PAGEGＰＲS遠程無線溫度采集系統設計攀枝花學院本科畢業設計（論文）摘要Ⅰ摘要隨著通信事業的不斷進展，移動通信應用領域的不斷擴大，移動終端的設計也逐漸倍受關注。如今隨著無線網絡的掩蓋范圍的不斷擴大和完善，基于遠程的溫度采集掌握系統在各行各業中大量應用。然而,處理分布在各處的數據傳輸問題始終是建立遠程無線采集系統的難點。且現在世面上的遠程掌握系統，系統繁瑣,費用較高，影響了設備的性價比。就此現狀,我針對溫度監測點分散,數據傳輸上進行了深化討論，提出一套電路簡潔，功能完善的方案，為遠程無線溫度采集供應了嶄新方式.本系統主要由DＳ18Ｂ20單總線溫度傳感器、GＰＲＳ傳輸模塊ＥM31０和AT８9S5２微掌握器組成,具有無線傳輸網絡的特征。通過使用GPＲS實現對遠程溫度數據的采集、模擬對遠程設備的掌握,實現了對遠程溫度的實時采集，同時可通過網絡對遠程設備實現牢靠掌握。可便利實現對各種現場溫度進行遠程監控和管理。具有適應性強、傳輸速度快、牢靠性高、無局限性等特點。關鍵詞ＧPＲS，無線，溫度，數據采集,系統攀枝花學院本科畢業設計（論文）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攀枝花學院本科畢業設計（論文）目錄Ⅲ攀枝花學院本科畢業設計（論文）目錄目錄TOC＼o"1—3"＼h\ｚ\uHＹPＥRＬINK2單片機概述 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?PＡGEREF_Toc263713２35\h４HＹＰERLIＮK\ｌ"＿Ｔoc2６３7132３6”2。３AT89Ｓ5２的管腳排列及引腳功能?PAＧEREＦ_Tｏｃ26３713２36＼h4ＨＹPＥＲＬINＫ＼l”＿Ｔｏc263713２37"2.4ＡＴ８9S52的內部結構框圖?PＡGEＲＥＦ_Toc2６３７13２３7\h7HYＰERLＩNK\l"_Ｔｏc2637１3238＂３ＧＰRS技術 ＰAＧEＲEF＿Tｏｃ2６37132３8＼h９HＹPERＬINK\l”_Toc２６371３２39"3．1ＧＰＲS簡介?PＡGＥRＥＦ_Ｔoｃ２6３71３239\h9HYＰERＬＩNＫ＼l"_Tｏｃ２63７１324０＂3。2GPＲS分組交換通信技術?PAGＥRＥF_Toｃ2637１3240＼ｈ9ＨYPＥＲLINK＼l”_Ｔoｃ26３713２4１＂3．３GＰRS的特點?PAＧERＥF＿Toc2６37１３241\h９HYＰＥRLＩＮＫ\l”_Toc2６3713２42"３.3．１應用上的特點?ＰAGＥREF_Toc２63713242\h9ＨYPERＬIＮK３．3.3GPRS與GSＭ比較中表現出的特點?ＰAGERＥＦ＿Toc２63713244\h１0HYＰＥＲLＩNK3.3。４ＧＰＲＳ服務特點對應的范圍?PAGＥＲEF_Toc26３7１３2４5＼h10ＨYＰERＬＩＮK＼l"_Toｃ26３713246＂3。4ＧPＲS連接Intｅrneｔ的原理?PAGEREＦ＿Toc２６３71３246＼ｈ1１HYPEＲLＩNＫ\l"＿Ｔoc２6３７１3247”3.５ＧPRＳ的進展及應用?PAＧEREF_Ｔｏc263713247\ｈ１2ＨYPEＲLINK＼ｌ＂_Toc2637１32４8”3．５。1ＧＰRＳ的進展 PAGＥREF_Toc2６37１3248\h12HYPERＬＩＮＫ\l＂_Tｏｃ２６３７1３2４9"3．5。2ＧPＲS的應用?ＰＡGEREF＿Ｔoｃ２6３７1３249\ｈ1２HYＰERLＩＮK\l”_Toｃ26371３250"4ＥM３1０ＧＳＭ/GＰRＳ無線模塊介紹?PＡＧEＲEF_Ｔｏc２63７１325０\h14ＨＹＰEＲＬINK＼l"_Toc2６3７132５１＂４.1EM310模塊特性介紹?PAGERＥF_Toｃ2637１32５1\h１４ＨYPERLＩＮＫ4.3EM３1０GPRS模塊應用框圖?ＰＡGEREＦ_Ｔoc2637132５5\ｈ17HYＰERLＩNK\ｌ＂＿Ｔｏc２6３713256”４.4EＭ31０GPＲＳ模塊的天線接口 ＰＡGEREＦ_Toc2６3７1３２５6＼ｈ１８HＹPERLＩＮK＼l"_Ｔoc26371３2５7”４．4．１天線接口ESD防護 PAＧＥREF_Toc2637１３2５7\h18HYＰERＬＩNＫ\ｌ”_Toc2６3713258＂5溫度檢測?PAGERＥF_Ｔoc26３７1３258＼h２０HYＰＥRＬＩNＫ\l＂＿Toc２６３71３2５9＂5。１溫度檢測儀的分類?ＰＡGEＲEＦ_Ｔｏc263713259\h20ＨYPＥRLＩＮＫ＼ｌ”_Ｔoc2６3713２６0＂5。1。1利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計?PAGＥREF＿Toc263７13260\h２0HＹＰERLＩNK＼ｌ"_Ｔoｃ２6３7132６１”５。１.2利用熱電效應技術制成的溫度檢測元件?ＰAGＥRＥＦ_Ｔoｃ2６3713２61\ｈ２0HYPERＬINK\l”_Ｔｏc26371326２”5。1．３正在討論的溫度檢測技術?PAGERＥＦ_Tｏｃ２6371３26２\h20ＨYPERLIＮK\l"_Toc26３71３263＂5．2DS18B20的概述 ＰAGＥＲＥF_Toc２6３713263＼h２１ＨYＰＥＲLINＫ＼l"_Toc２637１32６４”５。2.１ＤS１８Ｂ20一般說明及特點概述?PAGEREF＿Toc2６３７1３264\h21HＹＰERLINK\l”＿Ｔoｃ２６3713265"５．2.2ＤSl8B２0的外部管腳及特點?PAGＥＲEF＿Toｃ263７132６5＼ｈ22HYPＥRLIＮK５.２.４ＤS18Ｂ２0的內存結構 ＰAＧEREF＿Toｃ26371３２67\h22ＨYPEＲLINK\ｌ＂_Ｔoｃ２63７1３268"5。3DS18Ｂ20的測溫功能?ＰAGＥRＥＦ_Tｏc2６3７１326８＼ｈ22HＹＰEＲLINK\ｌ"_Ｔoc263７１３２69＂5．3。1初始化?ＰＡGEREＦ_Toc2637１3269＼h23HYPＥRLＩNＫ\ｌ"_Ｔoc26３７１３270”5．３。2ROM操作品令?PAGEＲEＦ_Toc２６３７1３2７0\h２3HＹＰＥRLＩＮK\l”_Toｃ26３7１3２71”5.3。3存儲器操作命令?２６３7１327１＼h23ＨＹPEＲLＩNＫ＼l＂＿Toc2６3７１３272＂6系統硬件方案設計?ＰＡGEREF_Toc2６37１３２72\h2４HＹPＥＲLINK\l＂_Ｔoc26３７13273”6。1硬件系統組成?ＰAＧＥREＦ_Ｔｏc26３7１３273\h2４ＨYPERLINK\ｌ＂＿Toｃ263713274"６.2單片機掌握系統 ＰAＧＥRＥF_Toｃ26３７１327４\h2５HYPＥRＬINK\l＂＿Toc２6371３27５＂６。3溫度檢測模塊?PＡGEREF_Ｔoc26３71３27５\h２５HYＰＥＲＬINＫ6.4GPRS模塊?PAGＥREＦ_Toc26371３276\h26HＹPERLINK＼l＂_Tｏｃ2637132７7＂６．4.1串口通訊協議?PAＧERＥF_Toｃ263713277\h２6ＨYＰＥRLINＫ＼l＂_Toc2６３7１3278”6.４．2EM31０ＧＰRS模塊與單片機的接口電路?PＡGEＲEF_Toc２637１３２78\h２6HYPＥRLINK\l”_Toｃ２６37１３27９”6.4.3EM310網絡狀態接口?PＡGEREF＿Tｏc２63713279＼ｈ27HYPＥRLINK\l＂_Toｃ2６37１32８0＂6.4。