无线采集

无线采集（精选九篇）

无线采集 篇1

目前我国大部分地区的电能表都依靠传统的人工抄表、收费的运营模式, 不仅需要大量抄表人员, 还可能因为人员读表的误差、遗漏等, 带来纠纷、欠费等问题[1]。

根据我国电力行业的多功能电能表通信协议标准, 越来越多具备标准数字电气接口的新型电能表逐渐普及应用。本文针对国内大量使用的RS485电气接口的数字电表, 设计了一种采用单片机和无线数传模块的电表无线采集系统, 可实现一定距离的无线远程抄表, 并可对挂接在同一组RS485总线上的多台电表进行实时数据读取。本设计用极低的投入可节约大量人力物力, 大大提高抄表的效率。

1 系统总体设计

电表无线采集系统设计方案如图1所示。系统控制器为MC9S08AC16单片机[2], 具有最大20MHz的内部总线频率, 运算速度足以满足采集系统的要求。多达16KB的在线可编程FLASH和1KB的片上RAM。片上有2个异步通用串口和1个串行外设接口SPI (Serial Peripheral Interface) 。

电表无线采集系统的单片机通过串口连接半双工无线数传模块, 在同一时刻只能进行单向数据发送或者数据接收动作。单片机通过串口连接RS485收发器, 一台或多台电表都挂接在RS485总线上, 并以地址区分开来, 单片机可对RS485总线上的电表数据进行实时读取, 再将数据通过无线模块传输出去。单片机通过串行外设接口扩展SD存储器, 用于数据存储。

电表数据汇聚中心计算机通过USB接口连接无线数传模块, 该数传模块通过与电表无线采集系统的无线数传模块进行远距离无线通信, 接收来自采集系统的电表数据, 或者发出控制指令, 从而实现远程无线抄表。抄表员只需在数据汇聚中心计算机前就可以完成无线模块覆盖范围内所有电表的数据抄取。

2 无线采集系统与电表接口设计

多功能电表通过RS485接口与微控制器连接, 如图2所示。本设计选用的接口芯片是美信 (Maxim) 公司的MAX485芯片[3]。

MC9S08AC16单片机串口的接收和发送引脚分别与MAX485芯片的RO和DI引脚相连, 单片机的IO口与MAX485的DE和RE引脚相连, 用于实现对RS485收发的方向控制。RS485工作于半双工方式。

3 无线数传模块

采用半双工的多通道微功率嵌入式无线数传模块, 嵌入了高速单片机和高性能的射频芯片, 具备1000米的传输距离。采用高效循环交织纠错码, 在复杂的无线信道环境中具备较强的抗干扰能力。收发频率工作于240～960MHz, 最大空中速率38400bps。

无线数传模块提供标准的串口与单片机相连接, 也可通过USB转串口设备与电表数据汇聚中心计算机相连接。

无线数传模块可进行半双工组网, 进行点对点或一点对多点的通信。当工作于一点对多点方式时, 其中一个站点为主站, 其余为从站, 不同站点通过唯一的地址区分开来。主站进行整个网络的通信协调控制, 站点之间发送带有地址码的数据帧, 所有处于接收状态的站点都全部接收并进行数据分析, 如果接收到的数据地址码与本站的地址码相同, 则该数据为有效数据, 如果地址码不相同, 则为无效数据, 直接丢弃不做处理。

为了保证半双工通信的有效进行, 接收发送数据的双方应有效协调握手信号, 对正确收到的有效数据发出接收确认信号, 以保证不会有数据意外丢失。

4 电表通信协议

电表无线采集系统和电表之间的通信协议采用多功能电能表通信协议[4], 规定了电能表的费率装置与数据终端设备进行数据交换时的物理连接和协议, 可工作于点对点或一主多从的数据交换方式。

协议为主从结构的半双工通信方式。数据采集系统为主站, 电表为从站。每个电表均分配不同的地址编码。通信链路的建立与解除均由主站发出的信息帧来控制。每帧由帧起始符、从站地址域、控制码、数据长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧结束符等7个部分组成, 每部分由若干字节组成[4]。如表1所示。

