畢業(yè)論文----基于nrf905的室內(nèi)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)材料</p><p>　　專業(yè)班級 通信工程 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　所在學(xué)院 信息科技學(xué)院 　

2、</p><p><b>　　總 目 錄</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師評語表</b></p><p><b>　　評閱人評閱表</b></p><p>&l

3、t;b>　　答辯記錄表</b></p><p><b>　　答辯委員會評語表</b></p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文)</p><p>　　題 目基于NRF905的室內(nèi)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　專 業(yè) 通信工程　 &l

4、t;/p><p>　　班 級 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　所在

5、學(xué)院 信息科技學(xué)院　 </p><p>　　基于NRF905的室內(nèi)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　摘 要：本項目的目的是設(shè)計一個溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)用短信準(zhǔn)確的控制節(jié)點進(jìn)行溫濕度檢測，并將采集到的數(shù)據(jù)反饋到基站內(nèi)。本文首先介紹無線通信技術(shù)的背景，提出了一種基于無線射頻模塊和溫濕度傳感器，實現(xiàn)無線控制溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。其次

6、，根據(jù)設(shè)計方案，比較和分析的不同公司各類芯片，實現(xiàn)由STC公司單片機(jī)芯片STC89LE516RD、西門子公司TC35i-GSM模塊、NORDIC公司的NRF905模塊，瑞士Scnsirion公司sht11溫濕度傳感器等組成的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺。著重介紹TC35i模塊、NRF905模塊、單片機(jī)STC89LE516RD芯片、串口、電源等電路原理圖。接著，給出該硬件平臺上基站和節(jié)點的單片機(jī)程序流程圖，利用單片機(jī)C語言實現(xiàn)基站和節(jié)點程序的設(shè)

7、計。最后，給出了系統(tǒng)的實物圖。</p><p>　　該系統(tǒng)體積小、功耗低、電路簡單，可以方便安裝和實現(xiàn)實時監(jiān)控。本系統(tǒng)在實際應(yīng)用中具有一定的可行性，可以應(yīng)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等很多領(lǐng)域，具有一定的應(yīng)用價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機(jī)、NRF905、TC35I、溫濕度傳感器</p><p>　　The Design and Implementation of

8、Indoor Wireless Temperature and Humidity Control System Based on NRF905 </p><p>　　Abstract: The aim of this project is to design a temperature and humidity monitoring system. In order to using SMS accurate c

9、ontrol node detection, temperature and humidity and collected data feedback to the base station. This article first describes the background of wireless communication technology, propose a module based on radio frequency

10、 and temperature and humidity sensors, to achieve wireless control of temperature and humidity data acquisition system and the overall design. Secondly, ac</p><p>　　This is a small volume, low power consumpt

11、ion system, simple circuit , you can easily install and implement real-time monitoring. This system has certain possibilities that can be applied to industrial and agricultural production in practice , and so many areas,

12、 it has a certain application value.</p><p>　　Keywords: GSM；STC89LE516；NRF905；temperature and humidity sensors</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒 論1</b>&l

13、t;/p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2無線通信技術(shù)的論述2</p><p>　　1.3論文的研究內(nèi)容4</p><p>　　1.4論文的工作5</p><p>　　2 基礎(chǔ)理論知識介紹5</p><p>　　2.1 GSM技術(shù)介

14、紹5</p><p>　　2.2 3G技術(shù)介紹6</p><p>　　2.3 WLAN（無線局域網(wǎng)技術(shù)）技術(shù)介紹6</p><p>　　2.4無線射頻技術(shù)介紹7</p><p>　　2.5 WiMax（全球微波互聯(lián)接入）技術(shù)7</p><p>　　3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計8</p><p>

15、;　　3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計思路8</p><p>　　3.1.1基站設(shè)計8</p><p>　　3.1.2節(jié)點設(shè)計9</p><p>　　3.2硬件選型10</p><p>　　3.3基站電路硬件設(shè)計11</p><p>　　3.3.1單片機(jī)STC89LE516結(jié)構(gòu)概述及外圍電路設(shè)計11</p>

16、<p>　　3.3.2西門子TC35i模塊介紹及外圍電路設(shè)計12</p><p>　　3.3.3NRF905模塊介紹以及外圍電路設(shè)計13</p><p>　　3.3.4串口電路15</p><p>　　3.3.4.1串行通信概述15</p><p>　　3.3.4.2串行通信接口RS-23216</p>&

17、lt;p>　　3.3.4.3串口通信電路設(shè)計17</p><p>　　3.3.5電源電路18</p><p>　　3.3.6基站電路硬件總圖20</p><p>　　3.4節(jié)點電路硬件設(shè)計20</p><p>　　3.4.1 STC89LE516外圍電路設(shè)計20</p><p>　　3.4.2 SHT1

18、1模塊介紹以及外圍電路設(shè)計21</p><p>　　3.4.3 電源模塊設(shè)計22</p><p>　　3.4.4 節(jié)點硬件總圖23</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計24</p><p>　　4.1節(jié)點程序流程24</p><p>　　4.2基站程序流程25</p><p>　　4

19、.3NRF905數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖26</p><p>　　4.4NRF905數(shù)據(jù)接收流程圖27</p><p>　　4.5SHT11數(shù)據(jù)采集流程圖28</p><p>　　5 系統(tǒng)整體調(diào)試30</p><p>　　5.1系統(tǒng)實物圖30</p><p>　　5.2溫濕度結(jié)果圖30</p><

20、p><b>　　6 結(jié)束語32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b>　　1.1引言<

21、/b></p><p>　　今天，我們已經(jīng)真正進(jìn)入一個無線技術(shù)無所不在的時代。在家中，使用便利的無繩電話；出門在外，使用手機(jī)和遠(yuǎn)方的親人通話，發(fā)短信；開車，GPS系統(tǒng)為我們導(dǎo)航指路；工作，使用無線網(wǎng)卡可以隨時隨地進(jìn)行網(wǎng)上辦公，等等。</p><p>　　在信息和知識已成為社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略資源和基本要素的時代中，人們更加需要隨時隨地獲取信息，原來點對點的固定電話通信方式已遠(yuǎn)不能滿足