４EＭ31０與單片機連接總電路?ＰAGEREF_Toc2６3７１3280\h２７HYPERＬINK\ｌ"＿Toｃ２6371328１”6。5SIM卡接口模塊 PAGEREF_Tｏｃ２637１３281＼ｈ２8HYPEＲLＩNK\l＂_Toc263７13282"６.６串口擴展及連接模塊?PAGERＥＦ_Tｏc2637１３２8２＼h29HYPEＲLINＫ＼ｌ"_Ｔｏc26３71３２83”6.6．１串口擴展電路?PAＧEREＦ＿Tｏc２63７13２8３\h29HYPEＲLINK6.６.2MAX2３2電路部分 ＰAＧEREF_Toc26３71328４\h30HＹPEＲＬＩNK\ｌ＂＿Ｔoc２63７1３２8５”6。7電源模塊?PＡＧEREF_Toc2６３７1３２85\h30ＨYPERＬＩNK\l"_Toc2637132８6"7系統軟件設計?PAGEREF_Ｔoｃ263７１３286＼h31HYPEＲLＩNK7。2軟件設計中涉及到的主要ＡT命令?ＰAGＥＲEF_Tｏc２６37１３2８８\h３3HYPERＬINＫ\l”＿Toc263７１32８9”７。3部分模塊程序代碼?PAＧＥRＥＦ＿Toc26３７１32８９\h３4ＨYＰERLINK＼l”_Ｔｏｃ２6３7１3290"7.３．1其程序主函數為:?PAGEＲＥF_Toc2６3713２９0\h34HYPＥRＬINＫ＼l＂＿Ｔｏc263７132９１"7．3。2ＡT命令反饋函數為：?ＰAGEＲEＦ_Ｔoc２6３7１3291＼ｈ3６ＨYPＥRＬＩNＫ\ｌ"_Toc2６371３292”7。4上位機程序及仿真界面 ＰAGEＲEF_Toc263713292\ｈ36HYＰEＲＬINＫ＼l”_Ｔｏc2６３7１3293＂７．4。1Labvieｗ簡介?PＡGＥRＥＦ_Toc２63713２93\ｈ3６HＹＰEＲLＩＮＫ\l”_Toｃ２６3713294＂7.4.２Ｌabviｅｗ軟件程序?ＰAGEＲＥF＿Toc263713２９４\h37HＹPERＬＩNK\l”_Toｃ26３71３295＂結論?ＰＡGＥＲEF_Ｔoｃ26３７１32９5\h3８ＨYPEＲLINＫ\ｌ＂_Ｔoc２6371329６"參考文獻?PAGEＲEF_Ｔoc26３7132９6\h39HYPERＬINK＼ｌ”_Ｔoc26371３２97＂附錄A：程序代碼?ＰAGEＲＥF_Toｃ2６３713２9７\h40HYPＥRLＩNＫ\ｌ"_Toc2６3７132９８"附錄Ｂ：硬件總體電路圖?PＡGEREF_Toc2637１３298\h47HYPERLINK\ｌ＂_Toc２6３7132９9＂附錄Ｃ：顯示界面?PAGERＥF＿Toc26３7132９9\h48ＨＹPERLＩNＫ＼l＂_Toc263７1330０"致謝?ＰＡGEREＦ_Toc26３７1330０\h4９攀枝花學院本科畢業設計（論文）1緒論-PAGE3-１緒論以往的溫度采集大多采納Ａ／D轉化處理,傳輸系統都是以有線的或近距離無線為主，一旦距離比較遠或是地理條件比較偏僻、環境比較惡劣的地方將無法實現數據的有效采集和傳輸,這些模式也無法滿意飛快部署、靈敏監控的現代監控管理的要求。隨著數字溫度傳感器、數傳模塊和ＧPRS技術的日趨成熟,通訊網絡的日益完善，提出一種基于5l單片機、ＤＳI８Ｂ20單總線溫度傳感器、GＰＲＳ無線移動網絡實現遠程溫度采集和傳輸的網絡，分析系統終端軟硬件的實現,為遠程無線數據采集和傳輸供應參考。1。1課題背景近年來隨著科學技術的進步，格外是冶金，化學工業的飛速進展及原子能，火箭超導等新技術的進展,對溫度計量提出了越來越高的要求，各工業發達國家的計量機構，有關企業都把測量溫度技術當著重要的討論課題.溫度是工農業、醫學、科研、國防工業等部門極為重要的一個參數。溫度測量點一般占生產流程全部測量點的一半左右。故國外一些計量機構會重視流程中一般情況下的測溫技術。目前測溫技術的進展趨勢一方面是改進探測元件的結構,另一方面是使二次儀表在的準時完善化,格外是探測元件的微型化，改進其動態特性,提高二次儀表的靈敏度及牢靠性及測量值的數字化。GPＲＳ是通用分組無線業務(ＧenerａｌＰａｃｋetRadiｏServicｅ）的英文簡稱，是在現有的ＧSM系統上進展出來的一種新的分組數據承載業務。GＰRＳ與現有的ＧＳＭ語音系統最根本的區分是,GSM是一種電路交換系統，而GＰRS是一種分組交換系統.因此，GPRS格外適用于間斷的、突發性的或頻繁的、少量的數據傳輸,也適用于偶爾的大數據量傳輸.這一特點正適合大多數移動互聯的應用.SMS（ＳｈｏrtＭｅｓsagｅServiｃe)短信息服務是GSM（GlobalSystｅmfｏrＭobileCommunｉcation）系統中供應的一種ＧSM終端(手機)之間,通過服務中心（ＳerviceCenｔer)進行文本信息收發的應用服務，其中服務中心完成信息的存儲和轉發功能。短信息服務作為ＧSＭ網絡的一種基本業務，已得到越來越多的系統運營商和系統開發商的重視,基于這種業務的各種應用也蓬勃進展起來。以GSM網絡作為數據無線傳輸網絡，可以開發出多種前景極其樂觀的各類應用，如無線數據的雙向傳送、無線遠程檢測和掌握等。典型的應用有：變電站、電表、水塔、水庫或環保監測點等監測數據的無線傳輸和無線自動警報；遠程無線掌握高壓線路斷電器、加熱系統、防洪攔阻系統或其它機電系統的啟動和關閉；車隊交通管理和掌握指揮系統;掌握和監測香煙、食品和飲料自動售貨機的運行狀態和存貨水公平。相對原來的GSM的撥號方式的電路交換數據傳送方式,GＰRS的分組交換技術，具有“實時在線”、“按量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優點.故本設計將使用ＧＰRS實現遠程設備的采集和監控。1.２國內外討論現狀就ＧPRS／GSM的應用而言，其實我們應用最廣的是在我們離不開的手機上。現在手機上網已經再一般不過的事情了３G業務更是進展的如火如荼。但僅僅在商業上的應用是不能夠展現他的優勢的。在工業上隨著工業技術的不斷進展在ＧＰRS/ＧSＭ的技術牢靠性得到了不斷的提升.這為遠程掌握的牢靠性供應了保證.目前從ＧSM到ＧPＲS技術進展最好的國外公司是西門子公司的產品。從最開頭的TＣ35i、ＭC３５i、ＭC39i到現在的ＭC3７i、MＣ5２i、MＣ5５技術和功能都不斷的得到提升。但就價格而言還是相對比較貴。此外國內的華為公司的一些產品比如ＥM310模塊、EＭ７７0W模塊、EM200、GTM９00－Ｃ等銷量也比較的大.由于大多數的GPRS／GSM產品都支持AT標準指令，所以大多產品都可以很好的兼容。但由于生產技術的不同,各廠家的產品的性能各不相同。且GSM網絡是一種電路交換系統，而GＰRS網絡是一種分組交換系統。因此,GＰＲS格外適用于間斷的、突發性的或頻繁的數據傳輸。介于以上理由及系統的牢靠性，本設計主要使用GPRS網絡來實現遠程無線溫度的采集和對其掌握.1.３本課題討論意義采納有線溫度采集,不但在組建采集系統時布線比較麻煩，而且數據傳輸距離比較近,組建系統的成本相對較高。而無線溫度采集系統的組建省去了數據傳輸時的布線,而且數據傳輸距離可以很遠,牢靠性高.所以無線溫度采集系統與有線溫度采集系統相比,具有很大的優勢。由于目前基于ＧPRＳ/GＳＭ的遠程數據的掌握有很多是用在條件不便利的場所,比如說用于氣象監測的偏遠場所,用于遠距離的數據采集傳輸，所以需要對整個設計的功耗進行掌握。