié)論 356致謝 36參考文獻(xiàn) 37附錄 38附錄1 38附錄2 39附錄3英文原文 66附錄4英文譯文 711緒論1.1研究意義、背景溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度是生活和工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一,由于它直接影響燃燒、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形、結(jié)晶以及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過程,因此在許多的工程項(xiàng)目中溫度指標(biāo)也是不可或缺的重要參數(shù)。所以如何準(zhǔn)確、方便地獲取溫度就顯得尤為重要。由于溫度的測(cè)量和控制在激光器、光纖光柵的使用及其它的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中應(yīng)用廣泛,所以溫度測(cè)量和控制的失誤就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問題。因此,對(duì)溫度的檢測(cè)的意義就越來越大。在工業(yè)生產(chǎn)過程中,很多時(shí)候都需要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控,以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行,產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證。使用自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的溫度進(jìn)行自動(dòng)控制,保證生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化能夠順利、安全進(jìn)行,從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。可以看出,如何做出快速,準(zhǔn)確的溫度測(cè)量系統(tǒng)具有重要的研究?jī)r(jià)值。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量,都是從傳感器引出線纜到達(dá)顯示面板或主機(jī)才能測(cè)量溫度的變化。對(duì)于一些腐蝕性強(qiáng)或密封性高,溫度測(cè)量與主機(jī)距離遠(yuǎn)的環(huán)境,有線溫度測(cè)量實(shí)現(xiàn)起來就比較困難。雖然隨著技術(shù)的發(fā)展,溫度測(cè)量器的出現(xiàn)解決了短距離溫度的測(cè)量,但其仍然依賴于線纜。而且隨著距離的增加,信號(hào)衰減很快。無法適用于遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量。當(dāng)今在我們的生活中處處都能見到無線通信,短距離通信的有紅外線、藍(lán)牙,遠(yuǎn)距離通信的有手機(jī),GPS等。可以說,二十一世紀(jì)將會(huì)是無線應(yīng)用飛速發(fā)展的時(shí)代。無線數(shù)據(jù)傳輸廣泛地運(yùn)用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測(cè)、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽、身份識(shí)別、非接觸RF智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無線232數(shù)據(jù)通信、無線485/422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。相對(duì)于藍(lán)牙,手機(jī)等無線通信的應(yīng)用,無線溫度測(cè)量由于受被測(cè)量溫度太高或太低的影響,直接導(dǎo)致電子元器件無法工作的原因而使得其發(fā)展相對(duì)緩慢。隨著嵌入式單片機(jī)技術(shù)的迅速興起與蓬勃發(fā)展,其穩(wěn)定、安全、高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)十分突出,所以其應(yīng)用也十分廣泛。單片機(jī)已經(jīng)無處不在、與我們生活息息相關(guān),并且滲透到生活的方方面面。而單片機(jī)的特點(diǎn)是體積較小,也就是其集成特性,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化,增加一些外圍電路,就能夠組成一個(gè)完整的小系統(tǒng),單片機(jī)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。它具有和普通計(jì)算機(jī)類似的、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能,通過使用一些科學(xué)的算法,可以獲得很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。所以單片機(jī)在工業(yè)中應(yīng)用中,可以極大地提高工業(yè)設(shè)備的智能化、數(shù)據(jù)處理能力和處理效率,而且單片機(jī)無需占用很大的空間。嵌入式單片機(jī)這些優(yōu)勢(shì)都為無線測(cè)溫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了良好的先決條件。而對(duì)于無線溫度測(cè)量而言,只需在所需要溫度測(cè)量的地方放置無線溫度測(cè)量模塊作為無線節(jié)點(diǎn),在主機(jī)上就能顯示被測(cè)位置的溫度。當(dāng)溫度測(cè)量出現(xiàn)故障時(shí),只需對(duì)無線測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行故障排查,這樣一來,也就能彌補(bǔ)了有線線路容易損壞,腐蝕,出現(xiàn)故障時(shí)又難以查找等缺陷,既增加了工作效率又降低了維護(hù)成本。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r溫度測(cè)量系統(tǒng)是在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代,但是微型計(jì)算機(jī)的體積、價(jià)位、可靠性,都無法滿足廣大對(duì)象對(duì)嵌入式系統(tǒng)的要求,因此,嵌入式系統(tǒng)必須走獨(dú)立發(fā)展道路。