GPRS远程无线温度采集系统设计方案

PAGEGＰＲS远程无线温度采集系统设计攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要Ⅰ摘要随着通信事业的不断进展，移动通信应用领域的不断扩大，移动终端的设计也逐渐倍受关注。如今随着无线网络的掩盖范围的不断扩大和完善，基于远程的温度采集掌握系统在各行各业中大量应用。然而,处理分布在各处的数据传输问题始终是建立远程无线采集系统的难点。且现在世面上的远程掌握系统，系统繁琐,费用较高，影响了设备的性价比。就此现状,我针对温度监测点分散,数据传输上进行了深化讨论，提出一套电路简洁，功能完善的方案，为远程无线温度采集供应了崭新方式.本系统主要由DＳ18Ｂ20单总线温度传感器、GＰＲＳ传输模块ＥM31０和AT８9S5２微掌握器组成,具有无线传输网络的特征。通过使用GPＲS实现对远程温度数据的采集、模拟对远程设备的掌握,实现了对远程温度的实时采集，同时可通过网络对远程设备实现牢靠掌握。可便利实现对各种现场温度进行远程监控和管理。具有适应性强、传输速度快、牢靠性高、无局限性等特点。关键词ＧPＲS，无线，温度，数据采集,系统攀枝花学院本科毕业设计（论文）ABSTRACTⅡABSTRＡCTWitｈｔheｃoｎtinｕoｕｓdeveｌopmｅｎtoｆｃommunicatｉon，ｍｏｂileappｌicａtiondomａiｎｅxpandｓuncｅaｓingｌy;ｔｈemｏbｉleｔerminａｌdｅｓignisaｌsogｒadｕaｌlycoｎcerｎed。Nowdaｙｓ，astｈeｗirｅｌesｓnｅtwｏrkcoveragｅofexpandｉｎgａｎｄｐerfeｃting，bａｓeｄontｈｅｗirelｅｓｓｎeｔwoｒkofrｅmｏtecoｎtroｌｉniｎdusｔrialａpplicatｉonoｆagriｃｕlｔuraｌｉｎduｓtryetc.AｃcｏｒdingtotｈeｒｅcｅntGSＭ／ＧＰRSnｅｔｗorｋsｔeｃhnoloｇymaturｅｓ，ｔｈepaｐerｐｒｏposesadｅｓignGPRSwireleｓsrｅｍｏtetemｐeｒaturegaｔｈｅrｉngｓystem。ThiｓsysｔeｍｍaｉnlycomposedbｙtheｔemｐerａtｕrｅsｅｎsorDS１8B20,GPRＳtrａnｓｍisｓｉoｎｍoｄulｅEM3１0ａndAT８９S52mｉｃrｏcｏntroｌler．Ｉthａsthｅchaｒａctｅｒistiｃｓofwirelesstransmisｓionnetworｋ．ＴhｒouｇhthｅｕseｏｆGPRSreｍoｔｅtｅmpeｒatｕredatacollectｉoｎ,thesimｕlａtｉｏnofｔｈeremoｔecoｎｔrｏｌoftheｅquiｐmｅnt，rｅalizetｈｅrｅmｏteｒeal—timedataａｃquｉsitｉｏｎ，ａndｔheｔeｍperａtｕreｃａnberealｉzeｄthroughａnｅtwｏｒｋｏfｒeｍｏteconｔrolｄevｉｃｅ。Iｔｃaｎｒealｉｚeｖariｏussiｔｅｆorconｖenienｔforreｍoｔemonｉtｏｒingａndmanａgｅmentoftｅｍperatuｒe。Ａtthesａｍｅｔiｍe,theａｄａptaｂiｌｉty，ｔransmｉssiｏnspeeｄ，hiｇhｒelｉaｂilitｙ,wiｔhouｔlimitation,etc。ＫeｙwｏｒdsGPRＳ，Wiｒelesｓ，Temｐeｒaｔｕｒｅ，Ｄａｔaacqｕisitｉｏn,Sysｔｅm攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录Ⅲ攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录目录TOC＼o"1—3"＼h\ｚ\uHＹPＥRＬINK2单片机概述 PAGＥＲEF_Tｏｃ2637１32３3\ｈ4ＨＹＰERLINK\l＂_Toc２6３７1３234"2。1ＡＴ89S５2的主要性能 PAGEREF_Ｔｏc2６3７1３2３4\h4HYＰＥRＬINK\l＂_Toc2６３713235＂2．2AT89S５2的功能特性描述ﻩPＡGEREF_Toc263713２35\h４HＹＰERLIＮK\ｌ"＿Ｔoc2６３7132３6”2。３AT89Ｓ5２的管脚排列及引脚功能ﻩPAＧEREＦ_Tｏｃ26３713２36＼h4ＨＹPＥＲＬINＫ＼l”＿Ｔｏc263713２37"2.4ＡＴ８9S52的内部结构框图ﻩPＡGEＲＥＦ_Toc2６３７13２３7\h7HYＰERLＩNK\l"_Ｔｏc2637１3238＂３ＧＰRS技术 ＰAＧEＲEF＿Tｏｃ2６37132３8＼h９HＹPERＬINK\l”_Toc２６371３２39"3．1ＧＰＲS简介ﻩPＡGＥRＥＦ_Ｔoｃ２6３71３239\h9HYＰERＬＩNＫ＼l"_Tｏｃ２63７１324０＂3。2GPＲS分组交换通信技术ﻩPAGＥRＥF_Toｃ2637１3240＼ｈ9ＨYPＥＲLINK＼l”_Ｔoｃ26３713２4１＂3．３GＰRS的特点ﻩPAＧERＥF＿Toc2６37１３241\h９HYＰＥRLＩＮＫ\l”_Toc2６3713２42"３.3．１应用上的特点ﻩＰAGＥREF_Toc２63713242\h9ＨYPERＬIＮK３．3.3GPRS与GSＭ比较中表现出的特点ﻩＰAGERＥＦ＿Toc２63713244\h１0HYＰＥＲLＩNK3.3。４ＧＰＲＳ服务特点对应的范围ﻩPAGＥＲEF_Toc26３7１３2４5＼h10ＨYＰERＬＩＮK＼l"_Toｃ26３713246＂3。4ＧPＲS连接Intｅrneｔ的原理ﻩPAGEREＦ＿Toc２６３71３246＼ｈ1１HYPEＲLＩNＫ\l"＿Ｔoc２6３７１3247”3.５ＧPRＳ的进展及应用ﻩPAＧEREF_Ｔｏc263713247\ｈ１2ＨYPEＲLINK＼ｌ＂_Toc2637１32４8”3．５。1ＧＰRＳ的进展 PAGＥREF_Toc2６37１3248\h12HYPERＬＩＮＫ\l＂_Tｏｃ２６３７1３2４9"3．5。2ＧPＲS的应用ﻩＰＡGEREF＿Ｔoｃ２6３７1３249\ｈ1２HYＰERLＩＮK\l”_Toｃ26371３250"4ＥM３1０ＧＳＭ/GＰRＳ无线模块介绍ﻩPＡＧEＲEF_Ｔｏc２63７１325０\h14ＨＹＰEＲＬINK＼l"_Toc2６3７132５１＂４.1EM310模块特性介绍ﻩPAGERＥF_Toｃ2637１32５1\h１４ＨYPERLＩＮＫ4.3EM３1０GPRS模块应用框图ﻩＰＡGEREＦ_Ｔoc2637132５5\ｈ17HYＰERLＩNK\ｌ＂＿Ｔｏc２6３713256”４.4EＭ31０GPＲＳ模块的天线接口 ＰＡGEREＦ_Toc2６3７1３２５6＼ｈ１８HＹPERLＩＮK＼l"_Ｔoc26371３2５7”４．4．１天线接口ESD防护 PAＧＥREF_Toc2637１３2５7\h18HYＰERＬＩNＫ\ｌ”_Toc2６3713258＂5温度检测ﻩPAGERＥF_Ｔoc26３７1３258＼h２０HYＰＥRＬＩNＫ\l＂＿Toc２６３71３2５9＂5。１温度检测仪的分类ﻩＰＡGEＲEＦ_Ｔｏc263713259\h20ＨYPＥRLＩＮＫ＼ｌ”_Ｔoc2６3713２６0＂5。1。1利用物体热胀冷缩原理制成的温度计ﻩPAGＥREF＿Toc263７13260\h２0HＹＰERLＩNK＼ｌ"_Ｔoｃ２6３7132６１”５。１.2利用热电效应技术制成的温度检测元件ﻩＰAGＥRＥＦ_Ｔoｃ2６3713２61\ｈ２0HYPERＬINK\l”_Ｔｏc26371326２”5。1．３正在讨论的温度检测技术ﻩPAGERＥＦ_Tｏｃ２6371３26２\h20ＨYPERLIＮK\l"_Toc26３71３263＂5．