通過對這個項目的討論,我將在電子產品的功耗掌握上和ＧＰＲS技術有所學習。同時在程序的系統學習上有更深刻的理解。同時由于本設計的設計場所為工廠應用故采納了工業標準協議ＭＯDBUＳ。對工業組態掌握過程有了比較深刻的學習。在本設計的完成過程中我不僅僅為以后的此類設計打下了一個良好的基礎更是在過程中學習到了不少的相關知識。１．4系統組成本設計的整個系統通過數字溫度傳感器采集工作現場溫度,將數字信號傳給單片機,并由ＬEＤ現場顯示溫度，單片機將處理過的數據信息通過GＰRＳ模塊操作,連接到ＧＰＲＳ網絡,將數據由ＧPRS網絡上傳到Iｎtｅｒｎｅｔ網絡，在服務器端由Ｌａbｖｉｅｗ編寫的上位機程序通過使用Ｒｕn—TiｍｅEｎgiｎe控件來對數據進行處理,顯示。實現數據的雙向傳輸。并具有超溫報警功能。其系統框圖如圖1．1所示。圖１。１系統組成框圖攀枝花學院本科畢業設計（論文）2單片機概述-PAGE49-2單片機概述AＴ8９Ｓ52作為一般5１單片機已與廣泛應用于各種產品中,其接口簡潔,便利使用，且功能強大，因此本系統采納AＴ８９S52單片機作為主掌握芯片。2。1AT89S5２的主要性能①8Ｋ字節在系統可編程Fｌash存儲器②1000次擦寫周期③三級加密程序存儲器④32個可編程Ｉ/Ｏ口線⑤三個１６位定時器/計數器⑥八個中斷源⑦全雙工UART串行通道⑧掉電后中斷可喚醒⑨看門狗定時器⑩雙數據指針，掉電標識符2．2AT89Ｓ５２的功能特性描述AＴ89S５2是一種低功耗、高性能ＣMOS8位微掌握器,具有8Ｋ在系統可編程Ｆｌａｓh存儲器。使用Ａtｍel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業８0C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flａsh允許程序存儲器在系統可編程,亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈活的8位ＣＰU和在系統可編程Fｌaｓｈ,使得AT89S５２為眾多嵌入式掌握應用系統供應高靈敏、超有效的解決方案。AＴ89S５2具有以下標準功能：８k字節Ｆｌash，2５6字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，２個數據指針，三個16位定時器/計數器,一個6向量２級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振準時鐘電路。另外，ＡT8９Ｓ５2可降至0Hz靜態規律操作,支持２種軟件可選擇節電模式。空閑模式下,ＣPU停止工作,允許RＡM、定時器／計數器、串口、中斷連續工作。掉電保護方式下,ＲAM內容被保存，振蕩器被凍結,單片機一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復位為止.2．3ＡT89S５２的管腳排列及引腳功能①ＶCＣ:供電電壓②GND：接地③Ｐ０口:P０口是一個8位漏極開路的雙向Ｉ/O口。作為輸出口，每位能驅動８個ＴTＬ規律電平。對P0端口寫“1"時,引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，Ｐ0口也被作為低8位地址／數據復用。在這種模式下，Ｐ0具有內部上拉電阻。在fｌasｈ編程時，P０口也用來接收指令字節;在程序校驗時，輸出指令字節。程序校驗時，需要外部上拉電阻。④P１口:P1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅動4個TTL規律電平。對P1端口寫“1"時，內部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時,被外部拉低的引腳由于內部電阻的緣由，將輸出電流(ＩIL)。此外,P1.０和P１.2分別作定時器/計數器2的外部計數輸入（Ｐ1．0/Ｔ2)和時器／計數器2的觸發輸入(P1.１／T2EＸ），簡略如表2.1所示。在flａsｈ編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節。表2.１P１口特殊功能表引腳號其次功能Ｐ1.0T2（定時器/計數器Ｔ2的外部計數輸入)，時鐘輸出P1．1T2ＥＸ（定時器/計數器Ｔ2的捕獲/重載觸發信號和方向掌握)P１.5ＭＯSI（在系統編程用）P1.６MＩSO(在系統編程用)P1。７SCK（在系統編程用)⑤P2口：P２口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I／O口,Ｐ2輸出緩沖器能驅動4個TTL規律電平。對P2端口寫“１"時,內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的緣由，將輸出電流(ＩIL).在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器時，Ｐ２口送出高八位地址。在這種應用中,Ｐ2口使用很強的內部上拉發送１.在使用8位地址訪問外部數據存儲器時，Ｐ２口輸出P2鎖存器的內容。在fｌａsh編程和校驗時,P2口也接收高８位地址字節和一些掌握信號。⑥P3口：P3口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/Ｏ口,ｐ２輸出緩沖器能驅動４個ＴＴL規律電平。對P3端口寫“1”時,內部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用.作為輸入使用時,被外部拉低的引腳由于內部電阻的緣由，將輸出電流（IIL).P3口亦作為ＡT８9S5２特殊功能（其次功能）使用，如下表所示。在ｆｌasｈ編程和校驗時，P3口也接收一些掌握信號。P3口也可作為ＡＴ89S5２的一些特殊功能口，如表2.2所示.表２．2P3口特殊功能表引腳號其次功能P3。0ＲXＤ(串行輸入口)Ｐ3．1ＴＸD(串行輸出口）P3.２（外部中斷0）P3.3(外部中斷１)P３．４Ｔ0(記時器０外部輸入）P３．5Ｔ１(記時器1外部輸入)Ｐ3。６(外部數據存儲器寫選通）Ｐ3.7(外部數據存儲器讀選通）Ｐ３口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些掌握信號。⑦RST：復位輸入。晶振工作時,RST腳持續2個機器周期高電平將使單片機復位.看門狗計時完成后,ＲST腳輸出96個晶振周期的高電平.特殊寄存器AUXR（地址8EH)的DＩSRTO位可以使此功能無效。ＤISRTO默認狀態下,復位高電平有效。⑧：地址鎖存掌握信號(AＬＥ)是訪問外部程序存儲器時,鎖存低８位地址的輸出脈沖。在ｆlaｓh編程時，此引腳（ＰROG)也用作編程輸入脈沖。在一般情況下,ＡLE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖,也可作為外部定時器或時鐘使用.然而，格外強調，在每次訪問外部數據存儲器時，ＡＬＥ脈沖將會跳過。如果需要,通過將地址為８EＨ的SFＲ的第0位置“1”,ALE操作將無效。這一位置“１"，ALE僅在執行MＯVX或ＭＯVＣ指令時有效。否則，AＬＥ將被微弱拉高。這個ALE使能標志位(地址為8EＨ的ＳFR的第0位)的設置對微掌握器處于外部執行模式下無效。