這條道路就是芯片化道路。將計(jì)算機(jī)做在一個(gè)芯片上,從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展的單片機(jī)時(shí)代。單片機(jī)誕生于二十世紀(jì)七十年代末,經(jīng)歷了SCM、MCU和SOC三大階段。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中,電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如:在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中,人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。采用MCS-51以及其改進(jìn)的各種單片機(jī)來對(duì)溫度進(jìn)行控制,不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn),而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo),從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此,單片機(jī)對(duì)溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題。同時(shí)溫度也是生活中最常見的一個(gè)物理量,也是人們很關(guān)心的一個(gè)物理量,它與我們的生活息息相關(guān),有著十分重要的意義,在工業(yè)生產(chǎn)中,溫度過高或過低會(huì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、對(duì)機(jī)械設(shè)備和控制系統(tǒng)中的各種元器件造成一定的損壞,嚴(yán)重的會(huì)影響到生產(chǎn)安全。在日常生活中,溫度過高或過低同樣會(huì)造成一些不良影響。在實(shí)際生產(chǎn)、生活等各個(gè)領(lǐng)域中,溫度是環(huán)境因素的不可或缺的一部分,對(duì)溫度及時(shí)精確的控制和檢測(cè)顯得尤為重要。比如,農(nóng)業(yè)上土壤各個(gè)層面上的溫度將會(huì)影響植物的生長(zhǎng);在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)中也用到溫度的測(cè)量。在工業(yè)中,料桶里外上限溫度要求不一,以及熱處理中工件各個(gè)部位的溫度對(duì)工件形成后的性能至關(guān)重要等等?，F(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展對(duì)自動(dòng)測(cè)試的要求越來越高。采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制,不僅具有控制方便和組態(tài)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),而且可以提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一,它所給人帶來的方便也是不可否定的,其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子,但人們對(duì)它的要求越來越高,要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手,一切向著數(shù)字化控制,智能化控制方向發(fā)展。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的形式,由多個(gè)無線節(jié)點(diǎn)和1個(gè)基站組成。由發(fā)射系統(tǒng)(節(jié)點(diǎn))、接受系統(tǒng)(基站)組成。發(fā)射系統(tǒng)(節(jié)點(diǎn))由數(shù)字溫度傳感器DS18B20和89S52單片機(jī)、射頻收發(fā)芯片nRF905組成。多個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感器DS18B20采集數(shù)據(jù),經(jīng)單片機(jī)處理后,通過nRF905發(fā)送給接受系統(tǒng)(基站)。發(fā)射系統(tǒng)(節(jié)點(diǎn))安裝在需測(cè)溫度的地方測(cè)量溫度,通過無線方式把采集的數(shù)據(jù)傳送到接受系統(tǒng)(基站)。無線節(jié)點(diǎn)工作在各個(gè)測(cè)溫地點(diǎn),進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集和無線發(fā)送?；竞投鄠€(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信,nRF905接受發(fā)射的數(shù)據(jù),處理后送LCD顯示器進(jìn)行顯示,同時(shí)能通過RS-232串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給PC。系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)原理如圖2-1所示,圖2-2,圖2-3為發(fā)射/接受系統(tǒng)圖。圖2-1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)原理圖圖2-2發(fā)射系統(tǒng)框圖圖2-3接受系統(tǒng)框圖2.2單片機(jī)的選擇通過比較,89S52單片機(jī)在價(jià)格和性能方面比較合適,因此,選擇了89C52作為本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)處理器。2.2.189S52單片機(jī)簡(jiǎn)介89C52是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品,它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī),屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征,它基于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng),屬于80S51增強(qiáng)型單片機(jī)版本,集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能,適合于類似馬達(dá)控制等應(yīng)用場(chǎng)合。