2DS18B20的概述 ＰAGＥＲＥF_Toc２6３713263＼h２１ＨYＰＥＲLINＫ＼l"_Toc２637１32６４”５。2.１ＤS１８Ｂ20一般说明及特点概述ﻩPAGEREF＿Toc2６３７1３264\h21HＹＰERLINK\l”＿Ｔoｃ２６3713265"５．2.2ＤSl8B２0的外部管脚及特点ﻩPAGＥＲEF＿Toｃ263７132６5＼ｈ22HYPＥRLIＮK５.２.４ＤS18Ｂ２0的内存结构 ＰAＧEREF＿Toｃ26371３２67\h22ＨYPEＲLINK\ｌ＂_Ｔoｃ２63７1３268"5。3DS18Ｂ20的测温功能ﻩＰAGＥRＥＦ_Tｏc2６3７１326８＼ｈ22HＹＰEＲLINK\ｌ"_Ｔoc263７１３２69＂5．3。1初始化ﻩＰＡGEREＦ_Toc2637１3269＼h23HYPＥRLＩNＫ\ｌ"_Ｔoc26３７１３270”5．３。2ROM操作品令ﻩPAGEＲEＦ_Toc２６３７1３2７0\h２3HＹＰＥRLＩＮK\l”_Toｃ26３7１3２71”5.3。3存储器操作命令ﻩ２６３7１327１＼h23ＨＹPEＲLＩNＫ＼l＂＿Toc2６3７１３272＂6系统硬件方案设计ﻩＰＡGEREF_Toc2６37１３２72\h2４HＹPＥＲLINK\l＂_Ｔoc26３７13273”6。1硬件系统组成ﻩＰAＧＥREＦ_Ｔｏc26３7１３273\h2４ＨYPERLINK\ｌ＂＿Toｃ263713274"６.2单片机掌握系统 ＰAＧＥRＥF_Toｃ26３７１327４\h2５HYPＥRＬINK\l＂＿Toc２6371３27５＂６。3温度检测模块ﻩPＡGEREF_Ｔoc26３71３27５\h２５HYＰＥＲＬINＫ6.4GPRS模块ﻩPAGＥREＦ_Toc26371３276\h26HＹPERLINK＼l＂_Tｏｃ2637132７7＂６．4.1串口通讯协议ﻩPAＧERＥF_Toｃ263713277\h２6ＨYＰＥRLINＫ＼l＂_Toc2６３7１3278”6.４．2EM31０ＧＰRS模块与单片机的接口电路ﻩPＡGEＲEF_Toc２637１３２78\h２6HYPＥRLINK\l”_Toｃ２６37１３27９”6.4.3EM310网络状态接口ﻩPＡGEREF＿Tｏc２63713279＼ｈ27HYPＥRLINK\l＂_Toｃ2６37１32８0＂6.4。４EＭ31０与单片机连接总电路ﻩＰAGEREF_Toc2６3７１3280\h２７HYPERＬINK\ｌ"＿Toｃ２6371328１”6。5SIM卡接口模块 PAGEREF_Tｏｃ２637１３281＼ｈ２8HYPEＲLＩNK\l＂_Toc263７13282"６.６串口扩展及连接模块ﻩPAGERＥＦ_Tｏc2637１３２8２＼h29HYPEＲLINＫ＼ｌ"_Ｔｏc26３71３２83”6.6．１串口扩展电路ﻩPAＧEREＦ＿Tｏc２63７13２8３\h29HYPEＲLINK6.６.2MAX2３2电路部分 ＰAＧEREF_Toc26３71328４\h30HＹPEＲＬＩNK\ｌ＂＿Ｔoc２63７1３２8５”6。7电源模块ﻩPＡＧEREF_Toc2６３７1３２85\h30ＨYPERＬＩNK\l"_Toc2637132８6"7系统软件设计ﻩPAGEREF_Ｔoｃ263７１３286＼h31HYPEＲLＩNK7。2软件设计中涉及到的主要ＡT命令ﻩＰAGＥＲEF_Tｏc２６37１３2８８\h３3HYPERＬINＫ\l”＿Toc263７１32８9”７。3部分模块程序代码ﻩPAＧＥRＥＦ＿Toc26３７１32８９\h３4ＨYＰERLINK＼l”_Ｔｏｃ２6３7１3290"7.３．1其程序主函数为:ﻩPAGEＲＥF_Toc2６3713２９0\h34HYPＥRＬINＫ＼l＂＿Ｔｏc263７132９１"7．3。2ＡT命令反馈函数为：ﻩＰAGEＲEＦ_Ｔoc２6３7１3291＼ｈ3６ＨYPＥRＬＩNＫ\ｌ"_Toc2６371３292”7。4上位机程序及仿真界面 ＰAGEＲEF_Toc263713292\ｈ36HYＰEＲＬINＫ＼l”_Ｔｏc2６３7１3293＂７．4。1Labvieｗ简介ﻩPＡGＥRＥＦ_Toc２63713２93\ｈ3６HＹＰEＲLＩＮＫ\l”_Toｃ２６3713294＂7.4.２Ｌabviｅｗ软件程序ﻩＰAGEＲＥF＿Toc263713２９４\h37HＹPERＬＩNK\l”_Toｃ26３71３295＂结论ﻩＰＡGＥＲEF_Ｔoｃ26３７１32９5\h3８ＨYPEＲLINＫ\ｌ＂_Ｔoc２6371329６"参考文献ﻩPAGEＲEF_Ｔoc26３7132９6\h39HYPERＬINK＼ｌ”_Ｔoc26371３２97＂附录A：程序代码ﻩＰAGEＲＥF_Toｃ2６３713２9７\h40HYPＥRLＩNＫ\ｌ"_Toc2６3７132９８"附录Ｂ：硬件总体电路图ﻩPＡGEREF_Toc2637１３298\h47HYPERLINK\ｌ＂_Toc２6３7132９9＂附录Ｃ：显示界面ﻩPAGERＥF＿Toc26３7132９9\h48ＨＹPERLＩNＫ＼l＂_Toc263７1330０"致谢ﻩＰＡGEREＦ_Toc26３７1330０\h4９攀枝花学院本科毕业设计（论文）1绪论-PAGE3-１绪论以往的温度采集大多采纳Ａ／D转化处理,传输系统都是以有线的或近距离无线为主，一旦距离比较远或是地理条件比较偏僻、环境比较恶劣的地方将无法实现数据的有效采集和传输,这些模式也无法满意飞快部署、灵敏监控的现代监控管理的要求。随着数字温度传感器、数传模块和ＧPRS技术的日趋成熟,通讯网络的日益完善，提出一种基于5l单片机、ＤＳI８Ｂ20单总线温度传感器、GＰＲＳ无线移动网络实现远程温度采集和传输的网络，分析系统终端软硬件的实现,为远程无线数据采集和传输供应参考。1。1课题背景近年来随着科学技术的进步，格外是冶金，化学工业的飞速进展及原子能，火箭超导等新技术的进展,对温度计量提出了越来越高的要求，各工业发达国家的计量机构，有关企业都把测量温度技术当着重要的讨论课题.温度是工农业、医学、科研、国防工业等部门极为重要的一个参数。温度测量点一般占生产流程全部测量点的一半左右。故国外一些计量机构会重视流程中一般情况下的测温技术。目前测温技术的进展趋势一方面是改进探测元件的结构,另一方面是使二次仪表在的准时完善化,格外是探测元件的微型化，改进其动态特性,提高二次仪表的灵敏度及牢靠性及测量值的数字化。GPＲＳ是通用分组无线业务(ＧenerａｌＰａｃｋetRadiｏServicｅ）的英文简称，是在现有的ＧSM系统上进展出来的一种新的分组数据承载业务。GＰRＳ与现有的ＧＳＭ语音系统最根本的区分是,GSM是一种电路交换系统，而GＰRS是一种分组交换系统.因此，GPRS格外适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输.这一特点正适合大多数移动互联的应用.SMS（ＳｈｏrtＭｅｓsagｅServiｃe)短信息服务是GSM（GlobalSystｅmfｏrＭobileCommunｉcation）系统中供应的一种ＧSM终端(手机)之间,通过服务中心（ＳerviceCenｔer)进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。短信息服务作为ＧSＭ网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视,基于这种业务的各种应用也蓬勃进展起来。以GSM网络作为数据无线传输网络，可以开发出多种前景极其乐观的各类应用，如无线数据的双向传送、无线远程检测和掌握等。典型的应用有：变电站、电表、水塔、水库或环保监测点等监测数据的无线传输和无线自动警报；远程无线掌握高压线路断电器、加热系统、防洪拦阻系统或其它机电系统的启动和关闭；车队交通管理和掌握指挥系统;掌握和监测香烟、食品和饮料自动售货机的运行状态和存货水公平。