22、需求了。人類需要寬帶的無線通信技術(shù)，來滿足多媒體化、普及化、多樣化、全球化和個性化的信息交流。無線技術(shù)給人們帶來的影響是無可爭議的。如今每一天大約有15萬人成為新的無線用戶，全球范圍內(nèi)的無線用戶數(shù)量目前已經(jīng)超過2億。這些人包括大學(xué)教授、倉庫管理員、護(hù)士、商店負(fù)責(zé)人、辦公室經(jīng)理和卡車司機(jī)。他們使用無線技術(shù)的方式和他們自身的工作一樣都在不斷地更新。</p><p>　　隨著無線通信技術(shù)的進(jìn)步，無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)將迅速

23、地向我們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€方面擴(kuò)展。嵌入式的無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)正在向我們走來，以無線片上系統(tǒng)為核心的低功耗、小體積、低價格嵌入式無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)近年來得到了迅速地發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生出無數(shù)的新應(yīng)用和新市場。</p><p>　　在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，為保證各項工作在某恒定的溫度和濕度范圍內(nèi)安全進(jìn)行，對溫濕度的測量及控制具有極其重要的意義。比如電力、電信設(shè)備及各類運(yùn)輸工具組件的過熱故障預(yù)知監(jiān)控，空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度監(jiān)

24、控，醫(yī)療與健診的溫濕度監(jiān)控，化工、機(jī)械、溫室、大棚等設(shè)備溫濕度監(jiān)控等。對這些場合的溫濕度監(jiān)控，如果采用人工方式，不僅耗費(fèi)大量的人力、物力，而且實時性差，準(zhǔn)確度低，特別在一些存在熱源的生產(chǎn)基地，在短時間內(nèi)溫濕度可能發(fā)生劇烈的變化，無法采用人工進(jìn)行準(zhǔn)確測量和管理，否則可能造成重大事故。如果采用有線傳輸方式將傳感器與主控機(jī)相連必然使系統(tǒng)布線復(fù)雜、成本增加、故障率高且難以維修，而價格低廉、體積小、功耗低、性能穩(wěn)定、傳輸距離長的無線通信芯片的出現(xiàn)

25、，使無線溫濕度監(jiān)測成為可能[1]。</p><p>　　在這種環(huán)境下，進(jìn)一步研究無線技術(shù)，顯然是很有意義的。這次我要設(shè)計的主要內(nèi)容利用無線傳輸模塊短信控制系統(tǒng)。在這次設(shè)計的硬件過程中，主要以模塊為中心設(shè)計的。</p><p>　　1.2無線通信技術(shù)的論述</p><p>　　通信技術(shù)和通信產(chǎn)業(yè)20世紀(jì)80年代以來發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。不論是在國際還是在國內(nèi)都是如此。這

26、是人類進(jìn)入信息社會的重要標(biāo)志之一。</p><p>　　通信就是互通信息。從這個意義上來說，通信在遠(yuǎn)古的時代就已存在。人之間的對話是通信，用手勢表達(dá)情緒也可算是通信。以后用烽火傳遞戰(zhàn)事情況是通信，快馬與驛站傳送文件當(dāng)然也可是通信。現(xiàn)代的通信一般是指電信，國際上稱為遠(yuǎn)程通信[2]。</p><p>　　1897年，馬克尼使用800Khz中波信號進(jìn)行了從英國至北美紐芬蘭的，世界上第一次橫跨大西

27、洋的無線電報的通信試驗，開創(chuàng)了人類無線通信的新紀(jì)元。在無線通信初期，受技術(shù)條件的限制，人們大量使用長波及中波進(jìn)行通信。20世紀(jì)20年代初人們發(fā)現(xiàn)的短波通信，20世紀(jì)60年代衛(wèi)星通信興起前，他一直是遠(yuǎn)程國際通信的重要手段，并且目前對應(yīng)急通信和軍用通信依然有一定實用價值。20世紀(jì)40年代到50年代產(chǎn)生了傳輸頻帶較寬、性能較穩(wěn)定的微波通信，成為長距離大容量地面干線無線傳輸?shù)闹匾侄?。模擬調(diào)頻傳輸容量高達(dá)2700路，亦可同時傳輸高質(zhì)量彩色電視信

28、號；爾號逐步進(jìn)入中容量至大容量數(shù)字微波傳輸。80年代中期以來，隨著頻率選擇性色散衰落對數(shù)字微波傳輸中斷影響的發(fā)現(xiàn)及一系列自適應(yīng)衰落對抗技術(shù)與高狀態(tài)調(diào)制與檢測技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)字微波傳輸產(chǎn)生了一個革命性變化。特別應(yīng)該指出的是20世紀(jì)80年代到90年代發(fā)展起來的一整套高速多狀態(tài)自適應(yīng)編碼調(diào)制解調(diào)技術(shù)與信息號處理及信號檢測技術(shù)，對現(xiàn)今衛(wèi)星通信、移動通信、全數(shù)字hdtv傳輸、通用高速有線/無線接入，乃至高質(zhì)量磁性記錄等諸多領(lǐng)域的信號設(shè)計與信號處理

29、及應(yīng)用，發(fā)揮了重要作用。</p><p>　　隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的信息化，人們要通信息化開創(chuàng)新的工作方式、管理方式、商貿(mào)方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、醫(yī)療保健方式以及消費(fèi)與生活方式。無線通信也從固定方式發(fā)展為移動方式，移動通信發(fā)展至今大約經(jīng)歷了五個階段：</p><p>　　第一階段為20 年代初至50 年代初，主要用于艦船及軍有，采用短波頻及電子管技術(shù)，至該階段末期才出

30、現(xiàn)150MHZ VHF 單工汽車公用移動電話系統(tǒng)MTS。</p><p>　　第二階段為50 年代到60 年代， 此時頻段擴(kuò)展至UHF450MHZ，器件技術(shù)已向半導(dǎo)體過渡，大都為移動環(huán)境中的專用系統(tǒng)，并解決了移動電話與公用電話網(wǎng)的接續(xù)問題。</p><p>　　第三階段為70 年代初至80 年代初頻段擴(kuò)展至800MHZ，美國Bell 研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并于70 年代末進(jìn)行了AMPS

31、試驗。</p><p>　　第四階段為80 年代初至90 年代中，為第二代數(shù)字移動通信興起與大發(fā)展階段，并逐步向個人通信業(yè)務(wù)方向邁進(jìn)；此時出現(xiàn)了D- AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaone、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS 等各類系統(tǒng)與業(yè)務(wù)運(yùn)行。</p><p>　　第五階段為90年代中至今，隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，適應(yīng)移動數(shù)據(jù)、移動計算及移動