⑨：外部程序存儲器選通信號(ＰＳEＮ)是外部程序存儲器選通信號.當AT8９Ｓ５2從外部程序存儲器執行外部代碼時,PSEN在每個機器周期被激活兩次,而在訪問外部數據存儲器時,ＰSＥＮ將不被激活。⑩:訪問外部程序存儲器掌握信號。為使能從0０0０H到FＦFＦＨ的外部程序存儲器讀取指令,ＥA必須接GND。為了執行內部程序指令，ＥA應該接VCC.在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。?XTAＬ1:振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。?XTAL２:振蕩器反相放大器的輸出端。簡略引腳功能圖如圖2．1所示。圖2.1AT89Ｓ52的引腳功能圖2。4AＴ89S５2的內部結構框圖①AT8９S5２單片機由運算器和掌握器組成的微處理器、片內存儲器RAM/ROＭ、Ｐ０—P3組成的Ｉ／O端口以及各種存儲器組成的特殊功能寄存器ＳFR和串行接口、定時/計數器、中斷系統、振蕩器構成.如圖2.2所示。圖2。2AT８9Ｓ５2的內部結構框圖②本系統設計所涉及到的AT89S5２最小系統,僅有芯片，晶振,和復位鍵組成。外接5V的電源電路。如圖２。３所示。圖２.389S52最小應用系統攀枝花學院本科畢業設計（論文）3GPRS技術3GPRS技術３。１GPＲＳ簡介ＧPＲＳ是分組無線服務技術(ＧeｎeralＰａｃketRａｄiｏＳｅrｖice）的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務.GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同，是封包交換數據的標準技術,它能夠充分利用現有的GSM網,可以使運營商在全國范圍內推出此項業務。采納信道捆綁（目前GＰRS的設計可以在一個載頻或8個信道中實現捆綁）和增強數據速率實現高速接入,理論上可供應高達ll5kｂｐs的空中接口傳輸速率，下一代ＧPＲＳ業務的速度可以達到８4kｂpｓ。若干移動用戶能夠同時共享一個無線信道，一個移動用戶也可以使用多個無線信道。實際上發送或接收數據包的用戶僅占很小一部分網絡資源，并且網絡容量只有在實際傳輸時才被占用。為了實現GPRＳ,需要在現有的GＳM網絡中引入3種新的規律網絡實體：服務GPＲＳ支持節點（SGＳN）、網關GＰRS支持節點（ＧGSN)和分組掌握單元（PCＵ）。ＧＳM是一種電路交換系統，而GPRS是一種分組交換系統.因此,GＰRS格外適用于間斷的、突發性的或頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。所以我們選擇使用ＧPRS業務來實現遠程溫度傳輸。3。2GＰRS分組交換通信技術GPRS突破了ＧSM網只能供應電路交換的思維方式,只通過增加相應的功能實體和對現有的基站系統進行部分改造來實現分組交換，這種改造的投入相對來說并不大,但得到的用戶數據速率卻相當可觀。而且，由于不再需要現行無線應用所需要的中介轉換器，所以連接及傳輸都會更便利容易。如此，使用者既可聯機上網，參加視訊會議等互動傳播，而且在同一個視訊網絡上（VＲN)的使用者,甚至可以無需通過撥號上網，而持續與網絡連接。ＧＰＲS分組交換的通信方式在分組交換的通信方式中,數據被分成肯定長度的包(分組）,每個包的前面有一個分組頭(其中的地址標志指明該分組發往何處）。數據傳送之前并不需要預先安排信道，建立連接。而是在每一個數據包到達時,依據數據包頭中的信息(如目的地址），臨時尋找一個可用的信道資源將該數據報發送出去.在這種傳送方式中,數據的發送和接收方同信道之間沒有固定的占用關系,信道資源可以看作是由全部的用戶共享使用。３.3GPＲS的特點3。3.1應用上的特點目前，用手機上網還顯得有些不盡人意。因此,全面的解決方法GPＲＳ也就這樣應運而生了，這項全新技術可以令您在任何時間、任何地點都能快速便利地實現連接，同時費用又很合理。簡潔地說：速度上去了,內容豐富了，應用增加了，而費用卻更加合理。①高速數據傳輸速度10倍于GSM，更可滿意您的抱負需求，還可以穩定地傳送大容量的高質量音頻與視頻文件，可謂不一般的巨大進步.②永久在線由于建立新的連接幾乎無需任何時間（即無需為每次數據的訪問建立呼叫連接)，因此您可隨時都與網絡保持聯系.舉個例子，若無GPRS的支持,當您正在網上漫游，而此時恰有電話接入,大部分情況下您不得不斷線后接通來電，通話完畢后重新撥號上網。這對大多數人來說,的確是件格外令人惱火的事.而有了GPＲＳ，您就能輕而易舉地解決這個沖突。③僅依據數據流量計費GPRS用戶的計費以通信的數據量為主要依據，體現了“得到多少、支付多少"的原則。GＰRS用戶的連接時間可能長達數小時，卻只需支付相對低廉的連接費用。④GPRS采納分組交換技術，它可以讓多個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個時隙都用來傳送數據，那么數據速率最高可達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數據業務占用.當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。要實現GPRS網絡，需要在傳統的GＳＭ網絡中引入新的網絡接口和通信協議。目前GＰRS網絡引入GＳN（GPRＳSuｐｐortiｎgNoｄe）節點。移動臺則必須是GPRＳ移動臺或GＰRS/ＧSM雙模移動臺。3.3.２技術上的特點數據實現分組發送和接收,按流量計費;５6—１1５Kbpｓ的傳輸速度。3。3．3GＰRS與GSM比較中表現出的特點相對于ＧSM的9.6kｂpｓ的訪問速度而言，GＰＲS擁有171.2ｋbpｓ的訪問速度；在連接建立時間方面，GＳＭ需要１0－30秒，而GＰＲＳ只需要極短的時間就可以訪問到相關懇求；而對于費用而言，GSM是按連接時間計費的,而ＧＰＲS只需要依據數據流量計費;GPRＳ對于網絡資源的利用率而相對遠遠高于GSＭ.3。3。4GPRS服務特點對應的范圍①移動辦公②移動商務③移動信息服務④移動互聯網⑤多媒體業務3.4GPRＳ連接Intｅrｎeｔ的原理GPRS技術將通信網絡和計算機網絡結合在一起，向全IP網絡的方向進展。GＰRS基站與ＳGSN設備之間的連接一般通過幀中繼連接,GGSＮ與SGSN設備之間通過ＩP網絡連接。GGSN是GPRS網絡的網關和路由器。ＧGSN可以把ＧＳＭ網中的ＧＰRＳ分組數據包進行協議轉換，從而可以把這些分組數據包傳送到遠端的INTＥＲNEＴ或X。25網絡。GGＳN可以由具有網絡地址翻譯功能的路由器擔當內部IＰ地址與外部網絡IP地址的轉換。用戶可以訪問ＧPＲS內部的網絡，也可以通過ＡＰN訪問外部的ＩNＴEＲNEＴ.如果用戶的IＰ地址是運營商安排的公有地址，則ＧGSN不參加用戶的論證和鑒權過程。用戶可以通過GGSＮ透明地接入到GPRS內部網絡或互聯網絡，這種方式稱為透明方式.非透明方式主要是用戶通過GPＲS網絡接入到企業網絡或IＳP的情形。用戶ＭＳ的IP地址是由企業網絡或IＳＰ安排的私有地址，用戶訪問該企業網絡或ISP時,ＧＧSＮ需要企業網絡或ISP中的專用服務器對該用戶進行鑒權或論證。在標識GPRS設備中，如手機MS的標識除了在GSＭ中使用IMSＩ,MＳIＳＤＮ等號碼外，還需要安排IP地址。網元設備SＧSN，GGSN的標識既有7號信令地址,又有數據ＧＧSＮ的IP地址，網元設備之間的通信采納IＰ地址,而網元設備與MSＣ、HLＲ等實體的通信采納信令地址.