相对原来的GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式,GＰRS的分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点.故本设计将使用ＧＰRS实现远程设备的采集和监控。1.２国内外讨论现状就ＧPRS／GSM的应用而言，其实我们应用最广的是在我们离不开的手机上。现在手机上网已经再一般不过的事情了３G业务更是进展的如火如荼。但仅仅在商业上的应用是不能够展现他的优势的。在工业上随着工业技术的不断进展在ＧＰRS/ＧSＭ的技术牢靠性得到了不断的提升.这为远程掌握的牢靠性供应了保证.目前从ＧSM到ＧPＲS技术进展最好的国外公司是西门子公司的产品。从最开头的TＣ35i、ＭC３５i、ＭC39i到现在的ＭC3７i、MＣ5２i、MＣ5５技术和功能都不断的得到提升。但就价格而言还是相对比较贵。此外国内的华为公司的一些产品比如ＥM310模块、EＭ７７0W模块、EM200、GTM９00－Ｃ等销量也比较的大.由于大多数的GPRS／GSM产品都支持AT标准指令，所以大多产品都可以很好的兼容。但由于生产技术的不同,各厂家的产品的性能各不相同。且GSM网络是一种电路交换系统，而GＰRS网络是一种分组交换系统。因此,GＰＲS格外适用于间断的、突发性的或频繁的数据传输。介于以上理由及系统的牢靠性，本设计主要使用GPRS网络来实现远程无线温度的采集和对其掌握.1.３本课题讨论意义采纳有线温度采集,不但在组建采集系统时布线比较麻烦，而且数据传输距离比较近,组建系统的成本相对较高。而无线温度采集系统的组建省去了数据传输时的布线,而且数据传输距离可以很远,牢靠性高.所以无线温度采集系统与有线温度采集系统相比,具有很大的优势。由于目前基于ＧPRＳ/GＳＭ的远程数据的掌握有很多是用在条件不便利的场所,比如说用于气象监测的偏远场所,用于远距离的数据采集传输，所以需要对整个设计的功耗进行掌握。通过对这个项目的讨论,我将在电子产品的功耗掌握上和ＧＰＲS技术有所学习。同时在程序的系统学习上有更深刻的理解。同时由于本设计的设计场所为工厂应用故采纳了工业标准协议ＭＯDBUＳ。对工业组态掌握过程有了比较深刻的学习。在本设计的完成过程中我不仅仅为以后的此类设计打下了一个良好的基础更是在过程中学习到了不少的相关知识。１．4系统组成本设计的整个系统通过数字温度传感器采集工作现场温度,将数字信号传给单片机,并由ＬEＤ现场显示温度，单片机将处理过的数据信息通过GＰRＳ模块操作,连接到ＧＰＲＳ网络,将数据由ＧPRS网络上传到Iｎtｅｒｎｅｔ网络，在服务器端由Ｌａbｖｉｅｗ编写的上位机程序通过使用Ｒｕn—TiｍｅEｎgiｎe控件来对数据进行处理,显示。实现数据的双向传输。并具有超温报警功能。其系统框图如图1．1所示。图１。１系统组成框图攀枝花学院本科毕业设计（论文）2单片机概述-PAGE49-2单片机概述AＴ8９Ｓ52作为一般5１单片机已与广泛应用于各种产品中,其接口简洁,便利使用，且功能强大，因此本系统采纳AＴ８９S52单片机作为主掌握芯片。2。1AT89S5２的主要性能①8Ｋ字节在系统可编程Fｌash存储器②1000次擦写周期③三级加密程序存储器④32个可编程Ｉ/Ｏ口线⑤三个１６位定时器/计数器⑥八个中断源⑦全双工UART串行通道⑧掉电后中断可唤醒⑨看门狗定时器⑩双数据指针，掉电标识符2．2AT89Ｓ５２的功能特性描述AＴ89S５2是一种低功耗、高性能ＣMOS8位微掌握器,具有8Ｋ在系统可编程Ｆｌａｓh存储器。使用Ａtｍel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业８0C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flａsh允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵活的8位ＣＰU和在系统可编程Fｌaｓｈ,使得AT89S５２为众多嵌入式掌握应用系统供应高灵敏、超有效的解决方案。AＴ89S５2具有以下标准功能：８k字节Ｆｌash，2５6字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，２个数据指针，三个16位定时器/计数器,一个6向量２级中断结构，全双工串行口，片内晶振准时钟电路。另外，ＡT8９Ｓ５2可降至0Hz静态规律操作,支持２种软件可选择节电模式。空闲模式下,ＣPU停止工作,允许RＡM、定时器／计数器、串口、中断连续工作。掉电保护方式下,ＲAM内容被保存，振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止.2．3ＡT89S５２的管脚排列及引脚功能①ＶCＣ:供电电压②GND：接地③Ｐ０口:P０口是一个8位漏极开路的双向Ｉ/O口。作为输出口，每位能驱动８个ＴTＬ规律电平。对P0端口写“1"时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，Ｐ0口也被作为低8位地址／数据复用。在这种模式下，Ｐ0具有内部上拉电阻。在fｌasｈ编程时，P０口也用来接收指令字节;在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。④P１口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL规律电平。对P1端口写“1"时，内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘由，将输出电流(ＩIL)。此外,P1.０和P１.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（Ｐ1．0/Ｔ2)和时器／计数器2的触发输入(P1.１／T2EＸ），简略如表2.1所示。在flａsｈ编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。表2.１P１口特殊功能表引脚号其次功能Ｐ1.0T2（定时器/计数器Ｔ2的外部计数输入)，时钟输出P1．1T2ＥＸ（定时器/计数器Ｔ2的捕获/重载触发信号和方向掌握)P１.5ＭＯSI（在系统编程用）P1.６MＩSO(在系统编程用)P1。７SCK（在系统编程用)⑤P2口：P２口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I／O口,Ｐ2输出缓冲器能驱动4个TTL规律电平。对P2端口写“１"时,内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘由，将输出电流(ＩIL).在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，Ｐ２口送出高八位地址。在这种应用中,Ｐ2口使用很强的内部上拉发送１.在使用8位地址访问外部数据存储器时，Ｐ２口输出P2锁存器的内容。在fｌａsh编程和校验时,P2口也接收高８位地址字节和一些掌握信号。⑥P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/Ｏ口,ｐ２输出缓冲器能驱动４个ＴＴL规律电平。对P3端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用.作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘由，将输出电流（IIL).P3口亦作为ＡT８9S5２特殊功能（其次功能）使用，如下表所示。在ｆｌasｈ编程和校验时，P3口也接收一些掌握信号。P3口也可作为ＡＴ89S5２的一些特殊功能口，如表2.2所示.表２．2P3口特殊功能表引脚号其次功能P3。0ＲXＤ(串行输入口)Ｐ3．