5 结束语

本文设计的电表无线采集系统结构简单, 成本极低。在进行点对点无线采集时, 可对挂接在同一组RS485总线的所有电表实时抄取数据。也可利用系统上的无线数传模块进行中继, 延长无线传输距离, 那么电表数据汇聚中心完全可以设置在远离电表的地方, 在电表数据汇聚中心计算机应用软件的配合下可以实现“无人抄表”、“远程抄表”、“定时抄表”。采用此系统, 不仅可以大大降低人力成本, 消除人工差错, 也将会带来电力运营、管理的新模式。

摘要：针对人工抄表耗费人力、效率低的特点, 设计了一种无线采集电表数据的抄表系统。给出了系统的总体结构图和工作原理, 介绍了无线采集系统与电表的接口设计。对无线数传模块的工作特点和电表通信协议进行了介绍。

关键词：电表,无线采集,接口,通信协议

参考文献

[1]杨庆江, 魏大为, 苏锦秀.基于Rabbit2000的电力无线抄表监测终端设计[J].电测与仪表, 2008, 45 (2) :23-25.

[2]MC9S08AC16Series Data Sheet.Freescale Semiconductor.2009.

[3]Low-Power, Slew-Rate-Limited RS-485/RS-422Transceivers.Maxim, 1996.

无线采集 篇2

存储式抽油机井多参数无线采集系统的设计

针对目前大庆油田普遍使用的常规采集方式的`缺点,提出了新的抽油机井地面参数多点存储式无线采集技术.该技术在不增加劳动强度的同时能有效地提高采油井各种工作状态参数的实时综合检测及控制水平,及时发现设备隐患及故障.并以采集抽油机井上的油压、井口温度、电流、载荷和位移(示功图)为例,详细地论述了该技术的可行性.

作 者：白建平韩亚彬 赵一姝 BAI Jian-ping HAN Ya-bin ZHAO Yi-shu  作者单位：白建平,赵一姝,BAI Jian-ping,ZHAO Yi-shu(重庆科技学院,重庆,400042)

韩亚彬,HAN Ya-bin(大庆油田采油六厂,黑龙江,大庆,163114)

刊 名：重庆工学院学报（自然科学版）  ISTIC英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 年，卷(期)： 22(7) 分类号：P631.8+3 关键词：抽油机井   存储   多参数   无线采集系统  

无线采集 篇3

【关键词】工业仪表；无线数据；采集系统

基于ZigBee工业仪表无线数据采集方案，主要运用ZigBee技术，搭建一套无线的数据采集方案，利用虚拟仪器技术和数据库技术，实现工业仪表数据的采集和收集。通过大量实践证明该系统运行可靠、性能稳定、能耗低，在工业生产中发挥重要作用。

一、系统总体结构设计介绍

工业仪表无线采集系统整体分为数据采集端和数据管理中心两部分。为了更好的实现对不同工业仪器仪表的数据采集，ZigBee适配器拥有多个采集接口，并通过串口的方式和工业仪器相连采集仪表的各种输出数据，比如测量数据、过程数据等，最后将采集的数据结果通过ZigBee网络发送给ZigBee协调器，以此完成数据的采集任务。

在数据管理中心，ZigBee无线网络协调器以串口的方式和管理中心计算机相连，在无线通讯模块的帮助下完成采集数据的收集工作。为了实现数据的整理和分析，数据管理中心需要安装软件相关软件，比如，监控软件和数据库软件等。

二、数据采集端设计

1.硬件设计

（1）ZigBee协调器设计

ZigBee无线数据采集系统要想正常工作，必须拥有专门的部件控制网络的运行，负责网络的建立、保证网络信号的正常传输、管理网络各个节点的任务。基于ZigBee无线数据采集系统的协调器主要由串口通信模块、无线通讯模块、液晶显示模块、电源模块和按键输入模块组成。而将电源模块、液晶显示模块、按键输入模块、串口通信模块设计在同一个板卡上称之为网络扩展板。无线通信模块和网络扩展板之间通过I/O相连的方式组成ZigBee协调器。

液晶显示器和无线通信模块通过I/O接口相连，能显示网络中各个节点的数据，实现对网络节点的管理。另外，将无线协调器通过自身的RS-232接口和计算机相连可以接收由串口传输的数据。无线数据采集系统工作时，协调器始终保持信息的接、发送状态，且使用外部供电方式。