在ＧＰRS系統中，有一個重要的數據庫記錄信息，即用戶PＤP上下文(分組數據協議上下文),用于管理從手機ＭＳ到網關GGＳＮ及到ISＰ之間的數據路由信息。當MS訪問GPRS內部網絡或外部IＮTEＲINT網絡時，MS提出ＰDＰ上下文懇求消息，ＭS可以與運營商簽約選擇固定服務的GＧSN。或由SＧSN選擇服務的GGSN,ＳGSN再向GGSN發建立ＰDP上下文懇求消息.ＧＧSN安排ＭＳ一個ＩP地址。在成功地建立和激活ＰDP上下文后,MＳ,ＳＧSＮ和GGSＮ都存儲了用戶的ＰDP上下文信息。有了用戶的位置信息和數據的路由信息，MS就可以訪問該網絡的資源。用戶通過GＰRS網絡接入到互聯網、企業內部網或IＳＰ時，需要對用戶的身份、服務質量進行鑒權和數據加密等過程，用戶ＭＳ的動態ＩＰ地址的安排可以分別由運營商、企業網或ISP等實現，因此GPＲＳ用戶的接入方式有透明接入和非透明接入兩種方式。本設計方案采納非透明方式接入,訪問ＧPRS內部網絡的便攜接收設備。3．5GPRS的進展及應用3.5.1GＰRS的進展依據歐洲ETＳＩ的GSM第２+階段的建議，ＧPＲS分為兩個進展階段(即Pｈaｓe1和Phaｓe２）。GPＲＳ的Phasｅl階段將能支持下列功能和業務：①TCP／IＰ和X。２５業務②全新的GPRＳ空中接口加密技術③GPRS附加業務④增強型的短信業務（E－SMS）GＰRS分組數據計費功能，即依據數據量而實行計費上述功能業務中最顯著的是TCP/IＰ和X。２5功能。GＳＭ網絡可以通過TＣP/IP和X．25為用戶供應電子郵件、WＷＷ掃瞄、專用數據、LＡN接入等業務。GPＲSPhase2階段的規范尚在制訂之中,它將能供應更多的新功能和新業務。３．5。２GPＲS的應用①ＧＰRＳ中的WAP應用GＰRS與ＷAP組合是當前令“手機上網”邁上新臺階的最佳實施方案:GPRS是強大的底層傳輸,WＡＰ則作為高層應用,如果把WAＰ比作疾馳的車輛,那么GPRS就是寬闊暢通的高速公路，任您在無線的信息世界中任意馳騁。②設備上的應用ＧPRS可以在除蜂窩電話之外的多種設備中得以實現，包括膝上型電腦的PCMCＩA調制解調器、個人數字助理的擴展模塊和手提式電腦。當前流行的手提式E-mａiｌ設備Blackｂeｒｒy（黑莓）的制造商ＲｅｓearchinＭotion(ＲＩＭ)于一個稱為ＭiｃrｏｃｅllTeｌecommｕnicaｔｉｏns的GＳM供應商合作,討論如何將GPRS用于其他無線系統消息的傳送。③ＧPＲS業務應用自從首次實現文本信息傳輸以來，無線數據應用已經歷了飛躍式的增長，單是看看歐美知名廠商大肆宣揚通用分組無線業務(ＧPRS）的勁頭，似乎也能讓人感到下一代移動數據應用時代的行將來臨。將在９9年底或是2000年初開啟的通用分組無線業務GPＲＳ，作為邁向第三代個人多媒體業務的重要里程碑,將使移動通信與數據網絡合二為一,使ＩＰ業務得以引入寬闊的移動市場.盡管目前移動數據的使用相對較少,但在某些市場中，不同的用戶群卻正在快速進展，其推動力氣主要是在移動領域中采納數據業務的商業市場。不論是愛立信、諾基亞還是阿爾卡特，幾乎全部宣揚GPＲS的廠商都以商業用戶市場的快速成長來游說運營商.GSＭ系統的分組移動數據通信(即ＧＰRS)是基本分組無線業務,采納分組交換的方式,數據速率最高可達164kb/s、它可以給GSＭ用戶供應移動環境下的高速數據業務，還可以供應收發Emaｉ1、Iｎｔernet掃瞄等功能。④GPＲS功能對應的業務應用GPＲS是一種新的GSM數據業務，它可以給移動用戶供應無線分組數據接入服務.GＰＲS主要是在移動用戶和遠端的數據網絡(如支持TCＰ/IＰ、X。2５等網絡）之間供應一種連接，從而給移動用戶供應高速無線ＩP和無線X．2５業務。攀枝花學院本科畢業設計（論文）4EM310模塊介紹4ＥM31０ＧSM／GＰＲS無線模塊介紹4。1EＭ３10模塊特性介紹EＭ310是深圳華為技術有限公司開發的一款GSM/GPRＳ無線通訊模塊。如圖4.１所示。圖4。1EM310GPRS模塊實物圖４.１.1ＥM310模塊基本特性參數其基本特性參數如表4．1、4．２、4．3、4。4、4．5、4。6所示。表4.1模塊頻段等性能參數表參數描述工作頻段EＧSM900/ＧSＭ１8０0雙頻最大放射功率EGSM900Cｌaｓs4(2W）GSM1８00Clａsｓ1(1Ｗ)接收靈敏度<-10６dＢｍ表4.2ＥＭ3１0GSM模塊工作及存儲溫度表參數最小值最大值單位正常工作溫度-20７0℃擴展工作溫度－３0７５℃存儲溫度－４0９0℃表4．３EＭ3１０GSＭ模塊極限應用條件表參數最小值最大值單位ＶＢAT（模塊主電源輸入電壓）-0.36ＶVＤD－RTC（實時時鐘備用電源輸入電壓)—0。36VVBUＳ（USＢ電源測試點）－0.３6VEM310GPＲS模塊的極限應用條件如表４。3所示，超過這些條件使用將照成EM３１0模塊的永久性損壞。表4。４ＥM３10模塊輸入電源要求參數最小值典型值最大值單位ＶBAＴ３．４3.84．7V表４。5模塊工作電流特性表工作模式最大值單位關機模式４0ｕA待機模式＠DRＸ=２３．５mＡ＠ＤRX＝52.5mA@DRX＝92。0mA通話模式（最大值)２40mAGＰＲ模式（最大值)４０0mA表４.6模塊其它設計相關特性表特性描述協議支持GＳＭ／ＧPRSPｈase２/2+GPRＳGPRSClaｓｓ１0編碼方式CＳ1，CＳ2,ＣＳ3，ＣS4最大下行傳輸速率:85．6kｂps最大上行傳輸速率：4２.８kｂps支持ＰＢＣCH內嵌TCP/IＰ協議;支持多連接,供應ＡＣK應答，供應大容量緩存電路域數據業務支持CＳD數據業務，最高速率可達1４．4Kbｉt/s支持USＳD4．１．2EＳD特性ＥM310模塊在使用時需要注意對ＥSD（靜電放電）進行防護，依據ＥN6１00０—4—２標準已經對ＥM３10模塊EＳD性能進行了測試，測試結果見表4。7所示：表4.7ＥSD性能表空氣放電±8kＶ接觸放電±４kV４。2EM310GＰRＳ模塊功能的概述其端口功能如表4.8所示.表4。8ＥM3１0GPＲS模塊信號連接器接口功能表管腳號信號名稱Ｉ/O功能備注1ＳIM－CLKＯSＩM卡時鐘2ＳIM-VＣCPSIM卡電源最大輸出電流1５Ma3SIM-IOI／OSIM卡數據４ＳＩＭ-RＳＴOSIM卡復位5ＮC此管腳必須懸空6ＳIM－GＮDＰＳIＭ卡地此腳直接與卡座的ＧNＤ相連。7NC此管腳必須懸空8GNDＰ地9UＳＢ_D—Ｉ/ＯＵSB數據線D—10USB＿D+I/OUSＢ數據線Ｄ+１１VBＵＳPＵSＢ電源1２ＮC此管腳必須懸空13LPGO網絡狀態指示燈簡略設計參見ＬＰＧ管腳電路14ＮC此管腳必須懸空1５／RXＤOＵART口，對應DＴE的ＲXD口16ＮC此管腳必須懸空1７/TＸDIUART口,對應ＤTE的TXＤ口１8ＶＤＤ－ＲTＣP實時時鐘（ＲＴＣ）備用電源輸入接鈕扣電池或大電容１9ＮC此管腳必須懸空2０ＮＣ此管腳必須懸空２１～25ＧND—地2６ＶＢＡＴP電源３。４V～4。７V，當模塊以最大功率放射時,電源供電電流將達到瞬時1。6A左右,ＶBAT電壓將會有跌落，但必須保證供電電壓最小值不能低于3.４V.２７VBAＴP２8VBATP29VＢAＴP30ＶBAＴＰ3１ＶDD—IＯPI/O口電源管腳VDD－IO在使用時需要注意:VDD-IO輸入電壓Ｕ與／ＤTR、/RTS、／TＸD外加串聯電阻R的關系計算公式：R=3.5＊U－１１。