基于無線網(wǎng)絡(luò)的多點信息采集系統(tǒng)設(shè)計

基于無線網(wǎng)絡(luò)的多點信息采集系統(tǒng)設(shè)計基于無線網(wǎng)絡(luò)的多點信息采集系統(tǒng)設(shè)計#它的連接圖和產(chǎn)生的抖動波形如圖10所示。vccGND圖10鍵盤連接圖及產(chǎn)生的抖動波形3.3.5顯示電路設(shè)計3.3.5.1溫度顯示工作原理LCD1602可以采用兩種方式與單片機連接，一種是采用8位數(shù)據(jù)總線D0—D7,和RS、R/W、EN三個控制端口；另一種是只用D4-D7作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送。本實驗將使用并采用八位數(shù)據(jù)方式來控制1602顯示，如圖11所示：STC89C52P2.0LCD1602P27DB0P05DB7P0.6RSP0.7RWE圖11STC89C52與LCD1602接口電路圖進行LCD設(shè)計主要是LCD的控制/驅(qū)動和外界的接口設(shè)計?？刂浦饕峭ㄟ^接口與外界通信、管理內(nèi)/外顯示RAM,控制驅(qū)動器，分配顯示數(shù)據(jù)；驅(qū)動主要是根據(jù)控制器要求，驅(qū)動LCD進行顯示［9］控制器還常含有內(nèi)部ASCII字符庫，或可外擴的大容量漢字庫。STC89C52的P0.7與LCD1602的使能端E相連,P0.6讀寫選擇端與R/W相連，P0.5與RS相連，當使能端使能時，再通過命令端來控制讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、寫命令。控制P2端口與LCD1602A的數(shù)據(jù)端口相連，傳輸數(shù)據(jù)LCD1602的性能參數(shù)LCD1602A的管腳排列如下圖，它共有16個腳，各引腳功能如下：

1"FLTKT162T=ST4153l-1耳斗V_1__■-DSD5匸MD213126E：OOD111飛1O89圖12LCD1602引腳圖VSS：電源地；VDD:電源正極；VL：液晶顯示偏壓信號，對比度調(diào)整端，接地時最高，接正電源時最低,可接10K電位器調(diào)整；RS：寄存器選擇，高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器低電平選擇指令寄存器；R/W：讀/寫選擇，高電平讀操作，低電平寫操作；E使能信號：當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令；BLA：背光源正極；BLK：背光源負極；D0~D7:數(shù)據(jù)端口；3.3.5.3芯片的主要技術(shù)參數(shù)及應用配置表4LCD1602A主要技術(shù)參數(shù)顯示容量：16x2個字符芯片工作電壓：4.5?5.5V工作電流：2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓：5.0V字符尺寸：2.95x4.35(WXH)mm表5LCD1602A接口信號說明表指令碼功能—C0■D—0111000設(shè)置16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)接口指令碼功能001DCBD=1開顯示D=0關(guān)顯示C=1顯示光標C=0不顯示光標B=1光標閃爍B=0光標不閃爍0001NSN=1當讀/寫一個字符后，地址指針加1,且光標加1；N=0當讀/寫一個字符后，地址指針減1,且光標減1；S=1當寫一個字符，整屏顯示左移（N=1）或者右移（N=0）,以得到光標不移動而整屏移動的效果；S=0當寫一個字符，整屏顯示不移動。0000表61602A顯示模式系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計方案本系統(tǒng)采用C語言編寫，主程序主要由四部分構(gòu)成，系統(tǒng)通電后首先初始化系統(tǒng),依次完成溫度采集、溫度處理、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)顯示等四項功能。溫度采集部分主要完成2個溫度測試點的溫度數(shù)據(jù)采集任務；溫度處理部分主要是將采集到的溫度數(shù)據(jù)用單片機進行處理然后從發(fā)射模塊把處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送出去；數(shù)據(jù)顯示部分主要實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的顯示，顯示方式根據(jù)設(shè)計要求支持1到3個溫度測試點的輪流循環(huán)顯示和固定顯示兩種模式；通過串口通信實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)之間的交互。

