基于GPRS的遠(yuǎn)程無(wú)線溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、 學(xué) 號(hào)：4HEBEI UNITED UNIVERSITY畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書GRADUATEDESIGN設(shè)計(jì)題目：基于GPRS的遠(yuǎn)程無(wú)線溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生專業(yè)班級(jí)：09電信2班學(xué) 院：信息工程學(xué)院指導(dǎo)教師：許廣賓 副教授于樹利 高級(jí)工程師2013年06月02日摘 要GPRS作為一種高速、高效、經(jīng)濟(jì)的無(wú)線系統(tǒng)，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋圍廣、數(shù)據(jù)帶寬寬、適應(yīng)性強(qiáng)、計(jì)價(jià)按數(shù)據(jù)流量計(jì)算、實(shí)時(shí)在線的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，能夠滿足數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的雙向數(shù)據(jù)信息傳輸。文中設(shè)計(jì)了一種溫度控制系統(tǒng)，提高了溫度檢測(cè)系統(tǒng)的綜合性能用單片機(jī)作為微控器，選用數(shù)字溫度傳感器，對(duì)溫度進(jìn)行控制，提出了一

2、種基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，采用MSP430單片機(jī)和DS18B20數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)的采集和處理，再通過(guò)GPRS模塊MG323實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸和接收，具有精度高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。硬件方面設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)，以MSP430單片機(jī)為核心，采用了溫度傳感器DS18B20，以GPRS無(wú)線通信模塊為基礎(chǔ)，基于AT指令和數(shù)據(jù)采集器，構(gòu)建一個(gè)遠(yuǎn)程的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)溫度進(jìn)行控制。關(guān)鍵詞溫度采集系統(tǒng)；DS18B20；單片機(jī)；GPRSAbstractGPRS as wireless a high-speed, high efficiency, economy s

3、ystem, has a wide network coverage, according to the data with Eric, strong adaptability, valuation data flow calculation, the advantages of real-time online, especially suitable for intermittent, sudden and frequent, small amounts of data transmission, can satisfy the data acquisition and monitorin

4、g of the bidirectional data transmission.In this paper, we design a temperature control system, improve the comprehensive use of temperature detection system single chip as micro controller, digital temperature sensor, the temperature control, puts forward a remote temperature monitoring system sche

5、me based on GPRS technology, the scene is realized by using MSP430 MCU and DS18B20 digital temperature sensor temperature data acquisition and processing, again by MG323 GPRS module to achieve remote data transmission and receiving, has features of high precision and good stability. A hardware desig

6、n based on single chip microcomputer intelligent temperature control system, with MSP430 single chip microcomputer as the core, adopting the temperature sensor DS18B20, based on the GPRS wireless communication module, based on the AT commands and data collector, to build a remote temperature data ac

7、quisition system, to control the temperature.KeywordsTemperature acquisition system; DS18B20; Single chip microcomputer; GPRS;目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358763118摘要 PAGEREF _Toc358763118 h IHYPERLINK l _Toc358763119Abstract PAGEREF _Toc358763119 h IIHYPERLINK l _Toc358763120第1章緒論 PAGEREF _T

8、oc358763120 h 1HYPERLINK l _Toc3587631211.1 引言 PAGEREF _Toc358763121 h 1HYPERLINK l _Toc3587631221.2 課題設(shè)計(jì)背景 PAGEREF _Toc358763122 h 1HYPERLINK l _Toc3587631231.3 課題設(shè)計(jì)意義 PAGEREF _Toc358763123 h 2HYPERLINK l _Toc358763124第2章系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358763124 h 3HYPERLINK l _Toc3587631252.1 主控芯片介紹 PAG

9、EREF _Toc358763125 h 3HYPERLINK l _Toc3587631262.1.1 MSP430F149芯片概述 PAGEREF _Toc358763126 h 3HYPERLINK l _Toc3587631272.1.2 MSP430F149芯片引腳 PAGEREF _Toc358763127 h 3HYPERLINK l _Toc3587631282.1.3 單片機(jī)控制模塊 PAGEREF _Toc358763128 h 5HYPERLINK l _Toc3587631292.2 GPRS模塊介紹 PAGEREF _Toc358763129 h 7HYPERLINK

10、 l _Toc3587631302.2.1 GPRS模塊B2B連接器接口 PAGEREF _Toc358763130 h 7HYPERLINK l _Toc3587631312.2.2 MG323電源接口 PAGEREF _Toc358763131 h 9HYPERLINK l _Toc3587631322.2.3 控制信號(hào)接口和開/關(guān)機(jī)時(shí)序 PAGEREF _Toc358763132 h 10HYPERLINK l _Toc3587631332.2.4 UART接口 PAGEREF _Toc358763133 h 12HYPERLINK l _Toc3587631342.2.5 SIM卡接口

11、 PAGEREF _Toc358763134 h 13HYPERLINK l _Toc3587631352.3 溫度傳感器簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc358763135 h 14HYPERLINK l _Toc3587631362.3.1 DS18B20管腳配置和部結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc358763136 h 15HYPERLINK l _Toc3587631372.3.2 DS18B20的工作原理 PAGEREF _Toc358763137 h 16HYPERLINK l _Toc3587631382.3.3 DS18B20的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358763138 h

12、 18HYPERLINK l _Toc3587631392.4 顯示模塊 PAGEREF _Toc358763139 h 19HYPERLINK l _Toc3587631402.4.1液晶驅(qū)動(dòng)芯片 PAGEREF _Toc358763140 h 19HYPERLINK l _Toc3587631412.4.2 段式液晶顯示器 PAGEREF _Toc358763141 h 21HYPERLINK l _Toc3587631422.4.3 顯示模塊硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358763142 h 21HYPERLINK l _Toc3587631432.5 電源模塊 PAGEREF