3Ｋ如:VＤD-IO輸入電壓為3V,R＝０歐姆；輸入電壓為5V，R＝6.２K32/RIＮＧOUARＴ口，對應DTE的RINＧ口33/DSROUART口，對應DＴE的DSR口3４／ＲTSIUART口,對應DTE的ＲＴS口３５/ＤＴRIUＡRT口,對應DTE的ＤTR口3６NC此管腳必須懸空37/CTSOＵART口，對應DTＥ的CTS口３8NC此管腳必須懸空３９／DＣDOＵARＴ口,對應DTＥ的DＣD口40／ＲSTＩ復位管腳低電平有效,建議此管腳在靠近50ＰINＢ２B連接器處并聯１０0nF的電容到GＮD，用于ESD防護41TERM＿OＮI開關機管腳４2ＧNDＰ地４3MＩＣ2AI其次路MＩC單端輸入44MＩCBIＡSＰ其次路MIＣ的偏置電壓4５ＭＩC1—ＰAI第一路音頻輸入正端差分輸入４6MIＣ１-NＡＩ第一路音頻輸入負端47SPK-ＮAO其次路音頻輸出負端差分輸出４8SPK—ＰAＯ其次路音頻輸出正端49EＡR－PAＯ第一路音頻輸出正端差分輸出５0EAＲ－NＡO第一路音頻輸出負端4.3EM31０GＰRＳ模塊應用框圖EM310ＧPRS模塊使用50—ＰIＮ連接器接口方式，外圍設備供應應用接口信號為：①ＵＡRT接口②SＩM卡接口③音頻接口④電源接口⑤UＳＢ總線接口⑥網絡狀態指示接口其模塊應用框圖如圖4．2所示。圖4。２EM3１0GPＲＳ模塊應用框圖EM31０模塊供應一路串行接口,支持８線串行總線接口或4線串行總線接口或２線串行接口。EM31０GSＭ模塊通過ＵＡＲT接口與外界進行串行通信,和AT指令的輸入。ＵＡＲT支持可編程的數據寬度、可編程的數據停止位、可編程的奇／偶校驗或者沒有校驗，該UAＲT口最高支持11５．2kbiｔ/ｓ的波特率最低支持3０0bｉt/ｓ的波特率,默認支持9600ｂｉｔ／ｓ的速率,支持波特率掉電保存.在本系統中有單片機向EM310GPRS模塊通訊，為使其簡便采納模塊的UARＴ接口發送數據。EＭ310模塊可以通過使用２線制串口ＭAX3232芯片與標準RS—２32—C的接口連接.模塊的/RXD通過MAX323２芯片轉換后接ＤTE設備的RＸＤ管腳；DTＥ設備的ＴXD通過ＭAＸ３232芯片轉換后接模塊的/TＸD管腳。其連接示意圖如圖4.3所示。圖4.３EM31０模塊串口與單片機連接示意圖４。４EM３10GPＲS模塊的天線接口EＭ3１0GPＲＳ模塊天線采納ＲF連接器連接方式，天線使用5０ohm特征阻抗的線纜和天線.4。4.1天線接口ESD防護ＥM３10模塊天線接口對EＳD敏感，如果防護不好，可能會導致內部射頻器件永久性損壞，所以本設計的EＳＤ防護電路如圖4．４所示。圖4．4天線接口的EDS防護電路攀枝花學院本科畢業設計（論文）5溫度檢測5溫度檢測５．１溫度檢測儀的分類隨著國內外工業的日益進展，溫度檢測技術也不斷地進步，目前的溫度檢測使用的溫度計種類繁多、應用范圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法。5．１。１利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計利用此原理制成的溫度計大致分成三大類：①玻璃溫度計:它是利用玻璃感溫包內的測溫物質(水銀、酒精、甲苯、煤油等)受熱膨脹、遇冷收縮的原理進行溫度測量的;②雙金屬溫度計：它是采納膨脹系數不同的兩種金屬堅固粘合在一起制成的雙金屬片作為感溫元件，當溫度變化時，一端固定的雙金屬片，由于兩種金屬膨脹系數不同而產生彎曲,自由端的位移通過傳動機構帶動指針指示出相應溫度；③壓力式溫度計：它是由感溫物質（氮氣、水銀、二甲苯、甲苯、甘油和低沸點液體如氯甲烷、氯乙烷等)隨溫度變化,壓力發生相應變化,用彈簧管壓力表測出它的壓力值,經換算得出被測物質的溫度值.5.１.2利用熱電效應技術制成的溫度檢測元件利用此技術制成的溫度檢測元件主要是熱電偶。熱電偶進展較早,比較成熟，至今仍為應用最廣泛的檢測元件.熱電偶具有結構簡潔、制作便利、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點。常用的熱電偶有以下幾種:①鎳鉻-鎳硅,型號為WRN，分度號為Ｋ,測溫范圍0~９0０oC。②鎳鉻-康銅，型號為WRK，分度號為Ｆ,測溫范圍０~600oC.③鉑鍺—鉑,型號為WRＰ,分度號為S，在１3０0oC以下的溫度可長期使用。④鉑－鉑,型號為Ｗ7７，分度號為Ｂ，測溫范圍３００～1600oＣ。5.1。３正在討論的溫度檢測技術近年來，在溫度檢測技術領域，多種新的檢測原理與技術的開發應用，己取得了重大進展.新一代溫度檢測元件正在不斷消滅和完善化.①晶體管溫度檢測元件半導體溫度檢測元件是具有代表性的溫度檢測元件。半導體的電阻溫度系數比金屬大12個數量級，二級管和三極管的PN結電壓、電容對溫度靈敏度很高。基于上述測溫原理已研制了各種溫度檢測元件。②集成電路溫度檢測元件利用硅晶體管基極一放射極間電壓與溫度關系（即半導體PN結的溫度特性)進行溫度檢測，并把測溫、激勵、信號處理電路和放大電路集成一體，封裝于小型管殼內,即構成了集成電路溫度檢測元件.③核磁共振溫度檢測器所謂核磁共振現象是指具有核自旋的物質置于靜磁場中時，當與靜磁場垂直方向加以電磁波，會發生對某頻率電磁的汲取現象。利用共振汲取頻率隨溫度上升而削減的原理研制成的溫度檢測器，稱為核磁共振溫度檢測器。這種檢測器精度極高,可以測量出千分之一開爾文,而且輸出的頻率信號適于數字化運算處理故是一種性能十分良好的溫度檢測器。在常溫下,可作抱負的標準溫度計之用。④熱噪聲溫度檢測器其優點在于１）輸出噪聲電壓大小與溫度是比例關系；2）不受壓力影響;3)感溫元件的阻值幾乎不影響測量精確度；所以它可以直接讀出肯定溫度值而不受材料和環境條件限制的溫度檢測器.5．２ＤS1８Ｂ2０的概述DS１8B2０溫度芯片是一種集成芯片，能夠有效的減小外界的干擾，提高測量的精度,簡化電路的結構。使用集成芯片，已經漸漸的成為設計電路的一種趨勢。本系統設計使用溫度芯片DＳ１8Ｂ2０，也正是順應了這一趨勢。５.2.１DＳ1８B2０一般說明及特點概述ＤS1８B２０是ＤＡLLＡS公司生產的一線式數字溫度傳感器，其測溫分辨率可達0．06２５oC，其供應９位溫度讀數，指示器件的溫度。信息經過單線接口送入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據線本身供應而不需要外部電源.由于每一個ＤＳ1８2０有唯一的系列號，因此多個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,可節省大量的引線和規律電路.這就允許在很多不同的地方放置溫度靈敏器件.此特性的應用范圍包括ＨVＡC環境掌握、建筑物設備或機械內的溫度檢測，以及過程監視和掌握中的溫度檢測。DS18B２0支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為－55～+１２5oC，在—1０~＋85oC范圍內,精度為±0.５oC。現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸,大大提高了系統的抗干擾性.適合于惡劣環境的現場溫度測量。溫度芯片ＤS18B20轉換速度快,轉換精度高,與微處理器的接口簡潔,給硬件設計工作帶來了極大的便利,能有效地降低成本,縮短開發周期。在本檢測系統設計中采納外部電源供電測溫的工作方式，其中電阻Ｒ是上拉電阻，使得單線總線的空閑狀態是高電平。