1ＴＸD(串行输出口）P3.２（外部中断0）P3.3(外部中断１)P３．４Ｔ0(记时器０外部输入）P３．5Ｔ１(记时器1外部输入)Ｐ3。６(外部数据存储器写选通）Ｐ3.7(外部数据存储器读选通）Ｐ３口同时为闪烁编程和编程校验接收一些掌握信号。⑦RST：复位输入。晶振工作时,RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位.看门狗计时完成后,ＲST脚输出96个晶振周期的高电平.特殊寄存器AUXR（地址8EH)的DＩSRTO位可以使此功能无效。ＤISRTO默认状态下,复位高电平有效。⑧：地址锁存掌握信号(AＬＥ)是访问外部程序存储器时,锁存低８位地址的输出脉冲。在ｆlaｓh编程时，此引脚（ＰROG)也用作编程输入脉冲。在一般情况下,ＡLE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲,也可作为外部定时器或时钟使用.然而，格外强调，在每次访问外部数据存储器时，ＡＬＥ脉冲将会跳过。如果需要,通过将地址为８EＨ的SFＲ的第0位置“1”,ALE操作将无效。这一位置“１"，ALE仅在执行MＯVX或ＭＯVＣ指令时有效。否则，AＬＥ将被微弱拉高。这个ALE使能标志位(地址为8EＨ的ＳFR的第0位)的设置对微掌握器处于外部执行模式下无效。⑨：外部程序存储器选通信号(ＰＳEＮ)是外部程序存储器选通信号.当AT8９Ｓ５2从外部程序存储器执行外部代码时,PSEN在每个机器周期被激活两次,而在访问外部数据存储器时,ＰSＥＮ将不被激活。⑩:访问外部程序存储器掌握信号。为使能从0０0０H到FＦFＦＨ的外部程序存储器读取指令,ＥA必须接GND。为了执行内部程序指令，ＥA应该接VCC.在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。⑪XTAＬ1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。⑫XTAL２:振荡器反相放大器的输出端。简略引脚功能图如图2．1所示。图2.1AT89Ｓ52的引脚功能图2。4AＴ89S５2的内部结构框图①AT8９S5２单片机由运算器和掌握器组成的微处理器、片内存储器RAM/ROＭ、Ｐ０—P3组成的Ｉ／O端口以及各种存储器组成的特殊功能寄存器ＳFR和串行接口、定时/计数器、中断系统、振荡器构成.如图2.2所示。图2。2AT８9Ｓ５2的内部结构框图②本系统设计所涉及到的AT89S5２最小系统,仅有芯片，晶振,和复位键组成。外接5V的电源电路。如图２。３所示。图２.389S52最小应用系统攀枝花学院本科毕业设计（论文）3GPRS技术3GPRS技术３。１GPＲＳ简介ＧPＲＳ是分组无线服务技术(ＧeｎeralＰａｃketRａｄiｏＳｅrｖice）的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务.GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是封包交换数据的标准技术,它能够充分利用现有的GSM网,可以使运营商在全国范围内推出此项业务。采纳信道捆绑（目前GＰRS的设计可以在一个载频或8个信道中实现捆绑）和增强数据速率实现高速接入,理论上可供应高达ll5kｂｐs的空中接口传输速率，下一代ＧPＲＳ业务的速度可以达到８4kｂpｓ。若干移动用户能够同时共享一个无线信道，一个移动用户也可以使用多个无线信道。实际上发送或接收数据包的用户仅占很小一部分网络资源，并且网络容量只有在实际传输时才被占用。为了实现GPRＳ,需要在现有的GＳM网络中引入3种新的规律网络实体：服务GPＲＳ支持节点（SGＳN）、网关GＰRS支持节点（ＧGSN)和分组掌握单元（PCＵ）。ＧＳM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统.因此,GＰRS格外适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。所以我们选择使用ＧPRS业务来实现远程温度传输。3。2GＰRS分组交换通信技术GPRS突破了ＧSM网只能供应电路交换的思维方式,只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大,但得到的用户数据速率却相当可观。而且，由于不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更便利容易。如此，使用者既可联机上网，参加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上（VＲN)的使用者,甚至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。ＧＰＲS分组交换的通信方式在分组交换的通信方式中,数据被分成肯定长度的包(分组）,每个包的前面有一个分组头(其中的地址标志指明该分组发往何处）。数据传送之前并不需要预先安排信道，建立连接。而是在每一个数据包到达时,依据数据包头中的信息(如目的地址），临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去.在这种传送方式中,数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系,信道资源可以看作是由全部的用户共享使用。３.3GPＲS的特点3。3.1应用上的特点目前，用手机上网还显得有些不尽人意。因此,全面的解决方法GPＲＳ也就这样应运而生了，这项全新技术可以令您在任何时间、任何地点都能快速便利地实现连接，同时费用又很合理。简洁地说：速度上去了,内容丰富了，应用增加了，而费用却更加合理。①高速数据传输速度10倍于GSM，更可满意您的抱负需求，还可以稳定地传送大容量的高质量音频与视频文件，可谓不一般的巨大进步.②永久在线由于建立新的连接几乎无需任何时间（即无需为每次数据的访问建立呼叫连接)，因此您可随时都与网络保持联系.举个例子，若无GPRS的支持,当您正在网上漫游，而此时恰有电话接入,大部分情况下您不得不断线后接通来电，通话完毕后重新拨号上网。这对大多数人来说,的确是件格外令人恼火的事.而有了GPＲＳ，您就能轻而易举地解决这个冲突。③仅依据数据流量计费GPRS用户的计费以通信的数据量为主要依据，体现了“得到多少、支付多少"的原则。GＰRS用户的连接时间可能长达数小时，却只需支付相对低廉的连接费用。④GPRS采纳分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源.如果把空中接口上的TDＭＡ帧的8个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164ｋb/８.GSＭ空中接口的信道资源既可以被话音占用,也可以被GＰRＳ数据业务占用.当然在信道充足的条件下，可以把一些信道定义为GＰRＳ专用信道。要实现GPRS网络，需要在传统的GＳＭ网络中引入新的网络接口和通信协议。目前GＰRS网络引入GＳN（GPRＳSuｐｐortiｎgNoｄe）节点。移动台则必须是GPRＳ移动台或GＰRS/ＧSM双模移动台。3.3.２技术上的特点数据实现分组发送和接收,按流量计费;５6—１1５Kbpｓ的传输速度。3。3．3GＰRS与GSM比较中表现出的特点相对于ＧSM的9.6kｂpｓ的访问速度而言，GＰＲS拥有171.2ｋbpｓ的访问速度；在连接建立时间方面，GＳＭ需要１0－30秒，而GＰＲＳ只需要极短的时间就可以访问到相关恳求；而对于费用而言，GSM是按连接时间计费的,而ＧＰＲS只需要依据数据流量计费;GPRＳ对于网络资源的利用率而相对远远高于GSＭ.3。3。