32、多媒體運(yùn)作需要的第三代移。移動通信開始興起，其全球標(biāo)準(zhǔn)化及相應(yīng)融合工作與樣機(jī)研制和現(xiàn)場試驗工作在快速推進(jìn)，包括從第二代至第三代移動通信的平滑過渡問題在內(nèi)。</p><p>　　當(dāng)前，中國是世界各國通信技術(shù)運(yùn)營商和設(shè)備制造商關(guān)注的焦點，大家都希望在中國的市場上占有自己的發(fā)展空間和市場份額。移動通信在中國發(fā)展十分迅速，中國移動通信的走向一直為世人所矚目。1987年11月，我國廣東正式開通了第一個tacs制式模擬蜂窩移

33、動通信系統(tǒng)，實現(xiàn)了移動電話用戶“零”的突破。1994年底，廣東又首先開通了GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，至1995年，全國已15個省、市也相繼開通了GSM移動通信網(wǎng)。迄今為止，全國各省、自治區(qū)、直轄市面上都建設(shè)了GSM網(wǎng)，實現(xiàn)了國內(nèi)和國際的全自動溫游。目前我國正在積極準(zhǔn)備在21世紀(jì)初期開展第三代移動通信的商用試驗。</p><p>　　從1987年至今，我國移動電話用戶數(shù)的增長很快，尤其是GSM網(wǎng)更是以人們始料不及

34、的速度在迅猛發(fā)展。這主要是因為GSM系統(tǒng)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面均比tacs系統(tǒng)有較大的優(yōu)勢，更重要的是我國在GSM運(yùn)營領(lǐng)域引入了競爭機(jī)制，促進(jìn)了GSM網(wǎng)的發(fā)展。我國的移動通信用戶已超過了8000萬，位居世界第二。截止2008年六月，中國市場上的GSM手機(jī)用戶已突破5.425億戶，目前仍在以每月850多萬的新增用戶不斷增長，目前GSM網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍已遍及全國各地村鎮(zhèn)。</p><p>　　近20年來，我國在移動通信領(lǐng)域的

35、科研、設(shè)備生產(chǎn)等方面也取得了可喜的進(jìn)步。國產(chǎn)移動通信設(shè)備—交換系統(tǒng)、基站和手機(jī)等都已經(jīng)投入應(yīng)用，第三代移動通信系統(tǒng)的開發(fā)和研究也正與世界同步?？梢姡袊鵁o線通信在運(yùn)營業(yè)與制造業(yè)上已取得了第一階段的成功。</p><p>　　無線通信技術(shù)的研究歷史并不長，但發(fā)展非常迅速，相比于有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有著不可比擬的優(yōu)勢。同時，無線通信技術(shù)在商業(yè)，軍事，科研等方面的應(yīng)用上也是越來越廣，越來越受到重視。雖然如此，但是無線通信技術(shù)仍

36、然有巨大的發(fā)展和應(yīng)用空間，未來的用戶也能通過這個技術(shù)對無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提出更高的要求，實現(xiàn)更多的業(yè)務(wù)。</p><p>　　1.3論文的研究內(nèi)容</p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計主要是熟悉西門子公司的GSM模塊TC35i系列，STC89LE516單片機(jī)，NRF905模塊、sht11溫濕度傳感器、電容、電阻、發(fā)光二極管等一些電路元件；掌握Protel99開發(fā)軟件的運(yùn)用，在該軟件下熟練的運(yùn)用完成各種

37、電路原理圖和PCB圖設(shè)計的要求；學(xué)會運(yùn)用各方面知識，設(shè)計室內(nèi)無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　這次設(shè)計的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)原理框圖如下圖1.1所示：</p><p>　　圖1.1 系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　本系統(tǒng)包括一個基站和多個節(jié)點。節(jié)點主要通過溫濕度傳感器進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集，并將采集的數(shù)據(jù)通過低功耗的射頻收發(fā)模塊發(fā)送給基站?；局饕ㄟ^低功耗的射頻收發(fā)模

38、塊與節(jié)點通信，接收來自各個節(jié)點采集的溫濕度數(shù)據(jù)包，通過手機(jī)模塊與用戶手機(jī)短信通信，通過串口與PC機(jī)的通信。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，首先，各個節(jié)點通過溫濕度傳感進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集，并將采集的數(shù)據(jù)包配置上基站的地址，當(dāng)信道空閑時將數(shù)據(jù)包發(fā)送給基站。其次，基站通過低功耗的射頻收發(fā)模塊接收來自各個節(jié)點的數(shù)據(jù)?；窘邮盏綌?shù)據(jù)包后，對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析和處理。最后，基站將所有節(jié)點接收到的溫濕度數(shù)據(jù)匯總，通過手機(jī)模塊以短信的方式發(fā)送給用戶或者通過串口將

39、數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)。</p><p><b>　　1.4論文的工作</b></p><p>　　本次設(shè)計是基于無線傳輸模塊，GSM模塊，溫濕度傳感器的室內(nèi)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，首先是根據(jù)設(shè)計要求畫出設(shè)計電路框圖，然后根據(jù)框圖選者芯片類型，再根據(jù)芯片的性能，芯片的市場價格以及操作問題選者具體的芯片，之后根據(jù)選者好的芯片對各個芯片進(jìn)行解說以及和各個模塊的連接方法，最后將各個模

40、塊電路組合成一張完整的基站電路和節(jié)點電路，電路完成后要進(jìn)行電路的芯片的測試，必須設(shè)計幾個程序，然后進(jìn)行調(diào)試工作。最后編寫基站總程序和節(jié)點程序，完成整體的調(diào)試。</p><p>　　2 基礎(chǔ)理論知識介紹</p><p>　　2.1 GSM技術(shù)介紹</p><p>　　GSM全名為：Global System for Mobile Communications，中文為全

41、球移動通訊系統(tǒng)，俗稱"全球通"，是一種起源于歐洲的移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動通信技術(shù)，其開發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個移動電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶使用一部手機(jī)就能行遍全球。我國于20世紀(jì)90年代初引進(jìn)采用此項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此前一直是采用蜂窩模擬移動技術(shù)，即第一代GSM技術(shù)（2001年12月31日我國關(guān)閉了模擬移動網(wǎng)絡(luò)）。目前，中國移動、中國聯(lián)通各擁有一個GSM網(wǎng)，為世界最大的移動通信網(wǎng)絡(luò)。GSM系統(tǒng)包括 GSM 9