5．2.2DＳl８B2０的外部管腳及特點SHAPE\*MEＲＧEFＯRMＡＴDS１8B2０有三個管腳。GND為接地線，ＤQ為數據輸入輸出接口，通過一個較弱的上拉電阻與單片機相連。VＤD為電源接口，既可由數據線供應電源，又可由外部供應電源,范圍３.０V～５.5V.本文使用外部電源供電。引腳排列如圖5。１所示。圖5.1ＤS18B20引腳排列圖５。2。3ＤＳ１8B２0的內部結構ＤＳ1８Ｂ20主要由４部分組成:６4位光刻R０M、溫度傳感器、非易失性的溫度報警觸發器TH和ＴL、配置寄存器。Ｒ0M中的6４位序列號是出廠前被光刻好的,他可以看作是該DSＩSB20的地址序列碼，每個DSＩ8B20的64位序列號均不相同。凹凸溫報警觸發器TH和TL，配置寄存器均由一個字節的Ｅ２PＲOM組成,使用一個存儲器功能命令可對ＴH，TL或配置寄存器寫入。配置寄存器中R1，R0決定溫度轉換的精度位數。表5.1ＤS１8Ｂ2０精度位數對應表R１Ｒ０精度位數最大轉換時間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:未編程時默認為1２位精度.本系統采納的也是1２位的精度。5.２．4DS1８B20的內存結構DS18Ｂ20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAＭ(便簽式的內部存儲器)和一個非易失性的可電擦除的EＥＰＲOＭ,后者存放高溫和低溫觸發器TＨ，ＴL和結構寄存器。便簽存儲器包含了９個連續字節(０~８)，前兩個字節是測得的溫度信息,字節０的內容是溫度的低8位,字節1是溫度的高8位,字節２是TH(溫度上限報警)，字節3是TL（溫度下限報警)，字節4是配置寄存器，用于確定輸出分辨率９到12位.第5、６、７個字節是預留寄存器,用于內部計算.字節8是冗余檢驗字節，校驗前面全部8個字節的ＣＲC碼，可用來保證通信正確。5.3DＳ１８B2０的測溫功能當DＳI８B20接收到溫度轉換命令后，開頭啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以1６位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的０，1字節。單片機可通過單線接口讀到該數據,讀取時低位在前，高位在后，數據格式以0.0625oC/LＳB形式表示.經過單線接口訪問DSl820的協議處理挨次,如圖５.2所示。圖５。2處理挨次圖5.3.1初始化單總線上的全部處理均從初始化開頭.初始化序列包括總線主機發出一復位脈沖，接著由從屬器件送出存在脈沖。5。３．2ＲOM操作品令總線主機檢測到ＤSｌ８20的存在便可以發出RＯＭ操作命令之一。這些命令如表5．2所示。表５．2ROM操作命令表指令代碼ＲeaｄRＯM(讀ROM)[3３Ｈ］MatｃｈRＯM（匹配ROM）[55H］ＳkｉｐROＭ（跳過ROＭ][CCＨ］ＳeａrchＲOM（搜尋RＯM)［F0H]Ａlaｒｍｓearcｈ（告警搜尋）[ECH］5。3.3存儲器操作命令表5.３存儲器操作命令代碼指令代碼寫暫存存儲器［4EH]讀暫存存儲器［ＢEH］復制暫存存儲器［48H］溫度變換[4４H］重新調出[Ｂ8Ｈ]讀電源[B4Ｈ］攀枝花學院本科畢業設計（論文）6系統硬件方案設計６HYPERLINK”file://／C：＼＼Ｄocumｅｎtｓ%2０ａｎｄ%20Ｓettings＼\Admiｎistratｏr\\桌面\\2０0８02268864７４\\２008０22688６４７4．doｃ＂＼l”＿Ｔｏc137３657８９＃_Toｃ１373657８9”系統硬件方案設計６.1硬件系統組成本系統硬件主要有數字溫度傳感器、單片機、ＧＰRS模塊、SIＭ卡及卡座、電源等組成。其硬件組成框圖如圖6.1所示。圖６。1硬件系統組成框圖系統從結構上可以分為以下三層:最底層為溫度信息獵取、處理與放射子系統(數據采集節點）。DＳ18Ｂ20傳感器從現場采集溫度信息，對獵取的數據進行匯總和加工處理,并且依據監控平臺的要求上傳網絡;其次層為信息相互傳遞（移動通信網GSM/GPＲＳ),利用移動通信網的大范圍掩蓋性與傳輸牢靠性，實現掌握溫度數據的傳輸；第三層為信息接收與反饋(監控中心或移動臺如PDA、手機），監控中心或移動臺接收到溫度信息后發出掌握命令,進行實時反饋,從而完成系統的監控。數據采集節點依據匯聚節點的要求將數據上傳匯聚節點，匯聚節點進行數據中樞處理,然后將數據上傳到系統接收反饋平臺。系統主要以GSM／ＧPRS網作為通信子系統，再通過IＮTERＮEＴ網絡或ＧPＲＳ模塊直接將數據傳到用戶接受處。工作人員可以很便利的將系統安裝到GSＭ／GPＲS網絡掩蓋的地區。系統層次圖如圖6．2所示。圖６.2基于GＰRS遠程溫度采集網絡的設計系統層次圖6。2單片機掌握系統本硬件系統設計所用到的單片機最小系統,主要由AＴ8９S52芯片構成。單片機在電路中充當中央處理器的作用，用以產生各個部分所需的掌握指令。將掌握程序預先載入單片機內,單片機通過調用相應的掌握指令,送到相應電路,讓整個系統得以正確運轉.最小系統電路圖如圖6．3所示。圖６．3單片機最小系統組成圖6。３溫度檢測模塊本硬件系統設計的溫度檢測部分，基于通信便利,電路簡潔,測量精準等多方面因素，傳感器選用DALLAS公司的數字溫度傳感器DS1８Ｂ20作為系統的溫度檢測主芯片.它與MＣU（AT８9S５２)的接法電路如圖6．４所示。圖6。4ＤＳ18B20連接電路圖溫度顯示部分,主要由數碼管，MC7４HＣ57３鎖存器等組成。其中,MC74HC573是八進制三態數據鎖存器，其為高電平鎖存。即當鎖存使能端為高時,輸出同步；當鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數據會被鎖存。溫度顯示的電路圖如圖6．5所示。(連線用網絡標簽代替。）圖6。5LＥＤ溫度顯示電路圖6.４GPＲS模塊6.4。１串口通訊協議EM3１０GPRＳ模塊與外圍設備所應用接口有UＡRT接口、SIＭ卡接口、音頻接口、電源接口、USＢ總線接口、網絡狀態指示接口，本作品采納的是ＥM3１0與單片機通訊,便于簡便考慮單片機的通訊接口，我們選取了UAＲT與EM310接口。EＭ3１０模塊通過UAＲＴ接口與外界進行串行通信,和ＡT指令的輸入。該ＵATR口最高支持115。2Kbit/s的波特率,最低支持3００bit/ｓ的波特率,默認支持9６０0bｉｔ/s的速率,支持波特率掉電保存。UART所選用的串口通訊協議如表6.1所示.表6．1ＵＡＲＴ串口通訊協議表通訊端口ＣＯＭ1波特率96００ｂiｔ／s數據位8停止位1奇偶校驗ＮONＥ６.４.２EＭ3１0GＰRS模塊與單片機的接口電路ＥＭ3１0模塊供應一路串行接口，其支持8線或4線串行總線接口或２線串行接口。如下圖６．6、6。7、6．８所示。本硬件系統設計采納8線串行接口電路。圖6．6UＡＲＴ8線串行總線接口電路圖６．7ＵAＲＴ4線串行總線接口電路圖６。8UART2線串行總線接口電路６.4。３ＥM3１０網絡狀態接口EM３１０模塊供應一個網絡狀態接口（LPG），LPＧ管腳輸出脈沖信號管腳用于掌握LＥＤ燈,作為指示網絡連接狀態。通過狀態指示燈閃爍的模式不同，表示不同的網絡狀態.如表６.2所示．表６．２LPG管腳狀態指示表工作或網絡狀態LPG管腳輸出狀態模塊啟動輸出高電平深度睡眠持續低電平無SIM卡，未輸入PIＮ碼，或正在搜尋網絡周期1s，高電平輸出0．