通信与测控系统设计报告

河北工业大学通信与测控系统设计

姓名：高旭

班级：通信122班

学号：122238

指导教师：王蒙军、曾祥烨

1. 项目需求

随着社会生产力的发展，社会的进步，传感器在工农业生产中都有了很重要的应用。例如，现代化的智能温室系统，温度的测控与检测在农业生产中是很重要的环节，检测温室中的各处的温度是很重要的，因此温度采集和网络结合得到了广泛的应用。

本项目旨在完成设计收发双方两台设备之间的温度信息通信，由发送方对周围环境温度进行采集（此项目采用DS18B20芯片构成温度采集模块），通过核心处理芯片AT89C52对采集到的温度信息进行信息处理，并使用七段数码管对处理后的信息进行显示，并使用无线传输模块（本项目采用IA4421芯片）将温度信息传送至接收方的IA4421无线接收模块，并传送至中央处理芯片进行处理，并加以在七段数码管显示。为了验证传输的可靠性，可将发送方显示模块的温度值与接收方的温度进行校正与对比。

2. 原理介绍

无线传感器测温系统可划分为四部分。CPU使用的是AT89S52单片机芯片，是该系统的核心部分，负责数据的处理和系统的控制。温度测量模块使用的DS18B20传感器，是无线传感器网络的关键部分，负责温度的测量。显示温度的四位数码管。用于数据发送的是无线收发的IA4421芯片电路，负责单片机和上位机之间的无线通信。

温度传感器DS18B20传感器和CPU通过一总线协议相连，将测量的温度数据传输给CPU，CPU 对数据进行处理通过四位数码管显示测得的温度数据CPU和IA4421之间通过SPI总线协议相连接，CPU通过无线收发模块IA4421芯片电路发送给上位机，与上位机之间的连接是无线连接。

2.1 DS18B20传感器

在无线温度测量系统的设计中，温度测量使用DS18B20传感器。DS18B20单线数字温度传感器，即“一线器件”。其具有独特的优点。

⑴采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条连线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，使用方便等优点。

⑵DS18B20测量温度范围宽，为-55℃~+ 125℃。测量精度高，在-10℃~+ 85℃范围内，精度为±0.5℃。

⑶测量参数可配置DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定9~12 位。

⑷持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在一根单线上，实现多点测温。

⑸供电方式灵活，DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。

DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建经济的测温系统。

2.2 IA4421

通用ISM 频段FSK 收发器：IA4421

单片机与无线模块IA4421的连接

单片机与无线模块IA4421的连接标准是SPI，SPI的相关协议如下：

它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入）、SDO（数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。

（1）SDO –主设备数据输出，从设备数据输入；

（2）SDI –主设备数据输入，从设备数据输出；

（3）SCLK –时钟信号，由主设备产生；

（4）CS –从设备使能信号，由主设备控制。

设计中通过两块IA4421模块对数据进行无线传输，使得数据能够进行相互对比，从而使得实验的准确性得到提高。

3. 原理框图

DS18B20

CPU

AT89S52

74LS573

无线收发模块

IA4421

上位机

P2.0-2.3

P3.3

四位数码管

系统原理图

DS18B20和CPU之间的连接采用一总线协议。

IA4421和CPU之间的连接采用SPI总线协议。

4. 程序流程图

1 ds18b20工作流程图

2 IA4421流程图无线连接

3 系统流程图

5 附录主程序

主程序代码：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

unsigned char m;

unsigned char n;

void zhuanhuan();

void delay_led(uint z)

{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

uint aa;

uchar wei_1,wei_2,wei_3,v,wei_4,wei_5,wei_6;

uint shuju;//得到的温度值

uchar temp[2]={0,0}; //存放DS18B20的温度寄存器值

uint value = 0;

sbit DQ=P3^3; //数据线

void ReadSerialNumber(void);

uchar sn1,sn2,sn3,sn4,sn5,sn6,sn7,sn8; //存放DS18B20的64位序列号 v void ow_reset(void);

void tmstart (void);

void ReadSerialNumber(void);

void Read_Temperature(void);

void write_byte(char);

uint read_byte(void);

void delay_18B20(uint);

//void baojing();

/*******主函数**********/

void main()

{ m=0;

tmstart ();

delay_18B20(50); /*等待转换结束*/

while(1)

{ m++;

Read_Temperature();

delay_18B20(50);

tmstart();