42、00：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM1900：1900MHz等幾個頻段[3]。GSM（全球移動通信系統(tǒng)）是一種廣泛應(yīng)用于歐洲及世界其他地方的數(shù)字移動電話系統(tǒng)。GSM使用的是時分多址的變體，并且它是目前三種數(shù)字無線電話技術(shù)（TDMA、GSM和CDMA）中使用最為廣泛的一種。 GSM將資料數(shù)字化，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，然后與其它的兩個用戶數(shù)據(jù)流一起從信道發(fā)送出去，另外的兩個用戶數(shù)據(jù)流都有各自的時隙。GSM實際上是歐洲的

43、無線電話標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)GSM Mou聯(lián)合委員</p><p>　　GSM系統(tǒng)有幾項重要特點：防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò)容量大、手機(jī)號碼資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機(jī)耗電量低。目前世界上主要的兩大GSM系統(tǒng)為GSM 900及GSM1800，由于采用了不同頻率，因此適用的手機(jī)也不盡相同。前者發(fā)展的時間較早，使用的國家較多，后者發(fā)展的時間較晚，使用的國家也較少。物理特性方面，前者頻譜較低，波長較長

44、，穿透力較差，但傳送的距離較遠(yuǎn)，而手機(jī)發(fā)射功率較強(qiáng)，耗電量較大，因此待機(jī)時間較短；而后者的頻譜較高，波長較短，穿透力佳，但傳送的距離短，其手機(jī)的發(fā)射功率較小，待機(jī)時間則相應(yīng)地較長。 GSM及其他技術(shù)是無線移動通信的演進(jìn)，無線移動通信包括高速電路交換數(shù)據(jù)、通用無線分組系統(tǒng)、基于GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)增強(qiáng)型移動通信技術(shù)以及通用移動通信服務(wù)。</p><p>　　2.2 3G技術(shù)介紹</p><p>

45、　　“3G”（英語 3rd-generation）或“三代”是第三代移動通信技術(shù)的簡稱，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時傳送聲音(通話)及數(shù)據(jù)信息(電子郵件、即時通信等)。代表特征是提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 相對第一代模擬制式手機(jī)(1G)和第二代GSM、CDMA等數(shù)字手機(jī) (2G)，第三代手機(jī)（3G）一般地講，是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)。</p><p>　　

46、3G與2G的主要區(qū)別是在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上的提升，它能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無線漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)，同時也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。為了提供這種服務(wù)，無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps(兆比特/每秒)、384kbps(千比特/每秒)以及144kbps的傳輸速度（此數(shù)值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

47、會發(fā)生變化)。</p><p>　　2.3 WLAN（無線局域網(wǎng)技術(shù)）技術(shù)介紹</p><p>　　無線局域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Local Area Networks； WLAN)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻(Radio Frequency； RF)的技術(shù)，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線(Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)讓用戶透過它，達(dá)到「信息

48、隨身化、便利走天下」的理想境界。</p><p>　　無線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN（Wi－Fi），其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為802.11，可實現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發(fā)展的主要是802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WLAN 網(wǎng)絡(luò)，支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項新技術(shù)，WLAN在歐美等國快速發(fā)展，在我國近兩年也得到了幾大運(yùn)營商的追捧。</p><p>　　2.4無線射頻技術(shù)介紹</p>

49、<p>　　無線射頻譯自英文Radio Frequency Identification，簡稱為RFID，是20世紀(jì)90年代興起的一種非接觸式的自動識別技術(shù)。射頻技術(shù)（RFID） 相對于傳統(tǒng)的磁卡及IC卡技術(shù)具有非接觸、閱讀速度快、無磨損等特點。</p><p>　　無線射頻技術(shù)在閱讀器和射頻卡之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換的目的。閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當(dāng)射頻卡

50、進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。與傳統(tǒng)的條型碼、磁卡及IC卡相比，射頻卡具有非接觸、閱讀速度快、無磨損、不受環(huán)境影響、壽命長、便

51、于使用的特點和具有防沖突功能，能同時處理多張卡片。在國外，射頻識別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。</p><p>　　目前生產(chǎn)射頻技術(shù)RFID產(chǎn)品的很多公司都采用自己的標(biāo)準(zhǔn)，國際上還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前，可供射頻卡使用的幾種射頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有ISO10536、 ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。應(yīng)用最多的是ISO14443和ISO15693，這兩個標(biāo)準(zhǔn)都由物

52、理特性、射頻功率和信號接口、初始化和反碰撞以及傳輸協(xié)議四部分組成。</p><p>　　2.5 WiMax（全球微波互聯(lián)接入）技術(shù)</p><p>　　WiMAX全稱為Worldwide Interoperability for Microwave Access,即全球微波互聯(lián)接入。WiMAX的另一個名字是802.16。WiMAX是一項新興的寬帶無線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)

53、據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km。WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點。WiMAX的技術(shù)起點較高，采用了代表未來通信技術(shù)發(fā)展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先進(jìn)技術(shù)，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，WiMAX逐步實現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動化，而3G則實現(xiàn)移動業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會越來越高。WiMAX是一種廣域網(wǎng)(WAN)技術(shù)。 服務(wù)供應(yīng)商部署一個網(wǎng)絡(luò)的塔，這啟用訪問過許多英里。 互聯(lián)網(wǎng)連接后內(nèi)的任何地方可立即使用覆

54、蓋區(qū)域。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計思路</p><p>　　根據(jù)圖3.1的系統(tǒng)原理框圖，這個系統(tǒng)主要包含兩大模塊：基站和節(jié)點。節(jié)點模塊主要通過溫濕度傳感器進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集，并將采集的數(shù)據(jù)通過低功耗的射頻收發(fā)模塊發(fā)送給基站?；灸K主要通過低功耗的射頻收發(fā)模塊與節(jié)點通信，接

55、收來自各個節(jié)點采集的溫濕度數(shù)據(jù)包，通過手機(jī)模塊與用戶手機(jī)短信通信，通過串口與PC機(jī)的通信。下面對這兩個模塊作詳細(xì)的介紹：</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)原理框圖</p><p><b>　　3.1.1基站設(shè)計</b></p><p>　　基站是整個系統(tǒng)的核心模塊。主要功能是是實現(xiàn)與用戶短信通信，與節(jié)點通信，與上位機(jī)的通信，是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理中