１ｓ已注冊到網絡，IDLE狀態周期３s，高電平輸出0。1ｓＧPRＳ數據傳輸中周期0。125s,高電平輸出0.1s呼叫中持續高電平LPG管腳不能直接驅動LＥD，需要協作三極管使用，其電路連接圖如圖６。9所示。表6．9LＰＧ管腳狀態指示表6。4．４ＥＭ３１0與單片機連接總電路圖６．１0ＥM310與單片機接口及外圍電路圖6．５ＳIM卡接口模塊EＭ310模塊基帶處理器集成了符合ＩSO7816—３標準的SIM卡接口,為外部ＳIM卡座供應SIM卡接口信號.EM３１0模塊支持并能夠自動檢測3.0Ｖ和1.８VＳＩＭ卡，SＩＭ卡接口定義如表6．3所示。表6.3SIＭ卡接口定義表信號名描述SIM—CLKSIM卡時鐘SIM—ＶCCSIM卡電源SＩM—IOＳIM卡數據SIM－ＲSTSIM卡復位ＳIM—GNDＳIM卡地ＥＭ3１0與ＳIM卡座連接電路如圖6.１1所示。圖6。11SＩM卡座連接電路６.6串口擴展及連接模塊6.6．１串口擴展電路本系統硬件上,需要單片機具有兩串口。一個用于與EM３10連接通信，另一個用于連接ＰC機,但選用的單片機只具備一個串口.所以,要選用一種串口擴展芯片作一擴二的串口擴展電路。ＧＭ8１23為一擴三的通用異步串口擴展芯片，并能通過外部掌握串口擴展模式：單通道工作模式和多通道工作模式,即可以指定一個子串口和母串口以相同的波特率單一的工作，也可以讓全部子串口在母串口波特率基礎上分頻同時工作.該芯片工作在多通道模式下時,子串口能主動響應從機發送的數據,并有母串口發送給主機,同時返回子串口地址，該模式使每個從機的發送要求都能被準時地響應,即使全部從機同時發送要求，數據也不會丟失，基本實現了主控單元和外設通訊的實時性.該芯片母串口和子串口的工作波特率可由軟件調節，而不需要修改外部電路和晶振頻率。該芯片的外部掌握少，應用靈敏，編程使用簡潔.其一擴二串口擴展電路如圖6。12所示。圖6.12串口擴展連接電路６.6．2MAX232電路部分圖6．１3為MＡX232接口電路圖.在從ＰＣ機下載程序到單片機上時要用到該電路。圖6.13ＭAＸ23２接口電路圖6。7電源模塊由于GPＲＳ模塊在通訊是模塊的瞬間電流可以達到2A,所以需要牢靠的電源支持。同時由于ＧPＲＳ的用電不是橫流，而是脈沖式的需要,尤其是在模塊啟動的瞬間大電流需要會使電源瞬間有一個很大的壓降。過大的壓降會導致模塊重啟而不能進入工作模式。所以在設計中不但要有牢靠的電源供電,同時還要在模塊電源端盡可能近的地方連接一個大的電容.電源模塊電路圖如圖6。１4所示.圖6.14電源模塊電路圖2２０V的溝通電經過變壓器后輸出18V的溝通電。而后經過ＬM7805Z轉換出5Ｖ電壓給MＡX232供電、經過LM31７轉換出3.8V的電壓供單片機部分用電、最重要的GPRＳ供電由ＬM２５76-ＡDJ轉換出3．8Ｖ的電壓供應.攀枝花學院本科畢業設計（論文）7系統軟件方案設計7系統軟件設計在設計系統軟件部分時,首先要先明確軟件程序所要實現的功能，然后確定方案，執行命令的挨次及所達到的效果.本系統軟件設計主流程圖如圖7.１所示.圖７。1系統軟件流程圖７.１GPＲS應用系統中的協議轉換協議轉化模塊的任務主要是,將用戶數據轉換為TCP/ＩP協議的數據包,從而能夠通過ＧＰRS網絡發出。其中在系統初始化過程中，首先使ＧPＲS模塊撥號上網。當ＧＰRS模塊已經附在Inｔerｎet時,也獲得了一個動態的IＰ地址,數據傳輸的過程也就開頭了。在GPRＳ網絡中，數據傳輸就是ＩP數據報通信過程,模塊向網關發送的ＰＰP報文都會傳送到Ｉｎｔｅrｎeｔ網中相應的地址;而從Ｉｎteｒnｅt傳過來的應答幀也同樣會依據IP地址傳到GPRS模塊.從而實現采集數據和Inteｒｎet網絡通過ＧＰRＳ模塊的透明傳送.從外部來的數據經歷三個過程：裝入TＣＰ包、裝入IＰ包、裝入PＰＰ幀。經歷這三個過程后就成為了符合標準的數據包，能夠在網絡中傳送了。數據傳輸過程可分為以下幾個過程，如圖7.2所示。圖7．2GPRS通信程序結構圖實現此數據傳輸過程的軟件部分代碼為：ｖｏidIＰＩｎｉｔ（ＴＣPDａtaＴCPＯｐtioｎ)｛//TCP包裝入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軟件設計中涉及到的主要AT命令AＴ命令及返回狀態狀態說明ＡT%TSIM％ＴSＩM１測試ＳIM卡是否存在１表示卡在位，０表示未讀到卡AＴ+CＳＱ+CＳＱ:２7，９9OK檢查當地的網絡信號強度，3１最大，該命令空閑時，循/環發送，了解網絡信號狀態ＡT＋ＣRＥG=1OＫ啟用網絡注冊非懇求結果碼ＡT＋COPＳ?＋COＰＳ：０，０,＂ＣHＩＮAMOBILEＯＫ網絡運營商注冊查詢已注冊上中國移動AＴ+CGATＴ?+CＧAＴＴ：1OＫ查詢GPＲS附著狀態ＧPＲＳ已附著AT+ＣＯPS?+COＰＳ:0,0，＂CHINAMOＢILEOK查詢是否有網絡AT＋CGREG?＋CGREG：1，1查詢GPRＳ網絡注冊狀態AT+CSQ?＋CSＱ：３1，99OK查詢信號強度建議做網絡連接時，信號值在15以上AＴ％ＩOMODE＝1，1,０第一個參數=1模塊對輸入輸出數據進行轉換，這個時候用戶也要對輸入和輸出數據進行相應轉換。其次個參數=1當前使用單鏈接AＴ命令；第三個參數＝０使用接收緩存ＡＴ＋ＣＧDCONT=1，“IP”,“CＭNET”OK注冊移動的CMNET網關AT%ETＣＰIＰ＝“ｕser”，“ｇprs”ＯK注冊用戶名密碼,并等安排IP收到ｏk后表示安排IP完成,這個時間依據網絡有所不同，建議等待時間可以設定為10ｓ，注冊過程中做其它ＡT操作會注冊不到IＰＡＴ％ＥＴCＰＩP?％ＥＴＣPＩP：1，”1０．6０.126.１＂,，"２１1。13６。１12。５０"，"21１.１３６。20．2０３＂ＯＫ查詢GPRS初始化是否成功ＡＴ％ＩＰOPEN=”TCP”,＂61。１４4．176。175”，３００0CＯＮNEＣT設置接收服務器的協議類型,ＩＰ,和端口號連接成功AＴ％IPＳEND="31323334354142"％ＩＰSＥNＤ:15ＯK%ＩＰＤAＴA：1,１，7發送數據1２３4５ＡB收到數據AＴ％IPDＲ％IＰDR：1,1，7，"３1３２33３4354１42"ＯＫ讀取數據數據為１２３45ABAT%IＰCLOSE=1％IPＣＬOSE：１OＫ關閉一條TＣP鏈接,最長需要等待１５秒鐘左右才會有ＯK返回。AT%ＩPCLOSE=5OK退出TCＰ/IP功能，模塊從ＧＰＲS網絡注銷.7。3部分模塊程序代碼7．3。1其程序主函數為:＊*＊＊*＊*＊＊＊*＊***＊＊＊＊*****＊＊＊**＊＊*voiｄmain（ｖoiｄ){ CLＩ(）;Pｏrｔ＿Ｉnit()；Ｕｓarｔ_Init(）； tｉmｅr1_ｉnｉt(）;?ｔimer3＿ｉnit（);?EＴIMSK=0x04;//eｘtｅｎdedtｉmerinｔerｒuptsｏuｒces ／/watｃhｄog＿iniｔ();?SEI（)；?Lcm＿ｃlear（)；／/清除顯示??Ｗriｔe_Sｔｒinｇ（0，0，”GPRS初始化．．.。。。"，0）；?Delaｙ_ms（１00０);/／Ｕｓａｒt＿PutString（"ＡT+ＣIPCＬOSE\ｒ＂）;／/軟關機Ｄelａｙ＿mｓ(１000);／/Ｕsarｔ＿PutSｔｒｉｎg（＂ＡＴ＋CＩＰSHＵT\r”)；//軟關機?do｛?Ｃｏｎｎｅcｔ_ｔo_ip（)； ?}while（Conｎeｃｔｅd_fｌａg==０);//直到連接到網絡?Cｌeａr_Ｒxbuf