圖13系統(tǒng)軟件總流程圖主機系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)主要是CC1100初始化及射頻接收函數(shù)、串口通信函數(shù)等。從機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖：從機系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)主要有以下幾個關(guān)鍵函數(shù)：DS18B20初始化及溫度采集函數(shù)、CC1100初始化及射頻發(fā)送函數(shù)、數(shù)據(jù)顯示函數(shù)等。從下圖所示可以看出各文件間的調(diào)用關(guān)系。下面簡要介紹一下各個程序文件的功能：主程序文件（main.c）:實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，整個系統(tǒng)的運行控制；LCD顯示函數(shù)（LCD.asm）:包含顯示的端口初始化，顯存的刷新，LCD的閃CC1100發(fā)送函數(shù)（fasong.c）:包含了nRf905的初始化，發(fā)送溫度數(shù)據(jù)；DS18B20驅(qū)動函數(shù)（dsl8b20-driver.c）：啟動DS18B20測溫，并讀取測溫結(jié)果;中斷服務函數(shù)（ISR.asm）：系統(tǒng)的顯示刷新，溫度數(shù)據(jù)發(fā)送均通過中斷完成；

圖14從機系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)從機系統(tǒng)主程序如圖14所示：主要功能是負責溫度的實時顯示，讀出并處理DS12B20的測量溫度值以及啟動CC1100發(fā)送

圖15從機系統(tǒng)主程序流程圖

圖16DS18B20的初始化流程各功能模塊程序的設(shè)計溫度采集程序程序設(shè)計先需將DS18B20進行初始化，其初始化流程圖如圖15所示；如果DS18B20初始化成功，將會返回‘1'，否則返回‘0'。讀出溫度子程序的流程圖如圖16所示；它的主要功能是讀出RAM中的9個字節(jié)，在讀出時須進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。圖17從DS18B20讀一位數(shù)據(jù)流CC1100發(fā)射及接收程序設(shè)計CC1100發(fā)射模式如圖18，CC1100接收模式如圖19所示。4.2.2.1發(fā)射模式當MCU有數(shù)據(jù)需要發(fā)往規(guī)定節(jié)點時，接收節(jié)點的地址(TX-address)和有效數(shù)據(jù)(TX-payload)通過SPI接口傳送給高頻頭；MCU設(shè)置TRX_CE,TXEN為高來啟動傳輸；當AUTO_RETRAN被設(shè)置為高，高頻頭將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到TRX_CE被設(shè)置為低；當TRX_CE被設(shè)置為低時，高頻頭結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸并將自己設(shè)置成待機模式。

圖18CC1100發(fā)射模式4.2.2.2接收模式通過設(shè)置TRX_CE高，TXEN低來選擇RX模式；650us以后，高頻頭監(jiān)測空中的信息；當高頻頭發(fā)現(xiàn)和接收頻率相同的載波時，載波檢測（CD）被置高；當高頻頭接收到有效的地址時，地址匹配（AM）被置高；當高頻頭接收到有效的數(shù)據(jù)包（CRC校驗正確）時，高頻頭去掉前導碼，地址和CRC位，數(shù)據(jù)準備就緒①R）被置高；MCU設(shè)置TRX_CE低，進入standby模式（待機模式）；MCU可以以合適的速率通過SPI接口讀出有效數(shù)據(jù)；當所有的有效數(shù)據(jù)被讀出后，高頻頭將AM和DR置低。

圖19CC1100接收模式從機中斷服務該系統(tǒng)用到了以下中斷：IRQ2_TMB、IRQ4_4KHz、IRQ5_2Hz、IRQ7-433MHZ下面逐個介紹其作用及中斷服務流程：IRQ2_TMB中斷如圖20:自動模式下，切換DS18B20通道。IRQ4_4KHz中斷如圖21：數(shù)碼管動態(tài)顯示的刷新。IRQ5_2Hz中斷如圖22:設(shè)置狀態(tài)下，閃爍被設(shè)置位。IRQ7-433MHZ中斷如圖23：CC1100發(fā)送數(shù)據(jù)。圖20IRQ2-TWB中斷服務流程圖21IRQ5-2KHZ中斷服務流程IRQ7-433MHZ中1調(diào)用CC1100發(fā)送函數(shù)清除中斷標志位圖22IRQ4-4KHZ中斷服務流程4.2.4RS232接口通信軟件設(shè)計圖23IRQ7-433MHZ中斷服務在本設(shè)計中PC機發(fā)送字符與接受字符均采用查詢方式，發(fā)送前先讀取通信或狀態(tài)寄存器，查詢發(fā)送保持寄存器是否為空；接收前先讀取通信或狀態(tài)寄存器，查詢一幀據(jù)是否收完。