基于无线网络的多点信息采集系统设计.doc

1 绪 论 1.1 研究的背景 21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。其测量控制一般用各式各样形态的温度传感器。随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。Radio Frequency)，蓝牙技术，HomeRF技术等[12]。红外技术的缺点是红外方向性强，通信距离较短，不能有遮挡物等。而与普通RF技术比，蓝牙技术和HomeRF不仅技术复杂度高，软硬件设计及其协议编程复杂，而且传输距离相对较近。目前国内外已经开发出各种基于RF技术的无线数据传输模块，其显著特点是：所需外围元件少，设计方便。本文从低功耗、小体积、使用简单等方面考虑，基于射频和数字温度传感器DS18B20设计了一个无线测温系统，整个系统数字温度传感器DS18B20进行温度数据采集并通过数码管将数据显示出来，同时可以通过RS-232串口将数据发送给PC。 2 系统方案设计 2.1 设计的基本要求 利用STC89C52单片机，DS18B20和CC1100模块设计了一个基于无线数据传输方式的多路温度采集信息采集与传输系统，基本要求如下： 第一，实现多路温度的实时采集能； 第二，温度通过数码管显示； 第三，通过无线方式实现多路温度数据的采集与传输； 2.2 硬件设计 无线测温系统主要可分为和两大部分。包括微控制器及射频单元、显示单元、微控制器及射频单元主机与从机的CPU都是使用单片机从CPU负责采集数据，同时数据处理数据显示主CP与从CPU的通讯采用从CPURS232标准接口DS18B20传感器输入电路，CC1100发送电路和LED数码管显示电路，利用STC89C52单片机作为核心控制器，通过一个DS18B20器件实现温度的实时采集，在实际应用中，可以多个DS18B20接收到数据后，将温度信息通过数码管显示出来进行 图2 从机系统框图 图3 主机系统框图 3.2 主控单元设计 3.2.1 主控芯片STC89C52功能分析 在本系统中，主控模块居于非常重要的地位。它是整个系统的中枢，系统运行所需的每个操作指令都要由其发出。它一方面控制着测温模块进行温度信息的采集，另一方面也控制着射频模块的发射及接收工作。最重要的是，由测温模块所采集到的温度信息必须经由主控模块的处理才能通过发射模块进行传输，从而使整个系统进行正常的运转和工作。针对以上分析本系统主控模块中的单片机芯片采用了STC89C52芯片，此芯片功能强大，能够完全满足系统运行的需求。 3.2.2 STC89C52芯片的功能与特点 3.2.2.1 STC89C52的功能描述 图4 STC89C52的引脚图如图所示 STC89C52是一种低损耗、高性能CMOS八位微处理器，片内有8k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入闪烁存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。 STC89C52可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程,而且擦写时间仅需10毫秒，不易损坏器件，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽（2.7V~6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz～24MHz之间。STC89C52芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制[7]。P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。P3口为多功能口。 3.2.2.2 STC89C52的特点 ? STC89C52与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容； ? 片内有8k字节在线可重复编程擦写闪烁存储器； ? 全静态工作,工作范围：0Hz～24MHz； ? 三级程序存储器锁定； ? 512内部RAM； ? 32位双向可编程输入输出线； ? 两个16位定时器/计数器； ? 五个中断源,两级中断优先级； ? 可编程串行通道； ? 片内振荡器和时钟电路； ? 低功耗的闲置和掉电两种工作方式；