（2）ZigBee适配器设计

为了实现对工业生产中不同仪器的数据采集，ZigBee拥有多种数据采集接口，比如现场仪器的工作电压、电流和脉冲信号等，整个适配器系统主要以CC2430模块为核心。

工作中为了实现数据采集的通用性将各种模块比如，电压、电流转换模块、脉冲采集模块等设计安装在同一个工作面板上。将适配器安装在需要采集数据的仪表上，以此完成数据采集工作。

2.软件设计

（1）ZigBee协调器软件设计

ZigBee协调器和ZigBee适配器安装的程序，均以ZigBee协议栈为基础。程序运行时首先对协议栈、CC2430以及液晶初始化，同时打开中断。初始化结束后，协调器开始建立网络连接，如果连接成功会在显示器上出现连接成功的提示信息，ZigBee主要通过自组织方式建立无线网络连接链路。然后开始对网络节点进行监控，并对加入的节点发送是否同意接入的命令，如果允许节点接入，协调器还需要负责节点信息的接收工作，同时将接收的数据信息向上一级管理结构传送。

（2）ZigBee适配器软件设计

当无线数据采集协调器建立网络连接后，适配器开始搜索网络同时发送加入网络的信号。一般加入网络后ZigBee适配器进入休眠状态，这种机制的设计能够最大限度的降低能耗。在整个系统中适配器按照设计规则间歇性的工作，根据设定的时间进行数据的采集和发送相关的数据。节点同样才用低能耗设计方式，当网络中有数据传送节点被唤醒进入工作状态，否则进入低能耗的休眠状态。CC2430主要有PM0、PM1、PM2、PM3四种休眠模式，其耗能依次有大到小。ZigBee无线数据采集系统采用PM2低耗能休眠模式。另外数据发送的时间可以自行设定，这里设为500ms。

三、系统测试

1.整体功能测试

在安装ZigBee无线数据采集系统之前，需要对系统采集信息的准确性进行测试。选择和仪表具体工作环境类似的多相流检测实验室，对ZigBee无线数据采集系统整体工作性能进行测试。测试中以采集温度变送器、压力变送器以及电磁流量器为目标进行，测试结果显示采集的电压、电流信号等参数满足要求，并且系统工作稳定。

2.无线通讯距离测试

在实际工作中为了保证采集信息传输的正确性，研究丢包率和组网时间关系，需要对适配器和协调器之间的距离进行测试。另外，测试需要考虑在无障碍和有障碍两种条件下进行。

在无障碍条件下如果两个节点的距离小于50m，则需要对每个距离测试三次；当节点之间的距离大于50m时，需要对每个距离测试五次，并将测试时间保持在10分钟，并对测试的结果记录分析，最后得出以下结论：当节点之间的距离大于60m时，信号传输很不稳定且经常出现信号中断情况。

在有障碍环境中测试时，分别测试障碍物厚度为30cm和60cm的情况，将障碍物放置在两个节点中间，测试过程中需要不断增加节点之间的距离，每个测试点进行三次测试，并保持测试时间为10分钟。对测试结果记录分析得出以下结论：当障碍物厚度在30cm时，节点之间的距离大于25m传输信号变得微弱，经常出现中断情况；障碍物厚度在60cm，节点之间距离超过5m信号受影响比较明显。

对无线通讯距离测试，分析无线信号传输距离对信号的影响，给实际工作节点距离布置提供有意义的参考。

四、总结

工业无线数据采集系统能够远距离完成现场仪表数据的采集工作，通过对采集数据综合分析，采取应对措施对工业生产有效控制，从而提高生产效率，达到生产材料合理利用的目的。工业无线数据采集系统在工业生产中的优势越来越明显，加强对无线数据采集系统设计和实现的研究，对指导工业生产具有重要的现实意义。

基于ZigBee的工业仪表无线采集系统是仪表数据无线采集系统的主要代表，本文从硬件和软件设计方面对其进行阐述，提供了系统安装前的测试思路，为无线数据采集技术在工业上的设计和实现提供参考。