89S52內(nèi)置8位中央處理單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、8k片內(nèi)程序存儲(chǔ)器(ROM)32個(gè)雙向輸入/輸出I/O口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu),一個(gè)全雙工串行通信口,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。此外,89C52還可工作于低功耗模式,可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下,保存RAM數(shù)據(jù),時(shí)鐘振蕩停止,同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。89S52有PDIP40pin和PLCC44pin兩種封裝形式。2.2.2主要功能特性1)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51內(nèi)核和指令系統(tǒng)2)32個(gè)雙向I/O口3)3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器4)向上或向下定時(shí)計(jì)數(shù)器5)全雙工串行通信口6)空閑和掉電節(jié)省模式7)片內(nèi)8KROM(可擴(kuò)充64KB外部存儲(chǔ)器)8)5.0V工作電壓9)布爾處理器10)4層優(yōu)先級(jí)中斷結(jié)構(gòu)11)兼容TTL和CMOS邏輯電平12)改進(jìn)型快速編程脈沖算法2.3數(shù)字式溫度傳感器DS18B20芯片2.3.1DS18B20芯片簡(jiǎn)介DS18B20是美國(guó)DALLAS公司推出的智能化數(shù)字式溫度傳感器,全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一個(gè)三極管的集成電路內(nèi)。如圖2-4所示。DS18B20引腳定義:1GND為電源地;2DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端;3VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時(shí)接地)。圖2-4DS18B20引腳圖與其它溫度傳感器相比,DS18B20具有以下技術(shù)特性:(1)具有獨(dú)特的單總線接口方式,DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條I/O口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。(2)測(cè)溫范圍-55℃~+125℃,固有測(cè)溫分辨率0.5℃。(3)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,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(cè)溫。(4)工作電源:3-5V/DC。(5)在使用中不需要任何外圍元件。(6)測(cè)量結(jié)果以9-12位數(shù)字量方式串行傳送。(7)適用于DN15-25,DN40-DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫。(8)標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋M10X1,M12X1.5,G1/2任選。(9)PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。(10)用戶可自行設(shè)定非易失溫度報(bào)警上下限TH和TL,DS18B20在完成溫度轉(zhuǎn)換后,所測(cè)得的溫度值將自動(dòng)與貯存在TH和TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較,如果測(cè)溫結(jié)果高于TH或低于TL,DS18B20內(nèi)部的警告標(biāo)志就會(huì)被置位,表示溫度值超出了測(cè)量范圍,同時(shí)還有警報(bào)搜索命令可以識(shí)別出溫度超限的DS18B20。因?yàn)樗菙?shù)字輸出,而且只占用一個(gè)I/O端口,所以它特別適合于微處理器控制的各種溫度測(cè)控系統(tǒng),避免了模擬溫度傳感器與微處理器接口時(shí)需要的A/D轉(zhuǎn)換和較復(fù)雜的外圍電路。縮小了系統(tǒng)的體積,提高了系統(tǒng)的可靠性。2.3.2DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分組成:64位光刻ROM,溫度傳感器,非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,配置寄存器。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。圖2-5內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器:DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。暫存存儲(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié),前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息,第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位,第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝,第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝,這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。低五位一直都是1,TM是測(cè)試模式位,用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0。