13、 _Toc358763143 h 22HYPERLINK l _Toc3587631442.5.1 單片機(jī)供電模塊 PAGEREF _Toc358763144 h 22HYPERLINK l _Toc3587631452.5.2 GPRS供電模塊 PAGEREF _Toc358763145 h 23HYPERLINK l _Toc358763146第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358763146 h 25HYPERLINK l _Toc3587631473.1 溫度采集程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358763147 h 25HYPERLINK l _Toc358763148

14、3.2 GPRS模塊程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358763148 h 26HYPERLINK l _Toc3587631493.3 系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358763149 h 29HYPERLINK l _Toc358763150第4章系統(tǒng)硬件電路板的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358763150 h 31HYPERLINK l _Toc3587631514.1 系統(tǒng)硬件原理圖 PAGEREF _Toc358763151 h 31HYPERLINK l _Toc3587631524.2 系統(tǒng)PCB圖 PAGEREF _Toc358763152 h 33HYPER

15、LINK l _Toc3587631534.3 硬件制作 PAGEREF _Toc358763153 h 34HYPERLINK l _Toc3587631544.4 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc358763154 h 35HYPERLINK l _Toc358763155結(jié)論 PAGEREF _Toc358763155 h 36HYPERLINK l _Toc358763156參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc358763156 h 37HYPERLINK l _Toc358763157辭 PAGEREF _Toc358763157 h 39HYPERLINK l _Toc358763

16、158附錄 PAGEREF _Toc358763158 h 40HYPERLINK l _Toc358763159附錄1：系統(tǒng)硬件原理圖 PAGEREF _Toc358763159 h 40HYPERLINK l _Toc358763160附錄2：顯示模塊程序 PAGEREF _Toc358763160 h 42HYPERLINK l _Toc358763161附錄3：溫度傳感器程序 PAGEREF _Toc358763161 h 49HYPERLINK l _Toc358763162附錄4：GPRS模塊程序 PAGEREF _Toc358763162 h 52HYPERLINK l _Toc

17、358763163附錄5：系統(tǒng)整體程序 PAGEREF _Toc358763163 h 54第1章 緒論1.1 引言溫度檢測(cè)技術(shù)在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常普遍，傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)一般采用分散式三級(jí)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)多采用有線傳輸方式，其遠(yuǎn)程線路鋪設(shè)與維護(hù)不僅需要較高的成本，而且引線過(guò)長(zhǎng)將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)功耗上升，穩(wěn)定性下降。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一，與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、化丁、機(jī)械、食品等領(lǐng)域。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的過(guò)程控制。有些工藝過(guò)程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著社會(huì)的進(jìn)步和生產(chǎn)的需要，利用無(wú)線通信進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集的方式應(yīng)用已經(jīng)滲透到生活各個(gè)

18、方面。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，由于生產(chǎn)環(huán)境惡劣，工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備是否運(yùn)行正常，就需要采集數(shù)據(jù)并傳輸數(shù)據(jù)到一個(gè)環(huán)境相對(duì)好的操控室，這樣就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設(shè)很多很長(zhǎng)的通訊線，浪費(fèi)資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯(cuò)誤換線困難。而且，當(dāng)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、所處的環(huán)境不允許或無(wú)法鋪設(shè)電纜時(shí)，數(shù)據(jù)甚至無(wú)法傳輸，此時(shí)便需要利用無(wú)線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，不論是溫室大棚的溫度監(jiān)測(cè)，還是糧倉(cāng)的管理，傳統(tǒng)上都是采取分區(qū)取樣的人工方法，工作量大，可靠性差。而且大棚和糧倉(cāng)占地面積大，檢測(cè)目標(biāo)分散，測(cè)點(diǎn)較多，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿

19、足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。當(dāng)前的科技水平下，無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展使得溫度采集測(cè)量精確，簡(jiǎn)便易行。在日常生活中，隨著人們生活水平的提高，居住條件也逐漸變得智能化。如今很多家庭都會(huì)安裝室溫度采集控制系統(tǒng)，其原理就是利用無(wú)線通信技術(shù)采集室溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)室溫度情況進(jìn)行遙控通風(fēng)等操作，自動(dòng)調(diào)節(jié)室溫度濕度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了華為公司推出的MG323 GPRS模塊，由MSP430F149單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)通信。該接口設(shè)計(jì)具有成本低、傳輸速率高、軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單以與通信穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。1.2 課題設(shè)計(jì)背景溫度與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，需要對(duì)溫度監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合非常多。傳統(tǒng)的有線測(cè)溫方式存在

20、著布線復(fù)雜，線路容易老化等問(wèn)題。無(wú)線測(cè)溫技術(shù)與有線測(cè)溫技術(shù)相比，有成本低、攜帶方便、搭建網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單快捷等特點(diǎn)，特別是在有線網(wǎng)絡(luò)不通暢或由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素的限制不便架設(shè)線路的情況下，使用無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)顯得更加實(shí)用、快捷。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。GPRS技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究、地區(qū)圍試用到正式商用，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的完善，技術(shù)先進(jìn)可靠。GPRS設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控終端傳輸設(shè)備一開機(jī)就能自動(dòng)附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，與數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)在線進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，高速輸，可靠性高。隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，采用無(wú)線的傳輸方式已成為遠(yuǎn)程分布式溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