4GPRS服务特点对应的范围①移动办公②移动商务③移动信息服务④移动互联网⑤多媒体业务3.4GPRＳ连接Intｅrｎeｔ的原理GPRS技术将通信网络和计算机网络结合在一起，向全IP网络的方向进展。GＰRS基站与ＳGSN设备之间的连接一般通过帧中继连接,GGSＮ与SGSN设备之间通过ＩP网络连接。GGSN是GPRS网络的网关和路由器。ＧGSN可以把ＧＳＭ网中的ＧＰRＳ分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的INTＥＲNEＴ或X。25网络。GGＳN可以由具有网络地址翻译功能的路由器担当内部IＰ地址与外部网络IP地址的转换。用户可以访问ＧPＲS内部的网络，也可以通过ＡＰN访问外部的ＩNＴEＲNEＴ.如果用户的IＰ地址是运营商安排的公有地址，则ＧGSN不参加用户的论证和鉴权过程。用户可以通过GGSＮ透明地接入到GPRS内部网络或互联网络，这种方式称为透明方式.非透明方式主要是用户通过GPＲS网络接入到企业网络或IＳP的情形。用户ＭＳ的IP地址是由企业网络或IＳＰ安排的私有地址，用户访问该企业网络或ISP时,ＧＧSＮ需要企业网络或ISP中的专用服务器对该用户进行鉴权或论证。在标识GPRS设备中，如手机MS的标识除了在GSＭ中使用IMSＩ,MＳIＳＤＮ等号码外，还需要安排IP地址。网元设备SＧSN，GGSN的标识既有7号信令地址,又有数据ＧＧSＮ的IP地址，网元设备之间的通信采纳IＰ地址,而网元设备与MSＣ、HLＲ等实体的通信采纳信令地址.在ＧＰRS系统中，有一个重要的数据库记录信息，即用户PＤP上下文(分组数据协议上下文),用于管理从手机ＭＳ到网关GGＳＮ及到ISＰ之间的数据路由信息。当MS访问GPRS内部网络或外部IＮTEＲINT网络时，MS提出ＰDＰ上下文恳求消息，ＭS可以与运营商签约选择固定服务的GＧSN。或由SＧSN选择服务的GGSN,ＳGSN再向GGSN发建立ＰDP上下文恳求消息.ＧＧSN安排ＭＳ一个ＩP地址。在成功地建立和激活ＰDP上下文后,MＳ,ＳＧSＮ和GGSＮ都存储了用户的ＰDP上下文信息。有了用户的位置信息和数据的路由信息，MS就可以访问该网络的资源。用户通过GＰRS网络接入到互联网、企业内部网或IＳＰ时，需要对用户的身份、服务质量进行鉴权和数据加密等过程，用户ＭＳ的动态ＩＰ地址的安排可以分别由运营商、企业网或ISP等实现，因此GPＲＳ用户的接入方式有透明接入和非透明接入两种方式。本设计方案采纳非透明方式接入,访问ＧPRS内部网络的便携接收设备。3．5GPRS的进展及应用3.5.1GＰRS的进展依据欧洲ETＳＩ的GSM第２+阶段的建议，ＧPＲS分为两个进展阶段(即Pｈaｓe1和Phaｓe２）。GPＲＳ的Phasｅl阶段将能支持下列功能和业务：①TCP／IＰ和X。２５业务②全新的GPRＳ空中接口加密技术③GPRS附加业务④增强型的短信业务（E－SMS）GＰRS分组数据计费功能，即依据数据量而实行计费上述功能业务中最显著的是TCP/IＰ和X。２5功能。GＳＭ网络可以通过TＣP/IP和X．25为用户供应电子邮件、WＷＷ扫瞄、专用数据、LＡN接入等业务。GPＲSPhase2阶段的规范尚在制订之中,它将能供应更多的新功能和新业务。３．5。２GPＲS的应用①ＧＰRＳ中的WAP应用GＰRS与ＷAP组合是当前令“手机上网”迈上新台阶的最佳实施方案:GPRS是强大的底层传输,WＡＰ则作为高层应用,如果把WAＰ比作疾驰的车辆,那么GPRS就是宽阔畅通的高速公路，任您在无线的信息世界中任意驰骋。②设备上的应用ＧPRS可以在除蜂窝电话之外的多种设备中得以实现，包括膝上型电脑的PCMCＩA调制解调器、个人数字助理的扩展模块和手提式电脑。当前流行的手提式E-mａiｌ设备Blackｂeｒｒy（黑莓）的制造商ＲｅｓearchinＭotion(ＲＩＭ)于一个称为ＭiｃrｏｃｅllTeｌecommｕnicaｔｉｏns的GＳM供应商合作,讨论如何将GPRS用于其他无线系统消息的传送。③ＧPＲS业务应用自从首次实现文本信息传输以来，无线数据应用已经历了飞跃式的增长，单是看看欧美知名厂商大肆宣扬通用分组无线业务(ＧPRS）的劲头，似乎也能让人感到下一代移动数据应用时代的行将来临。将在９9年底或是2000年初开启的通用分组无线业务GPＲＳ，作为迈向第三代个人多媒体业务的重要里程碑,将使移动通信与数据网络合二为一,使ＩＰ业务得以引入宽阔的移动市场.尽管目前移动数据的使用相对较少,但在某些市场中，不同的用户群却正在快速进展，其推动力气主要是在移动领域中采纳数据业务的商业市场。不论是爱立信、诺基亚还是阿尔卡特，几乎全部宣扬GPＲS的厂商都以商业用户市场的快速成长来游说运营商.GSＭ系统的分组移动数据通信(即ＧＰRS)是基本分组无线业务,采纳分组交换的方式,数据速率最高可达164kb/s、它可以给GSＭ用户供应移动环境下的高速数据业务，还可以供应收发Emaｉ1、Iｎｔernet扫瞄等功能。④GPＲS功能对应的业务应用GPＲS是一种新的GSM数据业务，它可以给移动用户供应无线分组数据接入服务.GＰＲS主要是在移动用户和远端的数据网络(如支持TCＰ/IＰ、X。2５等网络）之间供应一种连接，从而给移动用户供应高速无线ＩP和无线X．2５业务。攀枝花学院本科毕业设计（论文）4EM310模块介绍4ＥM31０ＧSM／GＰＲS无线模块介绍4。1EＭ３10模块特性介绍EＭ310是深圳华为技术有限公司开发的一款GSM/GPRＳ无线通讯模块。如图4.１所示。图4。1EM310GPRS模块实物图４.１.1ＥM310模块基本特性参数其基本特性参数如表4．1、4．２、4．3、4。4、4．5、4。6所示。表4.1模块频段等性能参数表参数描述工作频段EＧSM900/ＧSＭ１8０0双频最大放射功率EGSM900Cｌaｓs4(2W）GSM1８00Clａsｓ1(1Ｗ)接收灵敏度<-10６dＢｍ表4.2ＥＭ3１0GSM模块工作及存储温度表参数最小值最大值单位正常工作温度-20７0℃扩展工作温度－３0７５℃存储温度－４0９0℃表4．３EＭ3１０GSＭ模块极限应用条件表参数最小值最大值单位ＶＢAT（模块主电源输入电压）-0.36ＶVＤD－RTC（实时时钟备用电源输入电压)—0。36VVBUＳ（USＢ电源测试点）－0.３6VEM310GPＲS模块的极限应用条件如表４。3所示，超过这些条件使用将照成EM３１0模块的永久性损坏。表4。４ＥM３10模块输入电源要求参数最小值典型值最大值单位ＶBAＴ３．４3.84．7V表４。5模块工作电流特性表工作模式最大值单位关机模式４0ｕA待机模式＠DRＸ=２３．５mＡ＠ＤRX＝52.5mA@DRX＝92。0mA通话模式（最大值)２40mAGＰＲ模式（最大值)４０0mA表４.6模块其它设计相关特性表特性描述协议支持GＳＭ／ＧPRSPｈase２/2+GPRＳGPRSClaｓｓ１0编码方式CＳ1，CＳ2,ＣＳ3，ＣS4最大下行传输速率:85．6kｂps最大上行传输速率：4２.８kｂps支持ＰＢＣCH内嵌TCP/IＰ协议;支持多连接,供应ＡＣK应答，供应大容量缓存电路域数据业务支持CＳD数据业务，最高速率可达1４．4Kbｉt/s支持USＳD4．１．2EＳD特性ＥM310模块在使用时需要注意对ＥSD（静电放电）进行防护，依据ＥN6１00０—4—２标准已经对ＥM３10模块EＳD性能进行了测试，测试结果见表4。7所示：表4.7ＥSD性能表空气放电±8kＶ接触放电±４kV４。2EM310GＰRＳ模块功能的概述其端口功能如表4.8所示.表4。8ＥM3１0GPＲS模块信号连接器接口功能表管脚号信号名称Ｉ/O功能备注1ＳIM－CLKＯSＩM卡时钟2ＳIM-VＣCPSIM卡电源最大输出电流1５Ma3SIM-IOI／OSIM卡数据４ＳＩＭ-RＳＴOSIM卡复位5ＮC此管脚必须悬空6ＳIM－GＮDＰＳIＭ卡地此脚直接与卡座的ＧNＤ相连。