56、心。</p><p>　　圖3.2基站原理框圖</p><p>　　基站的原理框圖如圖3.2所示。圖中可知，基站主要有單片機(jī)，GSM模塊，無線射頻模塊，串口3個部分組成。GSM模塊是典型的GSM終端，通過單片機(jī)的AT指令控制可直接與手機(jī)用戶進(jìn)行短信通信。無線射頻模塊是近距離通信模塊，通過單片機(jī)的控制與其他節(jié)點通信。串口是基站與上位機(jī)的通信接口，接收上位機(jī)數(shù)據(jù)或把各種數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，以便做

57、進(jìn)一步的處理。單片機(jī)是系統(tǒng)的CPU，完成系統(tǒng)初始化，GSM模塊的短信收發(fā)控制，無線射頻模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)控制。</p><p><b>　　3.1.2節(jié)點設(shè)計</b></p><p>　　節(jié)點主要是進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集。其功能是通過溫濕度傳感器進(jìn)行溫濕度信息的采集，再通過無線傳輸模塊將采集進(jìn)來的溫濕度信息發(fā)送給基站。</p><p>　　圖3.3

58、節(jié)點原理框圖</p><p>　　節(jié)點原理框圖如圖3.3所示。從圖可知，節(jié)點主要有單片機(jī)，無線射頻模塊，溫濕度傳感器3個部分組成。無線射頻模塊和基站一樣，是近距離通信模塊，主要是通過單片機(jī)的控制完成接收基站命令包和反饋采集的溫濕度數(shù)據(jù)包發(fā)送給基站。溫濕度傳感器能對節(jié)點周圍的環(huán)境進(jìn)行高精度的溫濕度測量。單片機(jī)是系統(tǒng)的CPU，主要完成系統(tǒng)上電初始化，通過無線射頻模塊接收到數(shù)據(jù)并進(jìn)行譯碼，如果接收到的數(shù)據(jù)為控制指令，單

59、片機(jī)則根據(jù)控制指令進(jìn)行溫濕度的測量，測量完成后再通過無線射頻模塊發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)包給基站。</p><p><b>　　3.2硬件選型</b></p><p>　　目前市場上GSM模塊種類比較多，西門子的TC35系列模塊性價比很高，操作簡單，并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設(shè)備入網(wǎng)證。因此本項目的GSM模塊選用西門子TC35i。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊市場上也是比較多的，其中NRF905

60、配置簡單，并且功耗低，傳輸距離相對較遠(yuǎn)，所以無線射頻傳輸模塊采用基于NRF905的無線射頻模塊。由于STC89LE516單片機(jī)芯片1280字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲器，63K字節(jié)的Flash程序存儲器，存儲器容量大，操作簡單，可通過串口直接擦寫程序等優(yōu)點，因此單片機(jī)芯片選用STC89LE516RD。由于溫濕度傳感器SHT11 集溫度傳感器和濕度傳感器于一體，采用SHT11 進(jìn)行溫濕度實時監(jiān)測的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接口簡單等優(yōu)點；另

61、外SHT11 芯片內(nèi)部。集成了14 位A／D 轉(zhuǎn)換器，且采用數(shù)字信號輸出，抗干擾能力也比同類芯片高，因此溫濕度傳感器采用sht11芯片。系統(tǒng)硬件原理框圖如下：</p><p><b>　　基站硬件原理框圖</b></p><p>　　圖3.4 基站硬件原理框圖</p><p><b>　　節(jié)點硬件原理框圖</b></

62、p><p>　　圖3.5 節(jié)點硬件原理框圖</p><p>　　3.3基站電路硬件設(shè)計</p><p>　　3.3.1單片機(jī)STC89LE516結(jié)構(gòu)概述及外圍電路設(shè)計</p><p>　　STC89LE516是具有帶ISP功能的Flash EPROM的低功耗微控制器。ISP功能的Flash EPROM可用于固件升級。它的指令集同標(biāo)準(zhǔn)的8051指令

63、集完全兼容。STC89LE516包含64K字節(jié)的FLASH存儲器；1280字節(jié)片內(nèi)RAM；4個8位雙向、可位尋址的I/O口；一個附加的4位I/O口P4；3個16位定時/計數(shù)器及一個串行口。為了方便用戶進(jìn)行編程和驗證，STC89LE516內(nèi)含的存儲器允許電編程和電讀寫，通過串口進(jìn)行燒寫程序。</p><p>　　這次設(shè)計主要選用STC LE516作為控制器，用來對GSM模塊數(shù)據(jù)的輸出與輸入和控制NRF905模塊。其

64、外圍電路如下圖3.6。</p><p>　　圖3.6 單片機(jī)STC89LE516外圍電路</p><p>　　STC89LE516由40個引腳組成，本次設(shè)計中有1個引腳接地，1個引腳接3.3V電壓，RXD和TXD分別與GSM模塊TC35i的RXD和TXD直接相連用來數(shù)據(jù)的輸出與輸入，P0口接8個LED用來顯示控制的狀態(tài)，P2口用來接外接按鍵，引腳9、18、19外接電容、晶振、電阻、按鍵共

65、同構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)。</p><p>　　3.3.2西門子TC35i模塊介紹及外圍電路設(shè)計</p><p>　　目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的GSM模塊有很多，而且這些模塊的功能、用法差別不大。本設(shè)計采用的是西門子TC35系列的TC35i。TC35i模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。通過ZIF連接器與單片機(jī)實現(xiàn)電路接口，

66、通過該接口讀取或發(fā)送TC35i模塊中的數(shù)據(jù)，將是TC35i模塊的應(yīng)用核心[4]。</p><p>　　TC35i的主要特性與技術(shù)指標(biāo)包括以下幾點：</p><p>　　(1)頻帶：雙頻EGSM900和GSM1800( GSM Phone 2 + )；</p><p>　　(2)支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真；</p><p>　　(3)高集成度

67、(54.5mm×36mm×6.85mm)；</p><p>　　(4)重量：18g；</p><p>　　(5)電源電壓：單一電壓3.3～5.5V；</p><p>　　(6)波特率：可選波特率 300bps～115kbps,自動波特率4.8～115kbps；</p><p>　　(7)電流消耗：空閑模式小于3.5mA,語