R1和R0用來設(shè)置分辨率,如下表2-1所示:(DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位)表2-1分辨率設(shè)置R1 RO 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間0 0 9位 96.75ms0 1 10位 187.5ms1 0 11位 375ms1 1 12位 750ms根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議,主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟:每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位,復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令,最后發(fā)送RAM指令,這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒,然后釋放,DS18B20收到信號(hào)后等待16~60微秒左右,后發(fā)出60~240微秒的存在低脈沖,主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。在硬件上,DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法,一種是Vcc接外部電源,GND接地,I/O與單片機(jī)的I/O線相連;另一種是用寄生電源供電,此時(shí)UDD、GND接地,I/O接單片機(jī)I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電,I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。DS18B20有六條控制命令,如表2-2所示:表2-2DS18B20有六條控制命令指令 約定代碼 操作說明溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器 BEH 讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重新調(diào)E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式 B4H 啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPU2.3.3DS18B20測(cè)溫原理DS18B20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同,只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同,且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。DS18B20測(cè)溫原理如圖2-6所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變,所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。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)數(shù),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。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性,其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。圖2-6DS18B20測(cè)溫原理DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件:(1)光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的,它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是:開始8位(28H)是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào),接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào),最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRCX8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同,這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。(2)DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量,以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供,以0.0625℃/LSB形式表達(dá),其中S為符號(hào)位。2.3.4DS18B20的封閉和供電方式DS18B20是DS1820的升級(jí)產(chǎn)品,一般封裝為TO-92,比DS1820的PR-35封裝更小。DS18B20只有三根外部引線:單線數(shù)據(jù)傳輸口DQ,共用地線GND,外供電源線VDD。DS18B20有兩種供電方式:一種為數(shù)據(jù)線供電方式(即寄生電源供電方式),此時(shí)VDD接地,它是通過內(nèi)部電容在空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲取能量,來完成溫度轉(zhuǎn)換,完成溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間較長(zhǎng)。為了保證在有效的時(shí)鐘周期內(nèi),提供足夠的電流,這種情況下,用一個(gè)MOSFET管和單片機(jī)的一個(gè)I/O口來完成對(duì)DS18B20總線的上拉。另一種是外部供電方式(VDD接+5V),完成溫度測(cè)量的時(shí)間較短。當(dāng)使用數(shù)據(jù)總線寄生供電時(shí),供電端必須接地,同時(shí)總線口在空閑的時(shí)候必須保持高電平,以便對(duì)傳感器充電。但當(dāng)所測(cè)溫度超過100℃時(shí),DS18B20的漏電流增大,傳感器從I/O線上獲取的電流不足以維持DS18B20通訊所需的電流,此時(shí)只能選用外部供電方式。比較而言,寄生電源方式少用一根導(dǎo)線,但它完成溫度測(cè)量所需的時(shí)間較長(zhǎng),而外部電源方式測(cè)量速度則要快些。寄生電源方式下,DS18B20的VDD端和GND端都接地,只用一根單總線和主機(jī)通信及獲取電源。單總線上接4.7K的上拉電阻,和DS18B20芯片的寄生電容形成充放電電路;外接電源方式下,DS18B20的VDD端外接一個(gè)+3V-+5V電源,GND端接地?？