参考文献

[1]沈晓昱，李文军，孙斌.基于ZigBee的工业仪表无线数据采集系统的设计[J].工业控制计算机，2009（11）

无线数据采集器设计 篇4

根据数据采集器的用途不同, 可将其分为两类:有线数据采集器和无线数据采集器。无线数据采集器是为适应现场数据采集和扫描笨重物体条码等脱机使用场合而设计的。无线数据采集器主要用于生产制造、仓库管理、销售窜货追踪、企业资产管理[1]等领域。随着生产过程、管理、装备信息化步伐的加快, 生产现场数据无线采集终端将得到快速的发展[2,3]。国外应用于生产现场的无线数据采集器主要有具备存储功能的手持数据采集器、无线条码扫描器及数据采集器、LED生产管理显示看板[4]等;国内这种产品还很少。而且面对众多的零、部件加工车间大量的现场数据实时控制如何进行;不同层面上的制造与管理人员如何能实现更好地在线沟通;现场的操作方式与持握方式怎样?等等, 这些问题在现有国内外的产品中均没有得到综合的体现, 本设计正是针对上述问题展开, 从实现在制造物流中的顺利、快捷、体现个性的沟通方面进行了探索。

1 产品形态设计

根据应用人群为工厂中的工人和管理人员, 产品必须赋予抗摔防震、耐脏的功能, 所以在产品形态设计上必须给人予结实有力、浑厚大气的感觉, 作为工厂的建设者还应体现出产品的尊严, 体现持握产品的人的象征感, 这种感觉使他带着自信和积极认真地态度去迎接每一份工作, 故本产品并没有采用一般工业产品的仪器使用的象征感觉。采用富有个性和流行时尚感的造型设计, 增加了造型的亲切感与使用的舒适感, 一种当家作主和被尊重的感觉。在颜色上采用易耐脏并且流行的有时尚感的银灰色和给人以稳重感的深蓝色。如图1所示。

2 产品持握方式设计

根据生产现场数据采集的特点, 在生产现场的工位、检测点、材料、工具的出入口以及巡检人员等配置生产现场无线数据采集器, 实现作业现场数据实时采集与通讯。

对于生产工位的工人, 一般双手经常处于工作状态, 为了不影响工作效率, 又能实时传递生产信息, 所以将采集器设计成戴在的胳膊上, 并尽量靠近头部, 用语音输入生产现场物流传递信息, 在技术交流和临时通知方面提高效率, 如图2所示。

对于工厂管理人员, 可以采用手持、戴在胳膊上两种方式。手持时, 在生产现场通过扫码器快速识别各种部件, 灵活地运用语音、键盘、扫码等功能实现实时的数据在线通讯。

键盘采用推拉式, 屏幕显示方式可以实现纵横向切换。图3所示。

3 无线数据采集信息界面设计

在操作方式的选择上, 避免触摸屏操作易出错、寿命低、成本高等缺点, 采用按键方式。

人在进行操作机器时, 主要受价值和动机目的支配[5], 在设计中要考虑人视觉、思维、动作的习惯过程, 使操作界面的设计符合人的日常习惯, 使产品容易掌握和不易出错。为了减少操作的不确定性, 按钮的设计采用不同执行操作发出相应的声音和光的变化, 以增加人们的操作信心与可驾驭感。

在数据采集的过程中, 可能会遇到同一种零部件重复读入的情况, 还有可能是同一种零部件, 由于不在同一个位置所导致的重复录录情况。在进行易出错界面设计时, 根据用户的使用出错频率改进设计。对输入数据的域值进行设定, 当输入值大于该值时就要对操作员进行提醒, 使之尽量减少出错的发生。

3.1 数据采集的信息界面设计

在界面设计时, 设计师不应当提供过多的选择可能性。录入时只需输入被采集物品的编号, 填上数量即可完成采集。如图4所示。并根据被采集件输入的频次, 决定检索的次序, 使专用部件的搜索快捷、方便。如有临时添加的信息, 通过语音输入与求助键配合使用, 使物流实现准确快捷的传递。整机的物流识别可采用条码扫描录录。数据采集器的操作程序可根据实际的需要进行编制, 充分考虑操作使用过程的方便、灵活和通用性。

3.2 数据传送的信息界面设计

数据传送功能有数据的下载和上传。数据下载时通过要件按钮将需要数据采集器进行确认的零部件信息从计算机中传送到数据采集器中, 如图4所示。

数据上传时将采集到的零部件数据通过发件按钮将数据传送到计算机中去。

数据采集器的菜单, 可以将所要完成的系统功能加入, 如:零部件入库、出库、补货和盘点等。同一批数据, 既作为入库数据又作为出库数据, 给操作带来了方便, 减少了数据的再次读入。