21、。GPRS技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的發(fā)展，已經(jīng)能夠?qū)嶋H應(yīng)用到許多需要無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域，也為溫度采集傳輸與監(jiān)控提供了一種新的數(shù)據(jù)通信方式。溫度傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與可靠性成了設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵。1.3 課題設(shè)計(jì)意義本文對(duì)GPRS遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。溫度檢測(cè)采用 DS18B20，非常適用于多點(diǎn)、惡劣環(huán)境下的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度高，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，而且可應(yīng)用于有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無(wú)法到達(dá)的地方，實(shí)現(xiàn)了溫度監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化智能化，具有成本低廉分布靈活，實(shí)時(shí)在線的優(yōu)點(diǎn)。GPRS模塊利于系統(tǒng)集成，成本較低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，適用于遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，不受地形條件的限制，有著廣泛的應(yīng)

22、用前景。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)給遠(yuǎn)程對(duì)溫度的要求提供了方便，而且快捷，成本不高等，為農(nóng)業(yè)工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)極大的方面。第2章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計(jì)2.1主控芯片介紹2.1.1MSP430F149芯片概述單片機(jī)芯片配以必要的外部器件，一般包括電源供入與電源開關(guān)、復(fù)位電路、晶振、輸入輸出電路等就能構(gòu)成最小系統(tǒng)。MSP430F149芯片是美國(guó)TI公司推出的超低功耗微處理器，有60KB+256字節(jié)FLASH，2KBRAM，包括基本時(shí)鐘模塊、看門狗定時(shí)器、帶3個(gè)捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、帶7個(gè)捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、2個(gè)具有中斷功能的8位并行端口、4個(gè)8位并行端口、模擬比較器、

23、12位A/D轉(zhuǎn)換器、2個(gè)串行通信接口等模塊。MSP430F149芯片具有如下特點(diǎn)：（1）功耗低：電壓2.2V、時(shí)鐘頻率1MHz時(shí)，活動(dòng)模式為200A；關(guān)閉模式時(shí)僅為0.1A，且具有5種節(jié)能工作方式。（2）高效16位RISC-CPU，27條指令，8MHz時(shí)鐘頻率時(shí)，指令周期時(shí)間為125ns，絕大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期完成；32kHz時(shí)鐘頻率時(shí)，16位MSP430單片機(jī)的執(zhí)行速度高于典型的8位單片機(jī)20MHz時(shí)鐘頻率時(shí)的執(zhí)行速度。（3）低電壓供電、寬工作電壓圍：1.83.6V；（4）靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)：兩個(gè)外部時(shí)鐘和一個(gè)部時(shí)鐘；（5）低時(shí)鐘頻率可實(shí)現(xiàn)高速通信；（6）具有串行在線編程能力；（7）強(qiáng)大的中

24、斷功能；（8）喚醒時(shí)間短，從低功耗模式下喚醒僅需6微妙；（9）ESD保護(hù)，抗干擾力強(qiáng)；（10）運(yùn)行環(huán)境溫度圍為-40+85，適合于工業(yè)環(huán)境。MSP430系列單片機(jī)的所有外圍模塊的控制都是通過(guò)特殊寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故其程序的編寫相對(duì)簡(jiǎn)單。編程開發(fā)時(shí)通過(guò)專用的編程器，可以選擇匯編或C語(yǔ)言編程，IAR公司為MSP430系列的單片機(jī)開發(fā)了專用的C430語(yǔ)言，可以通過(guò)WORKBENCH和C-SPY直接編譯調(diào)試，使用靈活簡(jiǎn)單。2.1.2 MSP430F149芯片引腳58腳RST/NMI為430單片機(jī)的復(fù)位引腳（低電平有效）。1腳DVCC，63腳DVSS為數(shù)字電源接口。64腳AVCC，62腳AVSS為模擬電源

25、接口。注意：MSP430系列單片機(jī)的供電電壓為1.8V3.6V。32腳UTXD0，33腳URXD0的第二功能為MSP430F149單片機(jī)兩路串口通訊接口中的第一路。圖2.1單片機(jī)管腳圖34腳UTXD1，35腳URXD1的第二功能為MSP430F149單片機(jī)兩路串口通訊接口中的第二路。29腳SIMO0，30腳SOMI0，31腳UCLK0的第二功能為MSP430F149單片機(jī)兩路SPI通訊接口中的第一路。45腳SIMO1，46腳SOMI1，47腳UCLK1的第二功能為MSP430F149單片機(jī)兩路SPI通訊接口中的第二路。48腳的第二功能為MSP430F149單片機(jī)MCLK（主系統(tǒng)時(shí)鐘）的輸出端。

26、49腳的第二功能為MSP430F149單片機(jī)，SCLK（子系統(tǒng)時(shí)鐘）的輸出端。50腳的第二功能為MSP430F149單片機(jī)，ACLK（輔系統(tǒng)時(shí)鐘）的輸出端。52腳，53腳為外部高頻時(shí)鐘晶振輸入端（程序中說(shuō)明一般用XT2CLK或HFXTAL表示）。8腳，9腳為外部低頻時(shí)鐘晶振輸入端（程序中說(shuō)明一般用LFXTICLK表示）。59腳TA0，60腳TA1，61腳TA2，2腳A3，3腳A4，4腳A5，5腳A6，6腳A7的第二功能為8路的部12位ADC模擬電壓輸入端口。54腳TDO/TDI，55腳TDI/TCLK，56腳TMS，57腳TCK為JTAG接口（同時(shí)擁有仿真器和編程器的功能），用于下載程序并實(shí)現(xiàn)

