基于无线网络的多点信息采集系统设计

基于无线网络的多点信息采集系统设计

1 绪 论

1.1 研究的背景

21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。

温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大影响，因此对温度的测量至关重要。其测量控制一般使用各式各样形态的温度传感器。随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输及处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。

1.2 研究的目的和意义

在测控系统中，数据通信可以采用有线的方式，但在一些地理条件复杂，线路架设困难的场合，无线方式就显出了优势。目前，短距离无线通讯方式主要有两种：红外技术和工作于ISM频段的射频技术，其中ISM频段的射频技术又分为普通RF(Radio Frequency)，蓝牙技术，HomeRF技术等[12]。红外技术的缺点是红外方向性强，通信距离较短，不能有遮挡物等。而与普通RF技术比，蓝牙技术和HomeRF不仅技术复杂度高，软硬件设计及其协议编程复杂，而且传输距离相对较近。目前国内外已经开发出各种基于RF技术的无线数据传输模块，其显著特点是：所需外围元件少，设计方便。本文从低功耗、小体积、使用简单等方面考虑，基于射频CC1100和数字温度传感器DS18B20设计了一个多点无线测温系统，整个系统由数字温度传感器DS18B20进行多点温度数据采集，并通过数码管将数据显示出来，同时可以通过RS-232串口将数据发送给PC[12]。

随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展，我们现在完全可以运用单片机来代替人工测量,这样既省时又省力。

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基于无线网络的多点信息采集系统设计

本设计采用STC89C52单片机作为控制核心，提出了一种基于DS18B20的多点温度测控系统，并通过无线模块使主从单片机间进行通信。单片机通过实时监控温度的变化，在LCD1602字符型液晶显示器上显示各节点温度的数值，从而通过远程来实现对整个温度系统的管理和控制[9]。这种分布式温度测量系统具有成本低廉、传感精度高、系统稳定、易于管理等优点。

2 系统方案设计

2.1 设计的基本要求

利用STC89C52单片机，DS18B20和CC1100模块设计了一个基于无线数据传输方式的多路温度采集信息采集与传输系统，基本要求如下： 第一，实现多路温度的实时采集能； 第二，温度通过数码管显示；

第三，通过无线方式实现多路温度数据的采集与传输；

2.2 硬件设计

无线测温系统主要可分为主机系统和从机系统两大部分。从机系统包括微控制器及射频发送单元、显示单元、传感器采集单元；主机系统主要是微控制器及射频接收单元。主机与从机的CPU都是使用STC89C52单片机，从CPU负责采集温度数据，同时进行数据处理以及数据显示；其中主CPU与从CPU的通讯采用CC1100进行无线方式发送和接收，从CPU和PC机之间的通信采用RS232标准接口。系统结构图如图1所示：

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PC机 单片机 CC1100 主收发器 主机系统 数码显示 传感器 单片机 从收发器 CC1100 从机系统 基于无线网络的多点信息采集系统设计

3 系统硬件设计

3.1 系统功能模块划分

系统整体硬件设计包括从机系统硬件设计和主机系统硬件设计，其框图分别如图2，图3所示：

从机系统包括DS18B20传感器输入电路，CC1100发送电路和LED数码管显示电路，利用STC89C52单片机作为核心控制器，通过一个DS18B20器件实现温度的实时采集，在实际应用中，可以使用多个DS18B20传感器实现对多路温度数据的采集，接收到数据后，单片机将温度信息通过数码管显示出来，CC1100将采集的多路温度数据发送出去[5]。

主机系统硬件部分主要通过CC1100接收温度数据，并将温度数据传送给单片机，单片机通过RS-232接口和PC进行通信。

DS18B20 STC单片机 （从机） CC1100发送 按键输入 LCD1602

图2 从机系统框图

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基于无线网络的多点信息采集系统设计

STC89C52 (主机) CC1100接收 按键输入 RS232 PC机显示

图3 主机系统框图

3.2 主控单元设计

3.2.1 主控芯片STC89C52功能分析

在本系统中，主控模块居于非常重要的地位。它是整个系统的中枢，系统运行所需的每个操作指令都要由其发出。它一方面控制着测温模块进行温度信息的采集，另一方面也控制着射频模块的发射及接收工作。最重要的是，由测温模块所采集到的温度信息必须经由主控模块的处理才能通过发射模块进行传输，从而使整个系统进行正常的运转和工作。针对以上分析本系统主控模块中的单片机芯片采用了STC89C52芯片，此芯片功能强大，能够完全满足系统运行的需求。

3.2.2 STC89C52芯片的功能与特点

3.2.2.1 STC89C52的功能描述

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