梢娂纳娫捶绞娇梢允〉粢桓娫淳€,大大降低了布線的成本,但是當(dāng)總線上節(jié)點(diǎn)較多且同時(shí)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換時(shí)容易造成供電不足且所需的轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)。外接電源方式穩(wěn)定可靠,測(cè)量速度較快。所以本系統(tǒng)采用外接電源供電方式。2.4無線收發(fā)模塊nRF905nRF905可以自動(dòng)完成處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗(yàn))的工作,可由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成曼切斯特編碼/解碼,使用SPI接口與微控制器通信,配置非常方便,其功耗非常低,因此本系統(tǒng)采用nRF905作為無線收發(fā)器件。2.4.1nRF905芯片簡(jiǎn)介nRF905單片無線收發(fā)器是挪威Nordic公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片,工作電壓為1.9-3.6V,32引腳QFN封裝(5mm×5mm),工作于433/868/915MHz3個(gè)ISM頻道。nRF905單片無線收發(fā)器工作由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器,一個(gè)帶解調(diào)器的接收器,一個(gè)功率放大器,一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。Shockburst工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC,可以很容易通過SPI接口進(jìn)行編程配置。如圖2-7為nRF905的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。特點(diǎn):真正的單片低功耗ShockBurst工作模式工作電源電壓范圍1.9?3.6V多通道工作?ETSI/FCC兼容通道切換時(shí)間650us極少的材料消耗無需外部SAW濾波器輸出功率可調(diào)至10dBm傳輸前監(jiān)聽的載波檢測(cè)協(xié)議當(dāng)正確的數(shù)據(jù)包被接收或發(fā)送時(shí)有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒信號(hào)輸出偵測(cè)接收的數(shù)據(jù)包當(dāng)?shù)刂氛_輸出地址匹配信號(hào)應(yīng)用:無線數(shù)據(jù)通訊家庭自動(dòng)化無線遙控報(bào)警及安全系統(tǒng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域圖2-7NRF905內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.4.2工作模式nRF905采用Nordic公司的VLSIShockBurst技術(shù)。ShockBurst技術(shù)使nRF905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸,而不需要昂貴的高速M(fèi)CU來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理/時(shí)鐘覆蓋。通過將與RF協(xié)議有關(guān)的高速信號(hào)處理放到芯片內(nèi),nRF905提供給應(yīng)用的微控制器一個(gè)SPI接口,速率由微控制器自己設(shè)定的接口速度決定。nRF905通過ShockBurst工作模式在RF以最大速率進(jìn)行連接時(shí)降低數(shù)字應(yīng)用部分的速度來降低在應(yīng)用中的平均電流消耗。在ShockBurstRX模式中,地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒(DR)信號(hào)通知MCU一個(gè)有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。在ShockBurstTX模式中,nRF905自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒(DR)信號(hào)通知MCU數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成?？傊?這意味著降低MCU的存儲(chǔ)器需求也就是說降低MCU成本,又同時(shí)縮短軟件開發(fā)時(shí)間。nRF905有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式。兩種工作模式是ShockBurstTX模式和ShockBurstRX模式,兩種節(jié)能模式分別是掉電模式和STANDBY模式。nRF905的工作模式由TRX-CE、TX-EN、和PWR-UP三個(gè)引腳決定,見表2-3。表2-3nRF905工作模式PWR_UP TRX_CE TX_EN 工作模式0 X X 掉電和SPI編程1 0 X Standby和SPI編程1 1 0 ShockBurstRX1 1 1 ShockBurstTX1)典型ShockBurstTX模式:①當(dāng)應(yīng)用MCU有遙控?cái)?shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)時(shí),接收節(jié)點(diǎn)的地址TX-address和有效數(shù)據(jù)TX-payload通過SPI接口傳送給nRF905應(yīng)用協(xié)議或MCU設(shè)置接口速度;②MCU設(shè)置TRX_CE、TX_EN為高來激活nRF905ShockBurst傳輸;③nRF905ShockBurst:無線系統(tǒng)自動(dòng)上電數(shù)據(jù)包完成(加前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼)數(shù)據(jù)包發(fā)送(100kbps,GFSK,曼切斯特編碼)④如果AUTO_RETRAN被設(shè)置為高nRF905將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包直到TRX_CE被設(shè)置為低;⑤當(dāng)TRX_CE被設(shè)置為低時(shí),nRF905結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸并自動(dòng)進(jìn)入standby模式。