4 耐用与节电功能设计

为了防护采集器的屏幕, 在采集器的两侧和中间屏幕部分装有减震功能的防震橡胶, 可承受一般的撞击, 即使跌落在地板上, 也能正常运作;自动的省电运行模式设计, 10秒无操作自动进入省电运行模式, 按任意键自动“唤醒”。所以, 使用两节普通7号电池能正常使用达一个月以上。如图5所示。

5 小结

占领某领域的市场有两种途径, 一是在激烈的竞争中靠实力取胜;二是去发掘别人尚未发现的市场, 无论哪种方法市场细分定位以及对目标人群的调查了解都是相当重要的。当今时代, 消费者心理普遍要求产品符合自己的身份品位。只有了解消费者的特征和消费心理需求, 才会有准确的市场定位, 产品上市才会受欢迎。中国是工业大国, 尤其是东北是我国的老工业基地, 怎样在能提高工作效率, 作业质量以及使管理更加系统化是刻不容缓的问题。

在设计开发过程中加强对市场和目标人群的分析及研究, 提高设计师对市场的敏锐洞察力。抓住市场同时还要重视产品的使用功能是否体现的人性化程度, 产品款式造型和色彩是否符合现代人审美需求的水平。只有这样才能全面提高产品的市场竞争力, 设计出成功的产品。

摘要：本设计是为某公司的新产品——生产现场无线数据采集器进行产品形态设计和人机界面设计。由于这款产品的应用环境为生产现场的物流信息传递, 所以设计时除了要满足功能对产品的需求以外, 还要考虑到工作环境里的安全性、防污性、防震性, 界面的可操作性、美观性以及与工作人员使用的仪式性, 定位人群的喜好等问题。

关键词：生产现场,无线,数据采集终端,造型设计

参考文献

[1]VCANS公司.固定资产管理条码解决方案.http://www.vbarcode.com/asset.htm, 2006-05-03

[2]通信世界.RFID技术有望在3-5年内成为新利润增长点.http://www.lenx.cn/artSys/newsLIST.ASP?id=333&classid=3&Nclass

[3]上海条码网.http://www.intermeccorp.com/pshu_index.htm.2006-05-03.

[4]上海力象电脑有限公司.http://www.chinabarcode.com/systems/lx wm.htm, 2005-04.

多点无线温度采集系统设计 篇5

现实生活中,温度采集系统已经应用于工农业、环境监测、军事国防、机器人控制等许多重要领域,而且类似于这种温度采集系统的无线通信网络已经被广泛的应用到民用和军事领域。因此,对于如何利用无线通信技术进行数据采集,尤其是如何提高无线数据采集的精度等课题的研究就变得非常有意义。

1 设计方案

1.1 总体方案

无线数据采集系统由采集控制主机和众多采集节点组成,基本结构包括传感器模块、处理器模块和无线数据收发模块等3个模块。系统的整体方案如图1所示。采集节点主要完成对现场信号的采集、存储,发送数据。采集控制主机的主要工作是接收数据信息,进行数据处理和数据管理等。

1.2 采集控制主机框图

该部分主要由STC89C52单片机、nRF905无线模块、RS232串口通信模块、液晶显示模块、电源模块、蜂鸣器等组成。采集控制主机系统框图如图2所示。

1.3 温度采集节点

采集节点主要完成温度采集和传输,主要有单片机、温度传感器DS18B20、nRF905无线模块等部分组成。温度采集节点系统框图如图3所示。

2 系统硬件设计

2.1 温度采集电路的设计

DS18B20是由美国DALLAS半导体公司生产的最新单线数字温度传感器,可以把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。单线总线是一种具有一个总线主机和一个或若干个从机(从属器件)的系统,从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息,仅需要一根总线(单线接口),“一线总线”结构具有简洁且经济、抗干扰性强的特点[1]。控制器对18B20操作流程:① 复位:复位由控制器(单片机)给DS18B20单总线至少480μs的低电平信号;② 存在脉冲:在复位电平结束之后,控制器应该将数据单总线拉高,以便于在15～60μs后接收存在脉冲,存在脉冲为一个60～240μs的低电平信号;③ 控制器发送ROM指令:双方招呼后的交流,ROM指令共有5条;④ 控制器发送存储器操作指令:其指令的功能是命令18B20做什么样的工作,是芯片控制的关键;⑤ 执行或数据读写,要视存储器操作指令而定。