27、硬件在線仿真。2.1.3 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊由MSP430f149最小系統(tǒng)組成，其中包括單片機(jī)，晶振電路和復(fù)位電路。單片機(jī) 圖2.2單片機(jī)硬件原理圖（2）晶振電路MSP430系列單片機(jī)時(shí)鐘模塊包括數(shù)控振蕩器(DCO)、高速晶體振蕩器和低速晶體振蕩器等3個(gè)時(shí)鐘源。這是為了解決系統(tǒng)的快速處理數(shù)據(jù)要求和低功耗要求的矛盾，通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)時(shí)鐘源或?yàn)闀r(shí)鐘設(shè)計(jì)各種不同工作模式，才能解決某些外圍部件實(shí)時(shí)應(yīng)用的時(shí)鐘要求，如低頻通信、LCD顯示、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。數(shù)字控制振蕩器DCO已經(jīng)集成在MSP430部，在系統(tǒng)中只需設(shè)計(jì)高速晶體振蕩器和低速晶體振蕩器兩部分電路。低速晶體振蕩器滿足了低功耗與使用32.7

28、68kHz晶振的要求。低速晶振振蕩器默認(rèn)工作在低頻模式，即32.768kHz，也可以通過(guò)外接450kHz8MHz的高速晶體振蕩器或瓷諧振器工作在高頻模式，在本電路中我們使用低頻模式，晶振外接2個(gè)15pF的電容經(jīng)過(guò)X3和X4連接到MCU。高速晶振也稱為第二振蕩器，它為MSP430F149工作在高頻模式時(shí)提供時(shí)鐘，最高可達(dá)8MHz。在系統(tǒng)中采用4MHz的晶體，外接2個(gè)20pF的電容經(jīng)過(guò)X1和X2連接到單片機(jī)。圖2.3晶振電路原理圖（3）復(fù)位電路單片機(jī)采用上電復(fù)位，復(fù)位端低電平有效。圖2.4 復(fù)位電路原理圖2.2 GPRS模塊介紹MG323模塊是華為推出的一款4頻段的GPRS模塊。工作頻段為GSM8

29、50/900/1800/1900MHz，電源電壓為3.3V4.8V，推薦電壓為3.8V。2.2.1 GPRS模塊B2B連接器接口MG323模塊對(duì)外接口形態(tài)為50pinB2B連接器，MG323模塊對(duì)外50pin B2B信號(hào)接口管腳順序和定義如下圖所示。圖2.5 B2B連接器接口順序和定義圖2.6 MG323模塊硬件電路圖2.2.2 MG323電源接口MG323模塊B2B接口的電源部分主要包含：供電電源VBAT接口，實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC備用電源VCOIN接口，對(duì)外電源輸出VIO接口 。表2-1 電源接口管腳定義管腳號(hào)信號(hào)名描述42、44、46、48、50VBAT供電電源電壓輸入管腳41、43、45、47

30、、49GND地35VCOIN實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)備用電源輸入管腳40VIO對(duì)外電源輸出管腳（1）VBAT接口MG323 模塊正常工作時(shí)需要通過(guò) VBAT 管腳來(lái)提供供電電源，供電電源電壓輸入圍為3.3V4.8V（典型值 3.8V）。50PIN B2B 連接器為外部供電電源輸入提供5個(gè)VBAT 管腳和5個(gè)GND管腳，MG323模塊在正常使用時(shí)，需保證全部管腳都得到有效使用。當(dāng) MG323模塊針對(duì)不同外部應(yīng)用時(shí)，需重點(diǎn)關(guān)注供電電源方面的設(shè)計(jì)。由于實(shí)際網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境的差異，當(dāng) MG323 模塊以最大功率發(fā)射時(shí)，電源供電的瞬時(shí)電流將有可能達(dá)到 2.0A 左右的瞬時(shí)峰值，屆時(shí)將會(huì)引起 VBAT 電壓的跌落，所

31、以應(yīng)確保 VBAT 在任何 情況下供電電源電壓的跌落不能低于 3.3V，否則可能會(huì)引起 MG323 模塊重啟等異常情況。對(duì)于外部供電電源，推薦使用電流輸出能力大于 2A 的 LDO 或開關(guān)電源，并且在模塊 的電源端口處并聯(lián)一個(gè) 2mF 以上的蓄能電容。對(duì)于蓄能電容，推薦使用 2.2mF 以上的 電解電容。此外，為了降低通路上阻抗對(duì)電壓跌落的影響，建議盡量縮短 VBAT 的走 線。（2）VCOIN接口VCOIN 是 MG323 模塊部實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC 備用電源輸入接口。當(dāng) VBAT 在位時(shí)，實(shí)時(shí) 時(shí)鐘 RTC 可以優(yōu)先通過(guò) VBAT 供電；當(dāng) VBAT 不在位時(shí)，VCOIN 為實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC

32、提 供備用電源輸入，此時(shí) MG323 模塊維持實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC 功能所需電流約為5uA。VCOIN 可以使用外部電池供電，推薦使用的電池電壓為3V；如果不使用電池，也可以外接電容，電容的容值大小決定了在 VBAT 不在位時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC 的持續(xù)時(shí)間。MG323 模塊支持對(duì)外部備用電池進(jìn)行充電，當(dāng) VBAT=3.8V 時(shí)，充電電流約為0.6mA(典型值)。（3）VIO接口VIO 接口可對(duì)外提供 2.8V 供電電壓，輸出電流為 10mA（典型值），可以用于外部電平 轉(zhuǎn)換或者其他應(yīng)用。當(dāng) MG323 模塊處于 SLEEP 模式下，VIO 處于開啟的低功耗狀態(tài)（500uA）；當(dāng)MG323 模塊在 P