68、音模式平均300mA,峰值2.3A ,掉電模式（Power down) 100μA；</p><p>　　(8)溫度范圍:正常操作-20～+55℃,存放-30～+85℃；</p><p>　　(9)SIM電壓：3V/1.8V；</p><p>　　TC35i共有40個引腳,通過一個ZIF( Zero Insertion Force) 連接器引出[7]。這40個引腳可

69、以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。第1～14腳為電源部分，其中1～5為電源電壓輸入端VCC+，6～10為電源地GND,11、12充電引腳 , 13 對外輸出電壓(供外電路使用)，14為ACCU-TEMP接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻；24～29為SIM卡引腳，分別為CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC和CCGND；33～40為語音接口用來接電話手柄；15、30、31和32腳為控制部分，15為點火線

70、IGT(Ignition)，當(dāng)TC35i通電后必須給IGT一個大于 100ms低電平，模塊才啟動，30為RTC backup，31為Power down，32為SYNC；16～23位數(shù)據(jù)輸入/輸出分別為DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。</p><p>　　TC35i外圍電路見圖3.7。</p><p>　　圖3.7 TC35i外圍電路&l

71、t;/p><p>　　TC35i的18腳RXD和單片機(jī)的RXD第10腳連接，TC35i的19腳TXD和單片機(jī)的TXD第11腳連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入/輸出。TC35i的啟動端第15引腳連接按鍵，上電后可以給一個低電平信號TC35i就會登陸GSM網(wǎng)絡(luò)，登陸成功通過32引腳連接著的LED可以查看，如果登陸成功D1 LED就會閃爍[5]。TC35i的1～5接電源4.4V，6～10接地。TC35i使用外接式SIM卡, 24～29為

72、SIM卡引腳，SIM卡同TC35i是這樣連接的：SIM上的C_IO、C_CLK、C_RST、GND和C_VCC通過SIM卡閱讀器與TC35i的同名端直接相連。TC35i上的CCIN與CCVCC相連，這種連接方式是由SIM卡閱讀器決定的。ZIF連接座的CCIN引腳用來檢測SIM卡是否插好，如果連接正確，則CCIN引腳輸出高電平，否則為低電平。</p><p>　　3.3.3NRF905模塊介紹以及外圍電路設(shè)計<

73、;/p><p>　　NRF905模塊如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 NRF905模塊</p><p>　　NRF905模塊主要是由32管腳的NRF905芯片，在外部接無線射頻線路，以及系統(tǒng)晶振和信號輸出排針引腳組成，NRF905工作在433/868/915Mhz的ISM頻段。NRF905芯片由一個完全集成的頻率調(diào)制器，一個解調(diào)器的接收器，一個功率放大器，

74、一個晶體振蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。NRF905有4種工作方式：1）、典型ShockBurst TX模式 2）、典型ShockBurst RX模式 3）、掉電模式 4）、STANDBY模式。因為芯片工作電壓在1.9V-3.6V，因此系統(tǒng)中采用3.3V的電壓供電。</p><p>　　NRF905在基站電路中的運(yùn)用主要是通過采用針插的方式。本身NRF905芯片是32管腳，但是實際需要的只有14管腳，所以在考慮到整體電路

75、的方便性和實用性，在實際電路中結(jié)合NRF905模塊各個腳功能只需設(shè)計成14管腳的插口。NRF905外圍擴(kuò)展電路圖如3.9所示。</p><p>　　NRF905模塊的工作電壓采用3.3V供電，該模塊可分為三種接口：模式控制接口、SPI接口、狀態(tài)輸出接口。模式控制接口由 PWR 、TRX_CE、TX_EN組成控制由NRF905組成的高頻頭的四種工作模式：掉電和 SPI 編程模式；待機(jī)和SPI編程模式；發(fā)射模式；接收

76、模式。SPI 接口由 CSN、SCK、MOSI以及MISO組成。在配置模式下單片機(jī)通過SPI接口配置高頻頭的工作參數(shù)；在發(fā)射/接收模式下單片機(jī)SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。狀態(tài)輸出接口為：提供載波檢測輸出CD，地址匹配輸出AM，數(shù)據(jù)就緒輸出DR。</p><p>　　圖3.9 NRF905電路</p><p><b>　　3.3.4串口電路</b></p>

77、<p>　　3.3.4.1串行通信概述</p><p>　　數(shù)據(jù)通信的基本方式可分為并行通信與串行通信兩種：</p><p>　　并行通信：是指利用多條數(shù)據(jù)傳輸線將一個數(shù)據(jù)的各位同時傳送。</p><p>　　特點：傳輸速度快，適用于短距離通信。</p><p>　　串行通信：是指利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位位地順序傳送。</p&

78、gt;<p>　　特點：通信線路簡單利用電話或電話線路就可以實現(xiàn)通信，降低成本，適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳輸速度慢。</p><p><b>　　串行通信方式</b></p><p>　　串行通信：分為同步通信（SYNC）與異步通信（ASYNC）兩種方式。</p><p>　?。?）異步通信及其協(xié)議</p><p&

79、gt;　　異步通信以一個字符為傳輸單位，通信中兩個字符間的時間間隔是不固定的，然而在同一個字符中的兩個相鄰代碼間的時間間隔是固定的。</p><p>　　通信協(xié)議（通信規(guī)則）：是通信雙方約定的一些規(guī)則。</p><p>　?。?）同步串行通信及其規(guī)程</p><p>　　同步通信以一幀為傳輸單位，每個幀中包含有多個字符。在通信過程中，每個字符間的時間間隔是相等的，而

80、且每個字符中各相鄰代碼間的時間間隔也是固定的。</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)傳送方式</b></p><p>　　根據(jù)數(shù)據(jù)傳送方向的不同有以下三種方式如圖3.10所示：</p><p>　?。╝）單工方式 （b）半雙工方式 （c）全雙工方式</p><p>　　圖3.