ShockBurst工作模式確保一個(gè)傳輸包發(fā)送開始后,總是能夠完成,不管在發(fā)送過程中TRX-CE,TX-EN如何被設(shè)置。當(dāng)發(fā)送結(jié)束后,新的模式被激活。2)典型ShockBurstRX模式①通過設(shè)置TRX_CE高,TX_EN低來選擇ShockBurstRX模式;②650us以后,nRF905監(jiān)測(cè)空中的信息;③當(dāng)nRF905發(fā)現(xiàn)和接收頻率相同的載波時(shí),載波檢測(cè)CD被置高;④當(dāng)nRF905接收到有效的地址時(shí),地址匹配AM被置高;⑤當(dāng)nRF905接收到有效的數(shù)據(jù)包(CRC校驗(yàn)正確)時(shí),nRF905去掉前導(dǎo)碼、地址和CRC位,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒(DR)被置高;⑥MCU設(shè)置TRX_CE低,進(jìn)入standby模式低電流模式;⑦M(jìn)CU可以以合適的速率通過SPI接口讀出有效數(shù)據(jù);⑧當(dāng)所有的有效數(shù)據(jù)被讀出后,nRF905將AM和DR置低;⑨nRF905將準(zhǔn)備進(jìn)入ShockBurstRX、ShockBurstTX或Powerdown模式。如果在引入數(shù)據(jù)當(dāng)中TRX-CE或TX-EN的狀態(tài)改變,nRF905將立刻改變模式,并且數(shù)據(jù)包丟失。盡管如此,如果MCU已經(jīng)感覺到AM信號(hào),MCU就知道nRF905正在接收數(shù)據(jù),然后決定是等待DR信號(hào)還是改變模式。3)掉電模式在掉電模式中,nRF905被禁止,電流消耗最小,典型值低于2.5uA。當(dāng)進(jìn)入這種模式時(shí),nRF905是不活動(dòng)的狀態(tài)。這時(shí)候平均電流消耗最小,電池使用壽命最長(zhǎng)。在掉電模式中,配置字的內(nèi)容保持不變。4)STANDBY模式Standby模式在保持電流消耗最小的同時(shí)保證最短的ShockBurstRX、ShockBurstTX的啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)進(jìn)入這種模式時(shí),一部分晶體振蕩器是活動(dòng)的。電流消耗取決于晶體振蕩器頻率,如:當(dāng)頻率為4MHZ時(shí),IDD12uA;當(dāng)頻率為20MHZ時(shí),IDD46uA。如果uPCLK(Pin3)被使能,電流消耗將增加。并且取決于負(fù)載電容和頻率。在此模式中,配置字的內(nèi)容保持不變。2.4.3器件配置nRF905的所有配置都通過SPI接口進(jìn)行。SPI接口由5個(gè)寄存器組成,一條SPI指令用來決定進(jìn)行什么操作。SPI接口只有在掉電模式和Standby模式是激活的。1)狀態(tài)寄存器(Status-Register)寄存器包含數(shù)據(jù)就緒DR和地址匹配AM狀態(tài)。2)RF配置寄存器(RF-ConfigurationRegister)寄存器包含收發(fā)器的頻率、輸出功率等配置信息。3)發(fā)送地址(TX-Address)寄存器包含目標(biāo)器件地址,字節(jié)長(zhǎng)度由配置寄存器設(shè)置。4)發(fā)送有效數(shù)據(jù)(TX-Payload)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(zhǎng)度由配置寄存器設(shè)置。5)接收有效數(shù)據(jù)(RX-Payload)寄存器包含接收到的有效ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù),字節(jié)長(zhǎng)度由配置寄存器設(shè)置。在寄存器中的有效數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR指示。2.4.4接口1)模式控制接口:該接口由PWR_UP、TRX_CE、TX_EN組成控制由nRF905組成的高頻頭的四種工作模式:掉電和SPI編程模式;待機(jī)和SPI編程模式;發(fā)射模式;接收模式。2)SPI接口:SPI接口由CSN、SCK、MOSI以及MISO組成。在配置模式下單片機(jī)通過SPI接口配置高頻頭的工作參數(shù);在發(fā)射/接收模式下單片機(jī)SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。3)狀態(tài)輸出接口:提供載波檢測(cè)輸出CD,地址匹配輸出AM,數(shù)據(jù)就緒輸出DR。2.4.5NRF905與單片機(jī)的連接系統(tǒng)硬件電路是以單片機(jī)和nRF905為核心元件,由單片機(jī)的I/O端口分別控制nRF905的狀態(tài)接口,模式接口和SPI接口。如圖2-8所示圖2-8nRF905與單片機(jī)連接圖根據(jù)89C52的特點(diǎn)和nRF905的接口設(shè)計(jì)要求,89C52的P2.4、P2.5、P2.6分別和nRF905的PWR-UP、TRX-CE、TX-EN連接實(shí)現(xiàn)對(duì)nRF905的工作模式控制。P3.5接nRF905的CD,由此判斷nRF905是否檢測(cè)到載波;P3.2接nRF905的AM口,由此判斷發(fā)送方的發(fā)送目的地址是否與本機(jī)地址相同;外部中斷1接nRF905的DR口,由此判斷收發(fā)數(shù)據(jù)是否完成;nRF905的SPI端口接單片機(jī)的SPI對(duì)應(yīng)端口,實(shí)現(xiàn)對(duì)nRF905的工作配置和數(shù)據(jù)傳輸。nRF905的所有配置是通過SPI接口完成的。SPI對(duì)外由SCK、MISO、MOSI、CSN4個(gè)引腳組成的,對(duì)應(yīng)5個(gè)內(nèi)置寄存器和1個(gè)SPI指令集。5個(gè)內(nèi)置寄存器分別是狀態(tài)寄存、RF配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送有效數(shù)據(jù)寄存器、接受有效數(shù)據(jù)寄存器。某個(gè)SPI指令的設(shè)置決定了相應(yīng)的功能。只有當(dāng)nRF905處于待機(jī)或掉電狀態(tài),SPI接口才工作。任何一條指令均從CSN的由高到低的轉(zhuǎn)換開始。寄存器操作時(shí),每次只能讀寫一個(gè)字節(jié),或者先給出讀寫的開始字節(jié)地址,然后再進(jìn)行讀寫操作。