33、ower Down 模式時(shí)，VIO 則處于關(guān)閉狀態(tài)。2.2.3 控制信號(hào)接口和開/關(guān)機(jī)時(shí)序MG323 模塊 B2B 接口的控制信號(hào)部分主要包括：開/關(guān)機(jī)（TERM_ON）接口，硬件復(fù)位（RESET）接口，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示（LED_SEATUS）接口。 表2-2 控制信號(hào)接口管腳定義管腳號(hào)信號(hào)名描述20TERM_ON開/關(guān)機(jī)控制管腳22RESET硬件復(fù)位管腳25LED_STATUS網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示管腳（1）輸入控制信號(hào)對(duì)于輸入控制信號(hào)接口部分，MG323 模塊主要實(shí)現(xiàn)開/關(guān)機(jī)控制和硬件復(fù)位功能。TERM_ON 管腳用于實(shí)現(xiàn)開/關(guān)機(jī)功能。當(dāng) TERM_ON 管腳拉低1s 后，即可開機(jī)；開 機(jī)后，如果再次將

34、 TERM_ON 管腳拉低1s，即可關(guān)機(jī)。RESET 管腳用于實(shí)現(xiàn)模塊硬件復(fù)位。當(dāng)模塊出現(xiàn)軟件死機(jī)的情況時(shí)，通過(guò)拉低 RESET管腳10ms 后，模塊進(jìn)行硬件復(fù)位。（2）輸出控制信號(hào)MG323 模塊提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示接口 LED_STATUS，通過(guò)該接口輸出的脈沖信號(hào) 來(lái)控制用戶接口板上的 LED 狀態(tài)指示燈，顯示網(wǎng)絡(luò)連接的狀態(tài)。LED 狀態(tài)指示燈閃爍的不同模式，代表了不同的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，管腳狀態(tài)如下表所示。表2-3 LED_STATUS管腳狀態(tài)指示說(shuō)明工作或網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)LED_STATUS 管腳輸出狀態(tài)睡眠模式持續(xù)低電平搜網(wǎng)狀態(tài)或無(wú)網(wǎng)絡(luò)時(shí)（含無(wú)SIM卡或未解PIN碼時(shí)）周期1s，高電平輸出0.1

35、s已注冊(cè)上2G網(wǎng)絡(luò)周期3s，高電平輸出0.1sGPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)周期0.125s，高電平輸出0.1s語(yǔ)音呼叫持續(xù)高電平在實(shí)際應(yīng)用中，LED_STATUS 管腳不能直接用于驅(qū)動(dòng) LED 狀態(tài)指示燈，需要配合三極 管使用，LED 燈的限流電阻選擇，請(qǐng)根據(jù) LED 的實(shí)際壓降和額定電流選擇合適的限流 電阻，驅(qū)動(dòng)示意電路如圖所示。圖2.7 MG323信號(hào)指示燈（3）開/關(guān)機(jī)時(shí)序MG323 模塊可以通過(guò)開/關(guān)機(jī)鍵 TERM_ON 進(jìn)行開機(jī)，開機(jī)后軟件會(huì)根據(jù)實(shí)際設(shè)置情 況上報(bào)相關(guān)信息。圖2.8 開機(jī)時(shí)序MG323 模塊支持硬件復(fù)位功能。當(dāng) MG323 模塊出現(xiàn)軟件死機(jī)的情況時(shí)，您可以通過(guò) RESET 信號(hào)控

36、制模塊實(shí)現(xiàn)硬件復(fù)位功能。當(dāng)硬件復(fù)位完成后，軟件開始開機(jī)流程，開 機(jī)后軟件會(huì)根據(jù)實(shí)際設(shè)置情況上報(bào)相關(guān)信息。圖2.9 關(guān)機(jī)時(shí)序2.2.4 UART接口MG323模塊對(duì)外提供一路異步RS-232 UART1(8線全串口)通信接口。UART1支持標(biāo)準(zhǔn)Modem握手信號(hào)控制方式，通過(guò)UART1接口與外界進(jìn)行串行通信和AT指令輸入。表2-4 UART接口定義管腳號(hào)信號(hào)名描述29UART1_RD模塊數(shù)據(jù)發(fā)送端33UART1_TD模塊數(shù)據(jù)接收端38UART1_RIN G模塊振鈴指示32UART1_DSR模塊數(shù)據(jù)設(shè)備就緒34UART1_RTS請(qǐng)求發(fā)送36UART1_DTR數(shù)據(jù)終端就緒28UART1_CTS模塊清

37、除發(fā)送24UART1_DCD模塊載波檢測(cè)2.2.5 SIM卡接口MG323 模塊提供了符合ISO7816-3標(biāo)準(zhǔn)的SIM卡接口，支持自動(dòng)檢測(cè)3.0V和1.8VSIM卡，SIM卡接口定義如下表所示。表2-5 SIM卡接口定義表管腳號(hào)信號(hào)名描述1SIM_CLKSIM 卡時(shí)鐘3VSIMSIM 卡電源5SIM_DATASIM 卡數(shù)據(jù)7SIM_RSTSIM 卡復(fù)位11GNDSIM 卡地MG323 模塊上沒(méi)有預(yù)留 SIM 卡座，而是通過(guò) 50pin 的 B2B 連接器將 SIM 卡相關(guān)信號(hào) 引到外部，由用戶自行在接口板上放置 SIM 卡座。SIM 卡接口硬件電路如下圖所示。圖2.10 SIM卡原理圖圖2.