從機采用中斷方式，即接受到地址幀后就進行串行口中斷申請，CPU響應后，進入中斷服務程序，按照通訊協(xié)議要求發(fā)出命令號，完成相應功能，便能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。測試總結(jié)調(diào)試在板子焊接過程中，依次對模塊進行測試，先對焊接的單片機最小系統(tǒng)進行了測試，順利工作，然后對數(shù)碼管的顯示進行了測試，顯示數(shù)據(jù)，等整體焊接完成后，運用KeilC軟件對程序進行調(diào)試，就遇到了很多問題，例如把程序下載后有時不顯示數(shù)據(jù)沒有任何跡象，有時是無線收發(fā)部分的問題，不能把采集的溫度數(shù)值成功發(fā)送出去，反復排查硬件電路的連接，把硬件問題徹底解決后又不斷地調(diào)試程序，最終顯示了溫度數(shù)據(jù)。總結(jié)我通過這次試驗，更加深入的了解了溫度傳感器，無線傳輸模塊，以及51單片機的結(jié)構(gòu)功能和具體應用，也使我們對電路PCB板有了更深的認識，開闊了我們的眼界，豐富了我們的知識，增長了我們的見識。在老師和同學們的幫助下，我們完成了本次試驗，我們的無線溫度采集系統(tǒng)，可以實現(xiàn)溫度的無線采集，并且相當精確。但也有些問題，就是有些功能沒有實現(xiàn)，或者是很不理想，這也是自己知識缺陷，沒能很好理解這些知識和他們的特性。本文基于CC1100和DS18B20設(shè)計了一個無線測溫系統(tǒng)，具有體積小、功耗低等優(yōu)點，且充分利用了STC89C52資源，使得該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和運算處理十分的方便簡單，并且可以與室內(nèi)的PC機相連進行實時全方位的監(jiān)測。本設(shè)計適用于采油廠、發(fā)電廠、鉆井施工、大型倉庫儲存等不宜進行有線測溫的場合，應用前景廣闊。方案的擴展：本方案的可擴展性比較強，整個程序的程序框架已經(jīng)搭建好，可以接多個DS18B20實現(xiàn)更多路的溫度采集，也可以用于采集濕度、煙霧濃度、關(guān)照強度等數(shù)據(jù)，可以廣泛應用于生產(chǎn)生活中；另外CC1100在接收數(shù)據(jù)成功時連續(xù)接收，接收不到數(shù)據(jù)時連續(xù)顯示信息，可進一步改進：使發(fā)-接，不是無限連續(xù)的。致謝整個畢業(yè)論文的過程，在尤連榮老師的悉心指導和嚴格要求下，我終于完成了《基于無線網(wǎng)絡(luò)的多點信息采集系統(tǒng)設(shè)計》的論文。首先，衷心感謝我的指導老師尤連榮老師。在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，尤老師給予我精心的指導，并為我提供了豐富的背景資料和創(chuàng)新性的意見和建議，使我的畢業(yè)設(shè)計得以順利完成。尤老師嚴謹勤奮的工作作風、扎實廣博的學識和平易近人的性格，使我在學習方面得到了很大的收獲，它們將是我受益終生的財富。其次，我也要感謝我的老師，感謝各位老師這四年中在學習中、生活上的關(guān)心和照顧；感謝各位同學，同學們在生活中給予很大的幫助，在學習上也給極大的鼓舞。最后，我要深深感謝辛勤養(yǎng)育我的父母。在我求學期間，他們始終給予我最大的支持和鼓勵，使我勇于戰(zhàn)勝各種困難，順利完成學業(yè)。希望我的進步能給他們帶來喜悅和安慰。參考資料何立民.單片機高級教程.北京：北京航空航天大學出版社.2004.7.粟世明,劉湘濤.單片機原理與應用.北京：電子工業(yè)出版社.2006.8.李華.MCU-51系列單片機實用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學出版社，1993.6.陳光東.單片機微型計算機原理與接口技術(shù)(第二版).武漢：華中理工大學出版社，1999.4.徐淑華，程退安，姚萬生.單片機微型機原理及應用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1999.6.鍛九州.放大電路實用設(shè)計手冊.沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社，2002.5.張勝全，D18B20數(shù)字溫度計在微機溫度采集系統(tǒng)中的序編制.南京：南京大學出版社1998.3.劉迎春，葉湘濱.現(xiàn)代新型傳感器原理及其應用。北京：國防工業(yè)出版社，1998.朱定華.現(xiàn)代微機原理與接口技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2004.