2.5LCD液晶顯示器2.5.1LCD顯示器的結(jié)構(gòu)與原理圖2-9LCD1602A硬件原理與連接1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口,其中:第1腳:VSS為地電源第2腳:VDD接5V正電源第3腳:V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對(duì)比度最弱,接地電源時(shí)對(duì)比度最高,對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”,使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度第4腳:RS為寄存器選擇,高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳:R/W為讀寫信號(hào)線,高電平時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng)RS為低電平RW高電平時(shí)可以讀忙信號(hào),當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳:E端為使能端,E端由高電平跳變成低電平時(shí),液晶模塊執(zhí)行命令。第7~14腳:D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳:背光電源正極第16腳:背光電源負(fù)極1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器(CGROM已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形,如表1所示,這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等,每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼,比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H),顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來,我們就能看到字母“A”。2.5.2LCD液晶顯示器的譯碼方式1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器(CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形,這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等,每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼,比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H),顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來,我們就能看到字母“A”,因?yàn)?602識(shí)別的是ASCII碼,試驗(yàn)可以用ASCII碼直接賦值,在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值。以下是1602的16進(jìn)制ASCII碼表:2.6單元電路介紹2.6.1時(shí)鐘發(fā)生器89C52芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器,用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1,輸出端為XTAL2,兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容C3和C4通常取30pF左右,可穩(wěn)定頻率對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩脈沖頻率范圍為f0-24MHZ。具體的電路如圖2-12所示。圖2-12時(shí)鐘電路圖2.6.2復(fù)位電路RST引腳是復(fù)位輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效,其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期以上。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。系統(tǒng)上電運(yùn)行后需要復(fù)位,復(fù)位電路雖然簡(jiǎn)單,但是它的作用非常重要,一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行,首先要檢查是否復(fù)位成功。本系統(tǒng)采用的是上電自動(dòng)復(fù)位。其電路如圖2-13所示。圖2-13復(fù)位電路圖2.6.3電源電路本系統(tǒng)單片機(jī)的供電電源是由外接USB線供電。如圖2-14為電源電路圖。圖2-14電源電路圖2.7串行通信及RS-232總線2.7.1串行通信1)串行通信的概念串行通信是指使用一條數(shù)據(jù)線,將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸,每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息,特別使用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。2)串行通信的數(shù)據(jù)傳送方式在串行通信中,數(shù)據(jù)通常是校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、和無校驗(yàn),由用戶根據(jù)需要選定。在發(fā)送端和接收端之間進(jìn)行傳送,根據(jù)數(shù)據(jù)傳送的方向,可以分成三種基本的傳送形式:單工、全雙工和半雙工。單工形式的數(shù)據(jù)傳送是單向的,只需要一根數(shù)據(jù)線。半雙工形式的數(shù)據(jù)的傳送是雙向的,但任何時(shí)刻只能由其中的一方發(fā)送數(shù)據(jù),另一方接受數(shù)據(jù)。半雙工形式比單工形式靈活,但它的效率較低,由發(fā)送方式切換到接收方式所需要的時(shí)間大約為數(shù)個(gè)毫秒,這個(gè)時(shí)間延遲對(duì)時(shí)間較為敏感的系統(tǒng)是無法接受的。全雙工形式下,采用了信道劃分技術(shù),避免了半雙工形式的缺點(diǎn),數(shù)據(jù)傳送是雙向的,且可以同時(shí)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用了效率較高的全雙工通信形式。