7NC此管脚必须悬空8GNDＰ地9UＳＢ_D—Ｉ/ＯＵSB数据线D—10USB＿D+I/OUSＢ数据线Ｄ+１１VBＵＳPＵSＢ电源1２ＮC此管脚必须悬空13LPGO网络状态指示灯简略设计参见ＬＰＧ管脚电路14ＮC此管脚必须悬空1５／RXＤOＵART口，对应DＴE的ＲXD口16ＮC此管脚必须悬空1７/TＸDIUART口,对应ＤTE的TXＤ口１8ＶＤＤ－ＲTＣP实时时钟（ＲＴＣ）备用电源输入接钮扣电池或大电容１9ＮC此管脚必须悬空2０ＮＣ此管脚必须悬空２１～25ＧND—地2６ＶＢＡＴP电源３。４V～4。７V，当模块以最大功率放射时,电源供电电流将达到瞬时1。6A左右,ＶBAT电压将会有跌落，但必须保证供电电压最小值不能低于3.４V.２７VBAＴP２8VBATP29VＢAＴP30ＶBAＴＰ3１ＶDD—IＯPI/O口电源管脚VDD－IO在使用时需要注意:VDD-IO输入电压Ｕ与／ＤTR、/RTS、／TＸD外加串联电阻R的关系计算公式：R=3.5＊U－１１。3Ｋ如:VＤD-IO输入电压为3V,R＝０欧姆；输入电压为5V，R＝6.２K32/RIＮＧOUARＴ口，对应DTE的RINＧ口33/DSROUART口，对应DＴE的DSR口3４／ＲTSIUART口,对应DTE的ＲＴS口３５/ＤＴRIUＡRT口,对应DTE的ＤTR口3６NC此管脚必须悬空37/CTSOＵART口，对应DTＥ的CTS口３8NC此管脚必须悬空３９／DＣDOＵARＴ口,对应DTＥ的DＣD口40／ＲSTＩ复位管脚低电平有效,建议此管脚在靠近50ＰINＢ２B连接器处并联１０0nF的电容到GＮD，用于ESD防护41TERM＿OＮI开关机管脚４2ＧNDＰ地４3MＩＣ2AI其次路MＩC单端输入44MＩCBIＡSＰ其次路MIＣ的偏置电压4５ＭＩC1—ＰAI第一路音频输入正端差分输入４6MIＣ１-NＡＩ第一路音频输入负端47SPK-ＮAO其次路音频输出负端差分输出４8SPK—ＰAＯ其次路音频输出正端49EＡR－PAＯ第一路音频输出正端差分输出５0EAＲ－NＡO第一路音频输出负端4.3EM31０GＰRＳ模块应用框图EM310ＧPRS模块使用50—ＰIＮ连接器接口方式，外围设备供应应用接口信号为：①ＵＡRT接口②SＩM卡接口③音频接口④电源接口⑤UＳＢ总线接口⑥网络状态指示接口其模块应用框图如图4．2所示。图4。２EM3１0GPＲＳ模块应用框图EM31０模块供应一路串行接口,支持８线串行总线接口或4线串行总线接口或２线串行接口。EM31０GSＭ模块通过ＵＡＲT接口与外界进行串行通信,和AT指令的输入。ＵＡＲT支持可编程的数据宽度、可编程的数据停止位、可编程的奇／偶校验或者没有校验，该UAＲT口最高支持11５．2kbiｔ/ｓ的波特率最低支持3０0bｉt/ｓ的波特率,默认支持9600ｂｉｔ／ｓ的速率,支持波特率掉电保存.在本系统中有单片机向EM310GPRS模块通讯，为使其简便采纳模块的UARＴ接口发送数据。EＭ310模块可以通过使用２线制串口ＭAX3232芯片与标准RS—２32—C的接口连接.模块的/RXD通过MAX323２芯片转换后接ＤTE设备的RＸＤ管脚；DTＥ设备的ＴXD通过ＭAＸ３232芯片转换后接模块的/TＸD管脚。其连接示意图如图4.3所示。图4.３EM31０模块串口与单片机连接示意图４。４EM３10GPＲS模块的天线接口EＭ3１0GPＲＳ模块天线采纳ＲF连接器连接方式，天线使用5０ohm特征阻抗的线缆和天线.4。4.1天线接口ESD防护ＥM３10模块天线接口对EＳD敏感，如果防护不好，可能会导致内部射频器件永久性损坏，所以本设计的EＳＤ防护电路如图4．４所示。图4．4天线接口的EDS防护电路攀枝花学院本科毕业设计（论文）5温度检测5温度检测５．１温度检测仪的分类随着国内外工业的日益进展，温度检测技术也不断地进步，目前的温度检测使用的温度计种类繁多、应用范围也较广泛，大致包括以下几种方法。5．１。１利用物体热胀冷缩原理制成的温度计利用此原理制成的温度计大致分成三大类：①玻璃温度计:它是利用玻璃感温包内的测温物质(水银、酒精、甲苯、煤油等)受热膨胀、遇冷收缩的原理进行温度测量的;②双金属温度计：它是采纳膨胀系数不同的两种金属坚固粘合在一起制成的双金属片作为感温元件，当温度变化时，一端固定的双金属片，由于两种金属膨胀系数不同而产生弯曲,自由端的位移通过传动机构带动指针指示出相应温度；③压力式温度计：它是由感温物质（氮气、水银、二甲苯、甲苯、甘油和低沸点液体如氯甲烷、氯乙烷等)随温度变化,压力发生相应变化,用弹簧管压力表测出它的压力值,经换算得出被测物质的温度值.5.１.2利用热电效应技术制成的温度检测元件利用此技术制成的温度检测元件主要是热电偶。热电偶进展较早,比较成熟，至今仍为应用最广泛的检测元件.热电偶具有结构简洁、制作便利、测量范围宽、精度高、热惯性小等特点。常用的热电偶有以下几种:①镍铬-镍硅,型号为WRN，分度号为Ｋ,测温范围0~９0０ºC。②镍铬-康铜，型号为WRK，分度号为Ｆ,测温范围０~600ºC.③铂锗—铂,型号为WRＰ,分度号为S，在１3０0ºC以下的温度可长期使用。④铂－铂,型号为Ｗ7７，分度号为Ｂ，测温范围３００～1600ºＣ。5.1。３正在讨论的温度检测技术近年来，在温度检测技术领域，多种新的检测原理与技术的开发应用，己取得了重大进展.新一代温度检测元件正在不断消灭和完善化.①晶体管温度检测元件半导体温度检测元件是具有代表性的温度检测元件。半导体的电阻温度系数比金属大12个数量级，二级管和三极管的PN结电压、电容对温度灵敏度很高。基于上述测温原理已研制了各种温度检测元件。②集成电路温度检测元件利用硅晶体管基极一放射极间电压与温度关系（即半导体PN结的温度特性)进行温度检测，并把测温、激励、信号处理电路和放大电路集成一体，封装于小型管壳内,即构成了集成电路温度检测元件.③核磁共振温度检测器所谓核磁共振现象是指具有核自旋的物质置于静磁场中时，当与静磁场垂直方向加以电磁波，会发生对某频率电磁的汲取现象。利用共振汲取频率随温度上升而削减的原理研制成的温度检测器，称为核磁共振温度检测器。这种检测器精度极高,可以测量出千分之一开尔文,而且输出的频率信号适于数字化运算处理故是一种性能十分良好的温度检测器。在常温下,可作抱负的标准温度计之用。④热噪声温度检测器其优点在于１）输出噪声电压大小与温度是比例关系；2）不受压力影响;3)感温元件的阻值几乎不影响测量精确度；所以它可以直接读出肯定温度值而不受材料和环境条件限制的温度检测器.5．２ＤS1８Ｂ2０的概述DS１8B2０温度芯片是一种集成芯片，能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度,简化电路的结构。使用集成芯片，已经渐渐的成为设计电路的一种趋势。本系统设计使用温度芯片DＳ１8Ｂ2０，也正是顺应了这一趋势。５.2.１DＳ1８B2０一般说明及特点概述ＤS1８B２０是ＤＡLLＡS公司生产的一线式数字温度传感器，其测温分辨率可达0．06２５ºC，其供应９位温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DＳ１820或从DS182０送出.因此从中央处理器到DS1820仅需连接一条线(和地），读写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身供应而不需要外部电源.由于每一个ＤＳ1８2０有唯一的系列号，因此多个ＤS1820可以存在于同一条单线总线上，这样占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和规律电路.这就允许在很多不同的地方放置温度灵敏器件.此特性的应用范围包括ＨVＡC环境掌握、建筑物设备或机械内的温度检测，以及过程监视和掌握中的温度检测。DS18B２0支持“一线总线”接口，测量温度范围为－55～+１２5ºC，在—1０~＋85ºC范围内,精度为±0.５ºC。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性.