81、10串口數(shù)據(jù)傳輸方式</p><p>　?、?單工方式：只允許數(shù)據(jù)按照一個固定的方向傳送，即一方只能作為發(fā)送站，另一方只能作為接收站。</p><p>　　② 半雙工方式：數(shù)據(jù)能從A站傳送到B站，也能從B站傳送到A站，但是不能同時在兩個方向上傳送，每次只能有一個站發(fā)送，另一個站接收。通信雙方可以輪流地進(jìn)行發(fā)送和接收。</p><p>　?、?全雙工方式：允許通信雙方

82、同時進(jìn)行發(fā)送和接收。這時，A站在發(fā)送的同時也可以接收，B站亦同。全雙工方式相當(dāng)于把兩個方向相反的單工方式組合在一起，因此它需要兩條傳輸線。</p><p>　　3.3.4.2串行通信接口RS-232</p><p>　?。?）RS-232C標(biāo)準(zhǔn)介紹</p><p>　　RS-232是由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線。RS-

83、232C標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱是EIA-RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，其中RS是Recommended Standard的縮寫，代表推贈標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識符，C代表RS-232的最新一次修改（1969年），在這之前，有過RS-232A、RS-232B標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號功能及傳送過程?，F(xiàn)在，計算機(jī)上的串行通信端口（RS-232）是

84、標(biāo)準(zhǔn)配置端口，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，計算機(jī)上一般都有1～2個標(biāo)準(zhǔn)RS-232C串口，即通道COM1和COM2。</p><p>　?。?）RS-232C電氣特性</p><p>　　EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了明確規(guī)定。</p><p>　　在TXD和RXD引腳上電平定義：邏輯1(MARK) ＝-3V～-15V；邏輯0(SPACE)＝

85、+3～+15V</p><p>　　在RTS、CTS、DSR、DTR 和DCD等控制線上電平定義：</p><p>　　信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V；信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V～-15V</p><p>　　以上規(guī)定說明了RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”的傳輸?shù)碾娖綖?3V～-15V，邏輯

86、“0”傳輸?shù)碾娖綖?3V～+15V；對于控制信號；接通狀態(tài)（ON）即信號有效的電平為+3V～+15V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號無效的電平為-3V～-15V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來；而介于-3～+3V之間的電壓即處于模糊區(qū)電位，此部分電壓將使得計算機(jī)無法準(zhǔn)確判斷傳輸信號的意義，可能會得到0，也可能會得到1，如此得到的結(jié)果是不可信的，在通信時候體現(xiàn)的是會出現(xiàn)大量誤碼，造成通信失敗[19]。因此，實際工作時

87、，應(yīng)保證傳輸?shù)碾娖皆?#177;(3～15)V之間。 </p><p>　?。?）RS-232C機(jī)械連接器及引腳定義</p><p>　　目前，大部分計算機(jī)的RS-232C通信接口都使用了DB9連接器，本設(shè)計就是采用DB9連接器，下表3.1來介紹DB9和輸出接口的引腳定義。</p><p>　　表3.1 DB9和輸出接口的引腳定義</p><p&

88、gt;　　3.3.4.3串口通信電路設(shè)計</p><p>　　RS-232C規(guī)定的邏輯電平與一般微處理器、單片機(jī)的邏輯電平是不同的，例如：RS-232的邏輯“1”是以-3～-15V來表示的，而單片機(jī)的邏輯“1”是以+5V來表示的，兩者完全不同。因此，單片機(jī)系統(tǒng)要和電腦的RS-232接口進(jìn)行通信，就必須把單片機(jī)的信號電平（TTL電平）轉(zhuǎn)換成計算機(jī)的RS-232C電平，或者把計算機(jī)的RS-232C電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的T

89、TL電平，通信時候必須對兩種電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的方法可以使用分立元件，也可以使用專用RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片。目前較為廣泛地使用專用電平轉(zhuǎn)換芯片，如MC1488、MC1489、MAX232等電平轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)RS-232電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　MAX232是單電源雙RS-232發(fā)送/接收芯片，采用單一+5V電源供電，外接只需4個電容，便可以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信接口，硬件接口簡單

90、，所以被廣泛采用。單片機(jī)和計算機(jī)RS-232接口電路如下圖3.11所示： </p><p><b>　　圖3.11串口電路</b></p><p>　　圖中的C13、C14、C10、C11是電荷泵升壓及電壓反轉(zhuǎn)部分電路，產(chǎn)生V+、V-電源供RS-232電平轉(zhuǎn)換使用，C12是VCC對地去耦電容，其值為0.1µF，五個電容安裝時必須盡量靠近MAX232芯片引腳，

91、以提高抗干擾能力。</p><p><b>　　3.3.5電源電路</b></p><p>　　電源的設(shè)計如下圖3.12。除提供整個模塊的3.3V工作電壓外，最主要的是為TC35i模塊提供4.4V工作電壓。</p><p>　　圖3.12 電源電路1</p><p>　　圖3.13電源電路2</p><

92、;p>　　TC35i模塊工作電壓為3.3～5 V，穩(wěn)定工作電壓4.4V左右，在啟動連接登陸網(wǎng)絡(luò)的傳輸過程中要求電源能提供2A的峰值電流、不大于400 mV的壓降，因為在數(shù)據(jù)傳輸過程中當(dāng)電壓的波動大于400 mV時，TC35i模塊認(rèn)為工作電壓過低而自動關(guān)閉TC35i模塊，因此在設(shè)計TC35i模塊的電源時必須考慮電壓下降的可能性，保證最小電壓高于4V。</p><p>　　如圖3.13，NRF905模塊需要3.

93、3V電源，因此我們用AMS1117芯片，轉(zhuǎn)化成3.3V的直流電源。</p><p>　　3.3.6基站電路硬件總圖</p><p>　　圖3.14 基站整體電路</p><p>　　基站電路包含TC35i接口、Sim卡接口，單片機(jī)STC89LE516RD，NRF905接口，串口電路、電源電路、按鍵、指示燈等部分，具體電路如圖3.14。</p><

94、p>　　3.4節(jié)點電路硬件設(shè)計</p><p>　　節(jié)點的硬件電路設(shè)計主要包括：NRF905模塊接口電路，STC89LE516單片機(jī)電路，電源電路，sht11芯片電路、按鍵等等。由于節(jié)點中的NRF905模塊接口電路、串口電路和基站中的類似，只是管腳不同，因此在節(jié)點模塊設(shè)計中不做重復(fù)。</p><p>　　3.4.1 STC89LE516外圍電路設(shè)計</p><p&

95、gt;　　STC89LE516RD外圍電路設(shè)計如圖3.15所示</p><p>　　圖3.15 STC89LE516RD外圍電路設(shè)計</p><p>　　STC89LE516RD單片機(jī)的工作電壓在3.3.V。P0口到P3口，均用排針外部引出，18，19管腳為外接晶振管腳。P35-P37和P2口外接NRF905模塊。</p><p>　　3.4.2 SHT11模塊介紹