38、11 SIM卡原理圖2.3 溫度傳感器簡(jiǎn)介在設(shè)計(jì)中，溫度采集模塊我使用的是美國(guó) DALLAS公司采用單總線技術(shù)生產(chǎn)的一種新型數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。DS18B20溫度芯片是一種集成芯片，能夠有效的減小外界的干擾，提高測(cè)量的精度，簡(jiǎn)化電路的結(jié)構(gòu)。使用集成芯片，已經(jīng)慢慢的成為設(shè)計(jì)電路的一種趨勢(shì)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用溫度芯片DS18B20，也正是順應(yīng)了這一趨勢(shì)。DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，其測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625C，其提供9位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入DS1820或從DS1820送出。因此從中央處理器到DS1820僅需連接一條線（和地），讀寫

39、和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè)DS1820有唯一的系列號(hào)，因此多個(gè)DS1820可以存在于同一條單線總線上，這樣占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。這就允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用圍包括HVAC環(huán)境控制、建筑物設(shè)備或機(jī)械的溫度檢測(cè)，以與過(guò)程監(jiān)視和控制中的溫度檢測(cè)。DS18B20支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度圍為-55+125C，在-10+85C圍,精度為0.5C?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。溫度芯片DS18B20轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度高，與微處理器的

40、接口簡(jiǎn)單，給硬件設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大的方便，能有效地降低成本，縮短開發(fā)周期。在本檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用外部電源供電測(cè)溫的工作方式，其中電阻R是上拉電阻，使得單線總線的空閑狀態(tài)是高電平。2.3.1 DS18B20管腳配置和部結(jié)構(gòu)圖2.12 DS18B20管腳圖引腳定義： (1)GND為電源地；(2)DQ為單數(shù)據(jù)總線，是數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；(3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 部結(jié)構(gòu)：圖2.13DS18B20部結(jié)構(gòu)圖（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4

41、8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（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不一樣，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。 圖2.14 DS18B20溫度值格式表這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；

42、如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。 例如+125的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625的數(shù)字輸出為FF6FH，-55的數(shù)字輸出為FC90H。2.3.2 DS18B20的工作原理DS18B20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18B20的部存儲(chǔ)器資源。18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是： （1）ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18

43、B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM。 （2）RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個(gè)字節(jié)RAM，每個(gè)字節(jié)為8位。第1、2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶第3個(gè)EEPROM的鏡像。第6、7、8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。EEP

44、ROM 非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。DS18B20的使用方法 （1）DS18B20的初始化。圖2.15 DS18B20的初始化時(shí)序圖1、先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。2、延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)）3、數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。4、延時(shí)750微秒（該時(shí)間的時(shí)間圍可以從480到960微秒）。5、數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。6、延時(shí)等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時(shí)間之產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來(lái)確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無(wú)限的進(jìn)行

45、等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。7、若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時(shí)間算起）最少要480微秒。8、將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。 （2）DS18B20的寫操作圖2.16 DS18B20的寫操作時(shí)序圖1、數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。2、延時(shí)確定的時(shí)間為15微秒。3、按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。4、延時(shí)時(shí)間為45微秒。5、將數(shù)據(jù)線拉到高電平。6、重復(fù)（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。7、最后將數(shù)據(jù)線拉高。（3）DS18B20的讀操作圖2.17 DS18B20的讀操作時(shí)序圖1

46、、將數(shù)據(jù)線拉高“1”。2、延時(shí)2微秒。3、將數(shù)據(jù)線拉低“0”。4、延時(shí)15微秒。5、將數(shù)據(jù)線拉高“1”。6、延時(shí)15微秒。7、讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。8、延時(shí)30微秒。2.3.3 DS18B20的硬件設(shè)計(jì)DS18B20在本系統(tǒng)中與發(fā)送端單片機(jī)的P1.4連接。如圖：圖2.18 DS18B20硬件原理圖2.4 顯示模塊2.4.1液晶驅(qū)動(dòng)芯片HT1621是128點(diǎn)存映象和多功能的LCD驅(qū)動(dòng)器HT1621的軟件配置特性使它適用于多種LCD應(yīng)用場(chǎng)合包括LCD模塊和顯示子系統(tǒng)用于連接主控制器和HT1621的管腳只有4或5條HT1621還有一個(gè)節(jié)電命令用于降低系統(tǒng)功耗。（1）特性：*工

47、作電壓2.45.2V*嵌256KHzRC振蕩器*可外接32KHz晶片或256KHz頻率源輸入*可選1/2或1/3偏壓和1/2、1/3或1/4的占空比*片時(shí)基頻率源*蜂鳴器可選擇兩種頻率*節(jié)電命令可用于減少功耗*嵌時(shí)基發(fā)生器和看門狗定時(shí)器WDT*時(shí)基或看門狗定時(shí)器溢出輸出*八個(gè)時(shí)基/看門狗定時(shí)器時(shí)鐘源*一個(gè)324的LCD驅(qū)動(dòng)器*一個(gè)嵌的324位顯示RAM存*四線串行接口*片LCD驅(qū)動(dòng)頻率源*軟件配置特征*數(shù)據(jù)模式和命令模式指令*三種數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式*提供VLCD管腳用于調(diào)整LCD操作電壓（2）HT1621b管腳圖2.19 HT1621B管腳圖圖2.20 HT1621B管腳說(shuō)明2.4.2 段式液晶顯示