适合于恶劣环境的现场温度测量。温度芯片ＤS18B20转换速度快,转换精度高,与微处理器的接口简洁,给硬件设计工作带来了极大的便利,能有效地降低成本,缩短开发周期。在本检测系统设计中采纳外部电源供电测温的工作方式，其中电阻Ｒ是上拉电阻，使得单线总线的空闲状态是高电平。5．2.2DＳl８B2０的外部管脚及特点SHAPE\*MEＲＧEFＯRMＡＴDS１8B2０有三个管脚。GND为接地线，ＤQ为数据输入输出接口，通过一个较弱的上拉电阻与单片机相连。VＤD为电源接口，既可由数据线供应电源，又可由外部供应电源,范围３.０V～５.5V.本文使用外部电源供电。引脚排列如图5。１所示。图5.1ＤS18B20引脚排列图５。2。3ＤＳ１8B２0的内部结构ＤＳ1８Ｂ20主要由４部分组成:６4位光刻R０M、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH和ＴL、配置寄存器。Ｒ0M中的6４位序列号是出厂前被光刻好的,他可以看作是该DSＩSB20的地址序列码，每个DSＩ8B20的64位序列号均不相同。凹凸温报警触发器TH和TL，配置寄存器均由一个字节的Ｅ２PＲOM组成,使用一个存储器功能命令可对ＴH，TL或配置寄存器写入。配置寄存器中R1，R0决定温度转换的精度位数。表5.1ＤS１8Ｂ2０精度位数对应表R１Ｒ０精度位数最大转换时间R1R0＝‘0０'9位精度93。7５ｍsＲ1R０＝‘01’１0位精度18７.5msＲ1R０＝‘10’1１位精度375ｍｓR1R0＝‘11’12位精度７5０ms注:未编程时默认为1２位精度.本系统采纳的也是1２位的精度。5.２．4DS1８B20的内存结构DS18Ｂ20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAＭ(便签式的内部存储器)和一个非易失性的可电擦除的EＥＰＲOＭ,后者存放高温和低温触发器TＨ，ＴL和结构寄存器。便签存储器包含了９个连续字节(０~８)，前两个字节是测得的温度信息,字节０的内容是温度的低8位,字节1是温度的高8位,字节２是TH(温度上限报警)，字节3是TL（温度下限报警)，字节4是配置寄存器，用于确定输出分辨率９到12位.第5、６、７个字节是预留寄存器,用于内部计算.字节8是冗余检验字节，校验前面全部8个字节的ＣＲC码，可用来保证通信正确。5.3DＳ１８B2０的测温功能当DＳI８B20接收到温度转换命令后，开头启动转换。转换完成后的温度值就以1６位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的０，1字节。单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前，高位在后，数据格式以0.0625ºC/LＳB形式表示.经过单线接口访问DSl820的协议处理挨次,如图５.2所示。图５。2处理挨次图5.3.1初始化单总线上的全部处理均从初始化开头.初始化序列包括总线主机发出一复位脉冲，接着由从属器件送出存在脉冲。5。３．2ＲOM操作品令总线主机检测到ＤSｌ８20的存在便可以发出RＯＭ操作命令之一。这些命令如表5．2所示。表５．2ROM操作命令表指令代码ＲeaｄRＯM(读ROM)[3３Ｈ］MatｃｈRＯM（匹配ROM）[55H］ＳkｉｐROＭ（跳过ROＭ][CCＨ］ＳeａrchＲOM（搜寻RＯM)［F0H]Ａlaｒｍｓearcｈ（告警搜寻）[ECH］5。3.3存储器操作命令表5.３存储器操作命令代码指令代码写暂存存储器［4EH]读暂存存储器［ＢEH］复制暂存存储器［48H］温度变换[4４H］重新调出[Ｂ8Ｈ]读电源[B4Ｈ］攀枝花学院本科毕业设计（论文）6系统硬件方案设计６HYPERLINK”file://／C：＼＼Ｄocumｅｎtｓ%2０ａｎｄ%20Ｓettings＼\Admiｎistratｏr\\桌面\\2０0８02268864７４\\２008０22688６４７4．doｃ＂＼l”＿Ｔｏc137３657８９＃_Toｃ１373657８9”系统硬件方案设计６.1硬件系统组成本系统硬件主要有数字温度传感器、单片机、ＧＰRS模块、SIＭ卡及卡座、电源等组成。其硬件组成框图如图6.1所示。图６。1硬件系统组成框图系统从结构上可以分为以下三层:最底层为温度信息猎取、处理与放射子系统(数据采集节点）。DＳ18Ｂ20传感器从现场采集温度信息，对猎取的数据进行汇总和加工处理,并且依据监控平台的要求上传网络;其次层为信息相互传递（移动通信网GSM/GPＲＳ),利用移动通信网的大范围掩盖性与传输牢靠性，实现掌握温度数据的传输；第三层为信息接收与反馈(监控中心或移动台如PDA、手机），监控中心或移动台接收到温度信息后发出掌握命令,进行实时反馈,从而完成系统的监控。数据采集节点依据汇聚节点的要求将数据上传汇聚节点，汇聚节点进行数据中枢处理,然后将数据上传到系统接收反馈平台。系统主要以GSM／ＧPRS网作为通信子系统，再通过IＮTERＮEＴ网络或ＧPＲＳ模块直接将数据传到用户接受处。工作人员可以很便利的将系统安装到GSＭ／GPＲS网络掩盖的地区。系统层次图如图6．2所示。图６.2基于GＰRS远程温度采集网络的设计系统层次图6。2单片机掌握系统本硬件系统设计所用到的单片机最小系统,主要由AＴ8９S52芯片构成。单片机在电路中充当中央处理器的作用，用以产生各个部分所需的掌握指令。将掌握程序预先载入单片机内,单片机通过调用相应的掌握指令,送到相应电路,让整个系统得以正确运转.最小系统电路图如图6．3所示。图６．3单片机最小系统组成图6。３温度检测模块本硬件系统设计的温度检测部分，基于通信便利,电路简洁,测量精准等多方面因素，传感器选用DALLAS公司的数字温度传感器DS1８Ｂ20作为系统的温度检测主芯片.它与MＣU（AT８9S５２)的接法电路如图6．４所示。图6。4ＤＳ18B20连接电路图温度显示部分,主要由数码管，MC7４HＣ57３锁存器等组成。其中,MC74HC573是八进制三态数据锁存器，其为高电平锁存。即当锁存使能端为高时,输出同步；当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。温度显示的电路图如图6．5所示。(连线用网络标签代替。）图6。5LＥＤ温度显示电路图6.４GPＲS模块6.4。１串口通讯协议EM3１０GPRＳ模块与外围设备所应用接口有UＡRT接口、SIＭ卡接口、音频接口、电源接口、USＢ总线接口、网络状态指示接口，本作品采纳的是ＥM3１0与单片机通讯,便于简便考虑单片机的通讯接口，我们选取了UAＲT与EM310接口。EＭ3１０模块通过UAＲＴ接口与外界进行串行通信,和ＡT指令的输入。该ＵATR口最高支持115。2Kbit/s的波特率,最低支持3００bit/ｓ的波特率,默认支持9６０0bｉｔ/s的速率,支持波特率掉电保存。UART所选用的串口通讯协议如表6.1所示.表6．1ＵＡＲＴ串口通讯协议表通讯端口ＣＯＭ1波特率96００ｂiｔ／s数据位8停止位1奇偶校验ＮONＥ６.４.２EＭ3１0GＰRS模块与单片机的接口电路ＥＭ3１0模块供应一路串行接口，其支持8线或4线串行总线接口或２线串行接口。如下图６．6、6。7、6．８所示。本硬件系统设计采纳8线串行接口电路。图6．6UＡＲＴ8线串行总线接口电路图６．7ＵAＲＴ4线串行总线接口电路图６。8UART2线串行总线接口电路６.4。３ＥM3１０网络状态接口EM３１０模块供应一个网络状态接口（LPG），LPＧ管脚输出脉冲信号管脚用于掌握LＥＤ灯,作为指示网络连接状态。通过状态指示灯闪烁的模式不同，表示不同的网络状态.如表６.2所示．表６．２LPG管脚状态指示表工作或网络状态LPG管脚输出状态模块启动输出高电平深度睡眠持续低电平无SIM卡，未输入PIＮ码，或正在搜寻网络周期1s，高电平输出0．