《Theprincipleandapplicationof1-wiredigitaltemperaturesensorDS18B20》JacbMillman,ArvinGrabel:Microeletronics,2ndEdition,McGraw-Hill,I-nc,1988CC1100PRELIMINARYDataSheet(Rev.1.01)附1溫度采集和顯示模塊#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineINT8Uunsignedchar#defineINT16Uunsignedint#defineWRITE_BURST0x40#defineREAD_SINGLE0x80#defineREAD_BURST0xC0#defineBYTES_IN_RXFIFO0x7F字節(jié)數(shù)#defineCRC_OK0x80//連續(xù)寫入//讀//連續(xù)讀//接收緩沖區(qū)的有效//CRC校驗通過位標志sbitGDO0=P1A3;sbitGDO2=卩3人2;sbitMISO=P1A6;sbitMOSI=P1A5;sbitSCK=P1A7;sbitCSN=P1A2;sbitLED2=P3A4;sbitLED1=P3A5;sbitKEY1=P3A6;sbitKEY2=P3A7;sbitled3=P2A0;sbitled2=P2A1;sbitled1=P2A2;sbitled0=P2A3;sbitst=P2A5;sbitDQ=P2A7;INT8UPaTabel[8]={0x60,0x60,0x60,0x60,0x60,0x60,0x60,0x60};INT8Useg[10]={0xC0,0xCF,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};//0~~9段碼INT8Useg1[10]={0x40,0x4F,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};INT8Udatatemp_data[2]={0x00,0x00};INT8Udispaly[8];//*****************************************************************************voidSpiInit(void);voidCpuInit(void);voidRESET_CC1100(void);voidPOWER_UP_RESET_CC1100(void);voidhalSpiWriteReg(INT8Uaddr,INT8Uvalue);voidhalSpiWriteBurstReg(INT8Uaddr,INT8U*buffer,INT8Ucount);voidhalSpiStrobe(INT8Ustrobe);INT8UhalSpiReadReg(INT8Uaddr);voidhalSpiReadBurstReg(INT8Uaddr,INT8U*buffer,INT8Ucount);INT8UhalSpiReadStatus(INT8Uaddr);voidhalRfWriteRfSettings(void);voidhalRfSendPacket(INT8U*txBuffer,INT8Usize);INT8UhalRfReceivePacket(INT8U*rxBuffer,INT8U*length);voiddelay1(INT16Ui);voidds_reset(void);voidwrite_byte(INT8Uvalue);INT8Uread_byte(void);voidread_temp();

voidwork_temp();//CC1100STROBE,CONTROLANDSTATUSREGSITER#defineCCxxx0_IOCFG20x00//GDO2outputpinconfiguration#defineCCxxx0_IOCFG10x01//GDO1outputpinconfiguration#defineCCxxx0_IOCFG00x02//GDO0outputpinconfiguration#defineCCxxx0_FIFOTHR0x03//RXFIFOandTXFIFOthresholds#defineCCxxx0_SYNC10x04//Syncword,highINT8U#defineCCxxx0_SYNC00x05//Syncword,lowINT8U#defineCCxxx0_PKTLEN0x06//Packetlength#defineCCxxx0_PKTCTRL10x07//Packetautomationcontrol#defineCCxxx0_PKTCTRL00x08//Packetautomationcontrol#defineCCxxx0_ADDR0x09//Deviceaddress#defineCCxxx0_CHANNR0x0A//Channelnumber#defineCCxxx0_FSCTRL10x0B//Frequencysynthesizercontrol#defineCCxxx0_FSCTRL00x0C//Frequencysynthesizercontrol#defineCCxxx0_FREQ20x0D//Frequencycontrolword,highINT8U#defineCCxxx0_FREQ10x0E//Frequencycontrolword,middleINT8U#defineCCxxx0_FREQ00x0F//Frequencycontrolword,lowINT8U#defineCCxxx0_MDMCFG40x10//Modemconfiguration#defineCCxxx0_MDMCFG30x11//Modemconfiguration#defineCCxxx0_MDMCFG20x12//Modemconfiguration#defineCCxxx0_MDMCFG10x13//Modemconfiguration#defineCCxxx0_MDMCFG00x14//Modemconfiguration#defineCCxxx0_DEVIATN0x15//Modemdeviationsetting#defineCCxxx0_MCSM20x16//MainRadioControlStateMachineconfiguration#defineCCxxx0_MCSM10x17//MainRadioControlStateMachineconfiguration#defineCCxxx0_MCSM00x18configuration#defineCCxxx0_FOCCFG0x19configurationTOC\o"1-5"\h\z#defineCCxxx0_BSCFG0x1A#defineCCxxx0_AGCCTRL20x1B#defineCCxxx0_AGCCTRL10x1C#defineCCxxx0_AGCCTRL00x1D#defineCCxxx0_WOREVT10x1E#defineCCxxx0_WOREVT00x1F#defineCCxxx0_WORCTRL0x20#defineCCxxx0_FREND10x21#defineCCxxx0_FREND00x22#defineCCxxx0_FSCAL30x23#defineCCxxx0_FSCAL20x24#defineCCxxx0_FSCAL10x25#defineCCxxx0_FSCAL00x26#defineCCxxx0_RCCTRL10x27#defineCCxxx0_RCCTRL00x28#defineCCxxx0_FSTEST0x29#defineCCxxx0_PTEST0x2A#defineCCxxx0_AGCTEST0x2B#defineCCxxx0_TEST20x2C#defineCCxxx0_TEST10x2D#defineCCxxx0_TEST00x2E//Strobecommands#defineCCxxx0_SRES0x30#defineCCxxx0_SFSTXON0x31synthesizer(ifMCSM0.FS_AUTOCAL=1).//MainRadioControlStateMachine//FrequencyOffsetCompensation//BitSynchronizationconfiguration//AGCcontrol//AGCcontrol//AGCcontrol//HighINT8UEvent0timeout//LowINT8UEvent0timeout//WakeOnRadiocontrol//FrontendRXconfiguration//FrontendTXconfiguration//Frequencysynthesizercalibration//Frequencysynthesizercalibration//Frequencysynthesizercalibration//Frequencysynthesizercalibration//RCoscillatorconfiguration//RCoscillatorconfiguration//Frequencysynthesizercalibrationcontrol//Productiontest//AGCtest//Varioustestsettings//Varioustestsettings//Varioustestsettings//Resetchip.//Enableandcalibratefrequencyonlythesynthesizerisonlythesynthesizeris#defineCCxxx0_SXOFF#defineCCxxx0_SCALitoff#defineCCxxx0_SRXcomingfromIDLEand#defineCCxxx0_STXcalibrationfirstifandCCAisenabled:#defineCCxxx0_SIDLEsynthesizerandexit#defineCCxxx0_SAFCsynthesizer#defineCCxxx0_SWOR(Wake-on-Radio)#defineCCxxx0_SPWDhigh.