48、器段式液晶算液晶的一種，他的驅(qū)動(dòng)分COM和SEG，采用的是交流驅(qū)動(dòng)，也可以說(shuō)每一位上的電壓是在正負(fù)電場(chǎng)之間不斷變化的，不能采用直流供電，否則會(huì)造成液晶老化壞死。段式LCD驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，耗電量小，在僅需要顯示數(shù)字的場(chǎng)合應(yīng)用較多，也用來(lái)在便攜式應(yīng)用的場(chǎng)合來(lái)代替數(shù)碼管，由于本設(shè)計(jì)只需顯示溫度，所以選用四位段式液晶屏BTL010作為顯示器。2.4.3 顯示模塊硬件電路設(shè)計(jì)圖2.21 顯示模塊硬件原理圖主芯片與HT1621B接口只需4條線。CS線用于初始化串行接口電路并終止主控芯片與HT1621B之間的通信，如果CS腳置為1主控器與HT1620B之間的通信先被禁止，然后初始化。在執(zhí)行模式命令或進(jìn)行模式切換時(shí)

49、需要一個(gè)高電平的脈沖初始化HT1620B的串行接口。DATA線是串行數(shù)據(jù)輸入/輸出線，讀寫的數(shù)據(jù)和執(zhí)行的命令都必須通過(guò)DATA線。RD線是讀時(shí)鐘輸入線，RAM中的數(shù)據(jù)在RD信號(hào)的下降沿輸出輸出的數(shù)據(jù)將會(huì)出現(xiàn)在DATA線上主控芯片應(yīng)當(dāng)在RD信號(hào)的上升沿和下一個(gè)下降沿之間讀取正確的數(shù)據(jù)。WR線是寫時(shí)鐘輸入，DATA線上的數(shù)據(jù)地址和命令都在WR信號(hào)的上升沿輸入液晶驅(qū)動(dòng)芯片。2.5 電源模塊2.5.1 單片機(jī)供電模塊LM1117系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計(jì)用于提供1A輸出電流且工作壓差可低至1V。在最大輸出電流時(shí)，LM1117器件的壓差保證最大不超過(guò)1.3V，并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降低。

50、LM1117的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到1.5%的誤差以，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。LM1117-3.3V管腳圖2.22 LM1117-3.3 管腳圖表2-6 LM1117-3.3管腳說(shuō)明管腳號(hào)管腳名稱功能1GND地2OUTPUT輸出電壓2INPUT輸入工作電壓LM1117-3.3V硬件電路設(shè)計(jì)圖2.23 LM1117-3.3 硬件原理圖2.5.2 GPRS供電模塊LM2596開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。固定輸出版本有3.3V、5V、12V，可調(diào)版本可以輸出小于37V的各種電壓

51、。該器件部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為150KHz，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器件只需4個(gè)外接元件，可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這更優(yōu)化了LM2596的使用，極簡(jiǎn)化了開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)。LM2596-ADJ管腳圖2.24 LM2596-ADJ 管腳圖表2-7 LM2596-ADJ管腳說(shuō)明管腳號(hào)管腳名稱功能1VIN輸入電壓2OUTPUT輸出電壓3GND地4FEEDBACK穩(wěn)壓取樣電壓輸入端5ON/OFF使能控制端LM2596-ADJ硬件電路設(shè)計(jì)圖2.25 LM2596-ADJ 硬件原理圖第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 溫度采集程序設(shè)計(jì)DS18B20是DALLA

52、S公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，其測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625C，其提供9位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入DS1820或從DS1820送出。因此從中央處理器到DS1820僅需連接一條線（和地），讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè)DS1820有唯一的系列號(hào)，因此多個(gè)DS1820可以存在于同一條單線總線上，這樣占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。這就允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用圍包括HVAC環(huán)境控制、建筑物設(shè)備或機(jī)械的溫度檢測(cè)，以與過(guò)程監(jiān)視和控制中的溫度檢測(cè)。DS18B20支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度

53、圍為-55+125C，在-10+85C圍,精度為0.5C?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。溫度芯片DS18B20轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度高，與微處理器的接口簡(jiǎn)單，給硬件設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大的方便，能有效地降低成本，縮短開發(fā)周期。溫度采集方面，首先初始化溫度傳感器，等待單片機(jī)的應(yīng)答，一旦單片機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖，便執(zhí)行跳過(guò)ROM匹配操作命令，就可以使用存操作命令，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，延時(shí)一段時(shí)間，等待溫度轉(zhuǎn)換完成。然后讀暫存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出，并轉(zhuǎn)為顯示碼，送到液晶顯示。溫度傳感器程序設(shè)計(jì)流程圖如下圖所示。圖3.1 溫度傳感器程序設(shè)計(jì)流程圖3.2

54、 GPRS模塊程序設(shè)計(jì)GPRS是分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（GeneralPacketRadioService)的簡(jiǎn)稱，它是GSM移動(dòng)用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是封包交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，它能夠充分利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)，可以使運(yùn)營(yíng)商在全國(guó)圍推出此項(xiàng)業(yè)務(wù)。采用信道捆綁(目前GPRS的設(shè)計(jì)可以在一個(gè)載頻或8個(gè)信道中實(shí)現(xiàn)捆綁)和增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率實(shí)現(xiàn)高速接入，理論上可提供高達(dá)ll5kbps的空中接口傳輸速率，下一代GPRS業(yè)務(wù)的速度可以達(dá)到84kbps。若干移動(dòng)用戶能夠同時(shí)共享一個(gè)無(wú)線信道，一個(gè)移動(dòng)用戶也可以使用多個(gè)無(wú)線信道。實(shí)際上發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包的用戶僅占很小一部分網(wǎng)絡(luò)資源，