１ｓ已注册到网络，IDLE状态周期３s，高电平输出0。1ｓＧPRＳ数据传输中周期0。125s,高电平输出0.1s呼叫中持续高电平LPG管脚不能直接驱动LＥD，需要协作三极管使用，其电路连接图如图６。9所示。表6．9LＰＧ管脚状态指示表6。4．４ＥＭ３１0与单片机连接总电路图６．１0ＥM310与单片机接口及外围电路图6．５ＳIM卡接口模块EＭ310模块基带处理器集成了符合ＩSO7816—３标准的SIM卡接口,为外部ＳIM卡座供应SIM卡接口信号.EM３１0模块支持并能够自动检测3.0Ｖ和1.８VＳＩＭ卡，SＩＭ卡接口定义如表6．3所示。表6.3SIＭ卡接口定义表信号名描述SIM—CLKSIM卡时钟SIM—ＶCCSIM卡电源SＩM—IOＳIM卡数据SIM－ＲSTSIM卡复位ＳIM—GNDＳIM卡地ＥＭ3１0与ＳIM卡座连接电路如图6.１1所示。图6。11SＩM卡座连接电路６.6串口扩展及连接模块6.6．１串口扩展电路本系统硬件上,需要单片机具有两串口。一个用于与EM３10连接通信，另一个用于连接ＰC机,但选用的单片机只具备一个串口.所以,要选用一种串口扩展芯片作一扩二的串口扩展电路。ＧＭ8１23为一扩三的通用异步串口扩展芯片，并能通过外部掌握串口扩展模式：单通道工作模式和多通道工作模式,即可以指定一个子串口和母串口以相同的波特率单一的工作，也可以让全部子串口在母串口波特率基础上分频同时工作.该芯片工作在多通道模式下时,子串口能主动响应从机发送的数据,并有母串口发送给主机,同时返回子串口地址，该模式使每个从机的发送要求都能被准时地响应,即使全部从机同时发送要求，数据也不会丢失，基本实现了主控单元和外设通讯的实时性.该芯片母串口和子串口的工作波特率可由软件调节，而不需要修改外部电路和晶振频率。该芯片的外部掌握少，应用灵敏，编程使用简洁.其一扩二串口扩展电路如图6。12所示。图6.12串口扩展连接电路６.6．2MAX232电路部分图6．１3为MＡX232接口电路图.在从ＰＣ机下载程序到单片机上时要用到该电路。图6.13ＭAＸ23２接口电路图6。7电源模块由于GPＲＳ模块在通讯是模块的瞬间电流可以达到2A,所以需要牢靠的电源支持。同时由于ＧPＲＳ的用电不是横流，而是脉冲式的需要,尤其是在模块启动的瞬间大电流需要会使电源瞬间有一个很大的压降。过大的压降会导致模块重启而不能进入工作模式。所以在设计中不但要有牢靠的电源供电,同时还要在模块电源端尽可能近的地方连接一个大的电容.电源模块电路图如图6。１4所示.图6.14电源模块电路图2２０V的沟通电经过变压器后输出18V的沟通电。而后经过ＬM7805Z转换出5Ｖ电压给MＡX232供电、经过LM31７转换出3.8V的电压供单片机部分用电、最重要的GPRＳ供电由ＬM２５76-ＡDJ转换出3．8Ｖ的电压供应.攀枝花学院本科毕业设计（论文）7系统软件方案设计7系统软件设计在设计系统软件部分时,首先要先明确软件程序所要实现的功能，然后确定方案，执行命令的挨次及所达到的效果.本系统软件设计主流程图如图7.１所示.图７。1系统软件流程图７.１GPＲS应用系统中的协议转换协议转化模块的任务主要是,将用户数据转换为TCP/ＩP协议的数据包,从而能够通过ＧＰRS网络发出。其中在系统初始化过程中，首先使ＧPＲS模块拨号上网。当ＧＰRS模块已经附在Inｔerｎet时,也获得了一个动态的IＰ地址,数据传输的过程也就开头了。在GPRＳ网络中，数据传输就是ＩP数据报通信过程,模块向网关发送的ＰＰP报文都会传送到Ｉｎｔｅrｎeｔ网中相应的地址;而从Ｉｎteｒnｅt传过来的应答帧也同样会依据IP地址传到GPRS模块.从而实现采集数据和Inteｒｎet网络通过ＧＰRＳ模块的透明传送.从外部来的数据经历三个过程：装入TＣＰ包、装入IＰ包、装入PＰＰ帧。经历这三个过程后就成为了符合标准的数据包，能够在网络中传送了。数据传输过程可分为以下几个过程，如图7.2所示。图7．2GPRS通信程序结构图实现此数据传输过程的软件部分代码为：ｖｏidIＰＩｎｉｔ（ＴＣPDａtaＴCPＯｐtioｎ)｛//TCP包装入IＰ包IＰOpｔiｏｎ.ｄaｔa＝TCPＯption;IＰＯpｔｉon。１ocaladdr=Ｓyｓsoｃｋ．１ocaｌaddr；ＩPＯpｔioｎ.ｒeｍoｔeadｄr=Ｓyｓsoｃｋ．reｍoteipaddr;}voidPPＰInit(TCＰDataTCPOpｔiｏｎ）{PPPOpｔｉoｎ。fｌａg=0x73;ＰPPＯｐtｉon。ｐrotocol=0ｘ0０2１PPPＯptiｏn．ａdｄreｓｓ=０ＸｆｆＰＰPOpｔion．conｔｒol=ｏx０3;PPPOptｉoｎ。datａ=IPOｐtion；｝7。2软件设计中涉及到的主要AT命令AＴ命令及返回状态状态说明ＡT%TSIM％ＴSＩM１测试ＳIM卡是否存在１表示卡在位，０表示未读到卡AＴ+CＳＱ+CＳＱ:２7，９9OK检查当地的网络信号强度，3１最大，该命令空闲时，循/环发送，了解网络信号状态ＡT＋ＣRＥG=1OＫ启用网络注册非恳求结果码ＡT＋COPＳ?＋COＰＳ：０，０,＂ＣHＩＮAMOBILEＯＫ网络运营商注册查询已注册上中国移动AＴ+CGATＴ?+CＧAＴＴ：1OＫ查询GPＲS附着状态ＧPＲＳ已附着AT+ＣＯPS?+COＰＳ:0,0，＂CHINAMOＢILEOK查询是否有网络AT＋CGREG?＋CGREG：1，1查询GPRＳ网络注册状态AT+CSQ?＋CSＱ：３1，99OK查询信号强度建议做网络连接时，信号值在15以上AＴ％ＩOMODE＝1，1,０第一个参数=1模块对输入输出数据进行转换，这个时候用户也要对输入和输出数据进行相应转换。其次个参数=1当前使用单链接AＴ命令；第三个参数＝０使用接收缓存ＡＴ＋ＣＧDCONT=1，“IP”,“CＭNET”OK注册移动的CMNET网关AT%ETＣＰIＰ＝“ｕser”，“ｇprs”ＯK注册用户名密码,并等安排IP收到ｏk后表示安排IP完成,这个时间依据网络有所不同，建议等待时间可以设定为10ｓ，注册过程中做其它ＡT操作会注册不到IＰＡＴ％ＥＴCＰＩP?％ＥＴＣPＩP：1，”1０．6０.126.１＂,，"２１1。13６。１12。５０"，"21１.１３６。20．2０３＂ＯＫ查询GPRS初始化是否成功ＡＴ％ＩＰOPEN=”TCP”,＂61。１４4．176。175”，３００0CＯＮNEＣT设置接收服务器的协议类型,ＩＰ,和端口号连接成功AＴ％IPＳEND="31323334354142"％ＩＰSＥNＤ:15ＯK%ＩＰＤAＴA：1,１，7发送数据1２３4５ＡB收到数据AＴ％IPDＲ％IＰDR：1,1，7，"３1３２33３4354１42"ＯＫ读取数据数据为１２３45ABAT%IＰCLOSE=1％IPＣＬOSE：１OＫ关闭一条TＣP链接,最长需要等待１５秒钟左右才会有ＯK返回。AT%ＩPCLOSE=5OK退出TCＰ/IP功能，模块从ＧＰＲS网络注销.7。3部分模块程序代码7．3。1其程序主函数为:＊*＊＊*＊*＊＊＊*＊***＊＊＊＊*****＊＊＊**＊＊*voiｄmain（ｖoiｄ){ CLＩ(）;Pｏrｔ＿Ｉnit()；Ｕｓarｔ_Init(）； tｉmｅr1_ｉnｉt(）;ﻩｔimer3＿ｉnit（);ﻩEＴIMSK=0x04;//eｘtｅｎdedtｉmerinｔerｒuptsｏuｒces ／/watｃhｄog＿iniｔ();ﻩSEI（)；ﻩLcm＿ｃlear（)；／/清除显示ﻩﻩＷriｔe_Sｔｒinｇ（0，0，”GPRS初始化．．.。。。"，0）；ﻩDelaｙ_ms（１00０);/／Ｕｓａｒt＿PutString（"ＡT+ＣIPCＬOSE\ｒ＂）;／/软关机Ｄelａｙ＿mｓ(１000);／/Ｕsarｔ＿PutSｔｒｉｎg（＂ＡＴ＋CＩＰSHＵT\r”)；//软关机ﻩdo｛ﻩＣｏｎｎｅcｔ_ｔo_ip（)； ﻩ}while（Conｎeｃｔｅd_fｌａg==０);//直到连接到网络ﻩCｌeａr_Ｒxbuf