#defineCCxxx0_SFRX#defineCCxxx0_SFTX#defineCCxxx0_SWORRST#defineCCxxx0_SNOPcommandstotwo//IfinRX/TX:Gotoawaitstatewhere//running(forquickRX/TXturnaround).0x32//Turnoffcrystaloscillator.0x33//Calibratefrequencysynthesizerandturn//(enablesquickstart).0x34//EnableRX.Performcalibrationfirstif//MCSM0.FS_AUTOCAL=1.0x35//InIDLEstate:EnableTX.Perform//MCSM0.FS_AUTOCAL=1.IfinRXstate//OnlygotoTXifchannelisclear.0x36//ExitRX/TX,turnofffrequency//Wake-On-Radiomodeifapplicable.0x37//PerformAFCadjustmentofthefrequency0x38//StartautomaticRXpollingsequence0x39//EnterpowerdownmodewhenCSngoes0x3A//FlushtheRXFIFObuffer.0x3B//FlushtheTXFIFObuffer.0x3C//Resetrealtimeclock.0x3D//Nooperation.Maybeusedtopadstrobe//INT8Usforsimplersoftware.TOC\o"1-5"\h\z#defineCCxxx0_PARTNUM0x30#defineCCxxx0_VERSION0x31#defineCCxxx0_FREQEST0x32#defineCCxxx0_LQI0x33#defineCCxxx0_RSSI0x34#defineCCxxx0_MARCSTATE0x35#defineCCxxx0_WORTIME10x36#defineCCxxx0_WORTIME00x37#defineCCxxx0_PKTSTATUS0x38#defineCCxxx0_VCO_VC_DAC0x39#defineCCxxx0_TXBYTES0x3A#defineCCxxx0_RXBYTES0x3B#defineCCxxx0_PATABLE0x3E#defineCCxxx0_TXFIFO0x3F#defineCCxxx0_RXFIFO0x3F/******************************************************************************〃函數(shù)名：delay(unsignedints)//輸入：時間//輸出：無//功能描述：普通廷時,內(nèi)部用staticvoiddelay(unsignedints){unsignedinti;for(i=0;i<s;i++);for(i=0;i<s;i++);}voidhalWait(INT16Utimeout){do{_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}while(--timeout);}voidSpiInit(void){CSN=0;SCK=0;CSN=1;}/************************〃函數(shù)名：CpuInit()//輸入：無//輸出：無〃功能描述：SPI初始化程序/******************************************************************************voidCpuInit(void){SpiInit();delay(5000);}//*****************************************************************************〃函數(shù)名：SpisendByte(INT8Udat)//輸入：發(fā)送的數(shù)據(jù)//輸出：無//功能描述：SPI發(fā)送一個字節(jié)INT8USpiTxRxByte(INT8Udat){INT8Ui,temp;temp=0;SCK=0;for(i=0;i<8;i++){if(dat&0x80){MOSI=1;}elseMOSI=0;dat<<=1;SCK=1;_nop_();_nop_();temp<<=1;if(MISO)temp++;SCK=0;_nop_();_nop_();}returntemp;}〃函數(shù)名：voidRESET_CC1100(void)//輸入：無//輸出：無//功能描述：復位CC1100voidRESET_CC1100(void){CSN=0;while(MISO);SpiTxRxByte(CCxxx0_SRES);//寫入復位命令while(MISO);CSN=1;}//函數(shù)名：voidPOWER_UP_RESET_CC1100(void)//輸入：無//輸出：無//功能描述：上電復位CC1100voidPOWER_UP_RESET_CC1100(void)

{CSN=1;halWait(1);CSN=0;halWait(1);//復位CC1100CSN//復位C