55、并且網(wǎng)絡(luò)容量只有在實(shí)際傳輸時(shí)才被占用。為了實(shí)現(xiàn)GPRS，需要在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中引入3種新的邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)體：服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)和分組控制單元(PCU)。GSM是一種電路交換系統(tǒng)，而GPRS是一種分組交換系統(tǒng)。因此，GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。所以我們選擇使用GPRS業(yè)務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度傳輸。GPRS突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過(guò)增加相應(yīng)的功能實(shí)體和對(duì)現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來(lái)實(shí)現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對(duì)來(lái)說(shuō)并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。而且，因?yàn)椴辉傩枰F(xiàn)行

56、無(wú)線應(yīng)用所需要的中介轉(zhuǎn)換器，所以連接與傳輸都會(huì)更方便容易。如此，使用者既可聯(lián)機(jī)上網(wǎng)，參加視訊會(huì)議等互動(dòng)傳播，而且在同一個(gè)視訊網(wǎng)絡(luò)上(VRN)的使用者，甚至可以無(wú)需通過(guò)撥號(hào)上網(wǎng)，而持續(xù)與網(wǎng)絡(luò)連接。GPRS分組交換的通信方式在分組交換的通信方式中，數(shù)據(jù)被分成一定長(zhǎng)度的包(分組)，每個(gè)包的前面有一個(gè)分組頭(其中的地址標(biāo)志指明該分組發(fā)往何處)。數(shù)據(jù)傳送之前并不需要預(yù)先分配信道，建立連接。而是在每一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)中的信息（如目的地址），臨時(shí)尋找一個(gè)可用的信道資源將該數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去。在這種傳送方式中，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收方同信道之間沒(méi)有固定的占用關(guān)系，信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用GPRS技

57、術(shù)的特點(diǎn)1、高速數(shù)據(jù)傳輸速度10倍于GSM，更可滿足您的理想需求，還可以穩(wěn)定地傳送大容量的高質(zhì)量音頻與視頻文件，可謂不一般的巨大進(jìn)步。2、永遠(yuǎn)在線由于建立新的連接幾乎無(wú)需任何時(shí)間(即無(wú)需為每次數(shù)據(jù)的訪問(wèn)建立呼叫連接)，因此您可隨時(shí)都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。舉個(gè)例子，若無(wú)GPRS的支持，當(dāng)您正在網(wǎng)上漫游，而此時(shí)恰有接入，大部分情況下您不得不斷線后接通來(lái)電，通話完畢后重新?lián)芴?hào)上網(wǎng)。這對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，的確是件非常令人惱火的事。而有了GPRS，您就能輕而易舉地解決這個(gè)沖突。3、僅按照數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)GPRS用戶的計(jì)費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)，體現(xiàn)了“得到多少、支付多少”的原則。GPRS用戶的連接時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)

58、，卻只需支付相對(duì)低廉的連接費(fèi)用。4、GPRS采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個(gè)用戶共享某些固定的信道資源。如果把空中接口上的TDMA幀的8個(gè)時(shí)隙都用來(lái)傳送數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)164kb/8。GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用，也可以被GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用。當(dāng)然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為GPRS專用信道。要實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)，需要在傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)中引入新的網(wǎng)絡(luò)接口和通信協(xié)議。目前GPRS網(wǎng)絡(luò)引入GSN（GPRSSupportingNode）節(jié)點(diǎn)。移動(dòng)臺(tái)則必須是GPRS移動(dòng)臺(tái)或GPRS/GSM雙模移動(dòng)臺(tái)。GPRS技術(shù)將通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。G

59、PRS基站與SGSN設(shè)備之間的連接一般通過(guò)幀中繼連接，GGSN與SGSN設(shè)備之間通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)連接。GGSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)和路由器。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的INTERNET或X.25網(wǎng)絡(luò)。GGSN可以由具有網(wǎng)絡(luò)地址翻譯功能的路由器承擔(dān)部IP地址與外部網(wǎng)絡(luò)IP地址的轉(zhuǎn)換。用戶可以訪問(wèn)GPRS部的網(wǎng)絡(luò)，也可以通過(guò)APN訪問(wèn)外部的INTERNET。如果用戶的IP地址是運(yùn)營(yíng)商分配的公有地址，則GGSN不參與用戶的論證和鑒權(quán)過(guò)程。用戶可以通過(guò)GGSN透明地接入到GPRS部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這種方式稱為透明方式。非透明方式主要是用戶通

60、過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)接入到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或ISP的情形。用戶MS的IP地址是由企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或ISP分配的私有地址，用戶訪問(wèn)該企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或ISP時(shí),GGSN需要企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或ISP中的專用服務(wù)器對(duì)該用戶進(jìn)行鑒權(quán)或論證。在標(biāo)識(shí)GPRS設(shè)備中，如手機(jī)MS的標(biāo)識(shí)除了在GSM中使用IMSI，MSISDN等外，還需要分配IP地址。網(wǎng)元設(shè)備SGSN，GGSN的標(biāo)識(shí)既有7號(hào)信令地址，又有數(shù)據(jù)GGSN的IP地址，網(wǎng)元設(shè)備之間的通信采用IP地址，而網(wǎng)元設(shè)備與MSC、HLR等實(shí)體的通信采用信令地址。在GPRS系統(tǒng)中，有一個(gè)重要的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄信息，即用戶PDP上下文（分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文），用于管理從手機(jī)MS到網(wǎng)關(guān)GGSN與到ISP之間的數(shù)據(jù)