96、以及外圍電路設(shè)計</p><p>　　SHT11 是瑞士 Scnsirion 公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車、消費(fèi)電子、自動控制等領(lǐng)域。主要特點如下：</p><p>　　◆高度集成，將溫度感測、濕度感測、信號變換、A／D 轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上；</p><p>　　◆提供二線數(shù)字串行接口 SCK 和 DATA，接口

97、簡單，支持 CRC 傳輸校驗，傳輸可靠性高；</p><p>　　◆測量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置 A／D 轉(zhuǎn)換器(分辨率為 8～12 位，可以通過對芯片內(nèi)部寄存器編程米選擇)；</p><p>　　◆測量精確度高，由于同時集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點計算功能；</p><p>　　◆封裝尺寸超小(7.62 mm×5.08mm&#

98、215;2.5 mm)，測量和通信結(jié)束后，自動轉(zhuǎn)入低功耗模式；</p><p>　　◆高可靠性，采用 CMOSens 工藝，測量時可將感測頭完全浸于水中。</p><p>　　溫濕度傳感器 SHT11 將溫度感測、濕度感測、信號變換、A／D 轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個敏感元件

99、分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號首先進(jìn)入微弱信號放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個 14 位的 A／D 轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號。</p><p>　　SHT11在基站電路中的運(yùn)用主要是通過采用針插的方式。本身SHT11芯片是8管腳，但是實際需要的只有4管腳，所以在考慮到整體電路的方便性和實用性，在實際電路中結(jié)合SHT11模塊各個腳功能只需設(shè)計成4管腳的插口。SHT11外圍擴(kuò)展電路圖如3.16

100、所示。</p><p>　　圖3.16 SHT11電路</p><p>　　由于SHT11是屬于直插式溫濕度傳感器，并且采集進(jìn)來的溫濕度數(shù)據(jù)能自動轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，因此在sht11的電路設(shè)計中只需要做一個4腳的排針，不需要A/D電路就可以直接將溫濕度數(shù)據(jù)通過PD2和PB4傳輸給單片機(jī)（PD2是連接SHT11的SCK管腳，PB4是連接SHT11的DATA管腳），另外SHT11的工作電壓在2.4

101、V~5.5V，因此節(jié)點里的3.3V的電壓能保證SHT11正常工作。</p><p>　　3.4.3 電源模塊設(shè)計</p><p>　　在節(jié)點中的設(shè)計中各個模塊的工作電壓統(tǒng)一在3.3V。如圖3.17所示</p><p>　　圖3.17 節(jié)點電源設(shè)計</p><p>　　電源電路中，首先通過外接一個5V的電壓從J9進(jìn)入，經(jīng)過電容C1和電容C2的濾

102、除交流電壓，再通過7805芯片的5V穩(wěn)壓作用，最后輸入給AMS1117芯片，轉(zhuǎn)化成3.3V的直流電源，然后供給各個模塊使用。</p><p>　　3.4.4 節(jié)點硬件總圖</p><p>　　圖3.18 節(jié)點電路原理總圖</p><p>　　如圖，中間是STC89LE516RD單片機(jī)，周圍分布節(jié)點其他硬件電路。</p><p><b&g

103、t;　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1節(jié)點程序流程</b></p><p>　　節(jié)點程序流程圖如下圖4.1所示。節(jié)點模塊上電復(fù)位后，進(jìn)行模塊的初始化。單片機(jī)通過配置SCK和DATA腳給溫濕度傳感器的發(fā)送啟動通信時序，再給溫濕度傳感發(fā)送命令進(jìn)行溫濕度的測量，如果2秒內(nèi)沒有完成測量就會提示錯誤并進(jìn)行重新測量直到測量正確為止；如果測

104、量完成，單片機(jī)就能將溫濕度數(shù)據(jù)通過DATA管腳采集進(jìn)來。單片機(jī)此時再將NRF905配置成數(shù)據(jù)發(fā)送模式，將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給基站。發(fā)送完成后，對節(jié)點進(jìn)行測量時間延時，延時完成后則返回系統(tǒng)初始化。 </p><p>　　圖4.1節(jié)點程序流程圖</p><p><b>　　4.2基站程序流程</b></p><p>　　基站程序設(shè)計的如圖4.2

105、所示，基站系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行各個模塊的配置和初始化，將NRF905設(shè)置成數(shù)據(jù)接收模式，等待節(jié)點發(fā)送過來的溫濕度數(shù)據(jù)?；臼盏焦?jié)點的溫濕度數(shù)據(jù)包后，對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析和處理，判斷出節(jié)點的編號并保存內(nèi)容，如果接收到的內(nèi)容無效則刪除接收到的數(shù)據(jù)，并且返回繼續(xù)等待節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。其次數(shù)據(jù)保存好后，基站繼續(xù)等待接收其他節(jié)點的數(shù)據(jù)，其他節(jié)點的溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給基站后，基站對數(shù)據(jù)的分析和處理和前面的流程一樣。當(dāng)基站接收到所有的節(jié)點溫濕度數(shù)據(jù)時，基站

106、則將所有節(jié)點的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和匯總，如果節(jié)點采集數(shù)據(jù)里面有超過預(yù)警值的，基站就將超過預(yù)警值的節(jié)點編號以及該節(jié)點的溫濕度數(shù)據(jù)以短信的形式發(fā)送給用戶，如果各個節(jié)點溫濕度都正常，則不給用戶發(fā)送短信。最后再將匯總的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給上位機(jī)。這樣基站就實現(xiàn)了能在節(jié)點所在的環(huán)境里進(jìn)行溫濕度的監(jiān)控。</p><p>　　圖4.2 基站程序流程圖</p><p>　　4.3NRF905數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖&

107、lt;/p><p>　　典型的 RF905 發(fā)送流程分以下幾步： </p><p>　　A. 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，通過 SPI 接口，按時序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給 RF905，SPI 接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定； </p><p>　　B. 微控制器置高 TRX_CE 和 TX_EN，激發(fā) RF905 的 ShockBurstTM發(fā)送模式

108、； </p><p>　　C. RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送： </p><p>　　(1) 射頻寄存器自動開啟； (2) 數(shù)據(jù)打包(加字頭和 CRC 校驗碼)； </p><p>　　(3) 發(fā)送數(shù)據(jù)包； (4) 當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高；</p><p>　　D. AUTO_RETR