3)串行通信的傳送速率在串行通信中,用“波特率”來描述數(shù)據(jù)的傳輸速率。所謂波特率,即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù),其單位為bps。它是衡量串行數(shù)據(jù)傳輸速度快慢的重要指標(biāo)。接收方的波特率和發(fā)送方的波特率可以分別設(shè)置,但接收方的接受波特率必須與發(fā)送方的發(fā)送波特率相同。2.7.2RS-232串口通信典型地,串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成:(1)地線,(2)發(fā)送,(3)接受。由于串口通信是異步的,端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接受數(shù)據(jù)。其他線用于握手,但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、和奇偶校驗(yàn)。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)行通信的端口,這些參數(shù)必須匹配:1.波特率:這是一個(gè)衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個(gè)數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個(gè)bit。當(dāng)我們提到時(shí)鐘周期時(shí),我們就是指波特率。例如如果協(xié)議需要4800波特率,那么時(shí)鐘是4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。2.數(shù)據(jù)位:這是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包,實(shí)際的數(shù)據(jù)不會(huì)是8位的,標(biāo)準(zhǔn)的值是5、7和8位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如,標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0-127(7位)。擴(kuò)展的ASCII碼是0-255(8位)。如果數(shù)據(jù)使用簡(jiǎn)單的文本,那么每個(gè)數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個(gè)包指一個(gè)字節(jié),包括開始/停止位,數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取,術(shù)語“包”指任何通信的情況。3.停止位:用于表示單個(gè)包的最后一位,典型的值為1,1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是傳輸線上定時(shí)的,并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘,很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步,因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束,而且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。4.奇偶校驗(yàn)位:在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方式,有四種檢錯(cuò)方式:偶、奇、高和低。當(dāng)然沒有校驗(yàn)位也是可以的。對(duì)于奇偶校驗(yàn)的情況,串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位,用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如,如果數(shù)據(jù)是011,那么對(duì)于偶校驗(yàn)校驗(yàn)位為0,保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。如果是奇校驗(yàn)校驗(yàn)位為1,這樣就有3個(gè)邏輯高位。高位和地位不真正的檢查數(shù)據(jù),簡(jiǎn)單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。這樣使得接受設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài),有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接受數(shù)據(jù)是否不同步。2.8信號(hào)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)串口部分,采用PL2303控制器作為USB/RS232雙向轉(zhuǎn)換器。該器件作為USB/RS232雙向轉(zhuǎn)換器,一方面從主機(jī)接受USB數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為RS232信息流格式發(fā)送給外設(shè);另一方面從RS232外設(shè)接受數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB數(shù)據(jù)格式傳送回主機(jī)。這些由器件自動(dòng)完成。2.8.1PL2303(USB轉(zhuǎn)RS232控制器)1.PL2303的簡(jiǎn)介PL2303是Prolific公司生產(chǎn)的一種高度集成的RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器,可以提供一個(gè)RS232全雙工異步串行通信裝置與USB功能接口便利連接的解決方案。其管腳如圖2-15所示。該器件內(nèi)置USB功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)的UART,只需外接幾個(gè)電容就可以實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)與RS232信號(hào)的轉(zhuǎn)換,能夠方便的嵌入到各種設(shè)備。通過利用USB傳輸模式,利用龐大的數(shù)據(jù)緩沖器和自動(dòng)流量控制,PL2303HX比傳統(tǒng)的UART(通用異步收發(fā)器)端口能夠?qū)崿F(xiàn)更高的吞吐量,高達(dá)115200bps的波特率可用于更高性能的使用。圖2-15