2.2 无线传输模块的电路设计

nRF905是一块集成度较高的无线数据收发芯片,片内包含电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器、功率放大器等模块,可实现自动处理字头、循环冗余码校验(Cyclic redundancy check,CRC)和曼彻斯特编码/解码等功能。设计中采用差分环行天线,天线的物理尺寸对其增益和工作频率有很大影响,设计时需要完全按照技术资料提供的电路进行设计。为了使用更加方便,对接口电路做了适当的扩展。nRF905无线收发模块的原理图如图4所示。

2.3 单片机主控电路

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K系统可编程闪速存储器(Flash memory)[2]。内部包括:(1) 复位电路:单片机片内电路的初始化。(2) 时钟电路:89C52单片机的时钟信号通常用内部振荡和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAX2外接晶体振荡器,就构成了内部振荡方式[3]。(3) I/O口:接口起着缓冲、锁存数据、地址译码、信息格式转换、传递状态、发布命令等功能。

2.4 单片机串行通信电路的设计

串行通信是CPU与外界交换的一种基本方式。串口通信电路设计如图5所示。RS232提供了单片机与单片机、单片机与PC机之间串行数据通信的标准接口。但RS232规定的逻辑电平与单片机的逻辑电平是不一致的。因此在应用中,必须把微处理器的信号电平(TTL电平)转换为RS232电平,或者对二者进行逆转换。选用电平转换芯片MAX232来实现的。

3 系统软件设计

3.1 软件总体模块结构设计

采集控制主机软件结构主要由以下几个模块构成,如图6所示。

3.2 温度采集程序设计

温度采集节点通过读取数字温度传感器DS18B20采集节点所在环境的温度。当读取到的通信控制主机的查询地址与本节点匹配时,将本节点的温度数据上传到通信控制主机。采集节点系统流程图如图7所示,DS18B20测温程序流程图如图8所示。

3.3 无线发送程序设计

发送端的单片机将接收机的地址和发送的数据写完后,就要控制nRF905模块将数据信息发送出去,nRF905模块在发送模式时会自动产生字头和CRC校验码。当发送过程结束后,nRF905模块的数据传输完成管脚会通知单片机数据发送完毕[3]。单片机控制nRF905模块数据发送流程如图9所示。

3.4 无线接受程序设计

接收端的单片机控制nRF905模块进入接收模式后,当nRF905模块监测到有同一频段的载波信号且接收到匹配的地址时,就开始数据包接收。当数据包正确接收完毕后,接收端的单片机在nRF905模块处于待机状态时通过串行外设接口(Serial peripheral interface,SPI)提取数据包中的有效接收数据[4,5]。单片机控制nRF905模块数据接收流程图如图10所示。

4 结束语

文章提出一种基于nRF905的多点无线数据采集系统的设计方案,并从硬件、软件两个方面详细地介绍系统的相关技术要点和设计开发过程,实现了对多点温度信息进行采集的无线数据传输系统。

参考文献

[1]袁东.51单片机应用开发实战手册[M].北京:电子工业出版社,2011.

[2]刘洪文,刘向宇,黎胜荣.51单片机C语言应用开发三位一体实战精讲[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011.

[3]谭晖.Nordic中短距离无线应用入门与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009.

[4]周航慈,吴光文.基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

无线数据采集与分析 篇6

近几年来,互联网发展趋势越来越趋向于移动端,移动互联网的发展可谓大踏步向前。伴随着移动智能终端设备越来越普及,无线网络Wi Fi设备上网变得更加的自由和开放。普通用户终端设备在连接无线Wi Fi网络环境下,数据传输过程将毫无意识的暴露在公共环境中。由于计算机网络的多样性、开放性和互连性等特征,使得移动互联网络容易受到黑客以及一些病毒的攻击。

当前公共Wi Fi存在三大安全隐患:(1)在未知网络环境中,嗅探者会将我们的上网账号、密码等信息盗走;(2)在未知网络环境中,可能会遭受ARP攻击(中间人攻击),导致文件、照片等私密数据被窃取;(3)在未知网络环境中,可能会遭受DNS,迫使上网者连接钓鱼网站,网银被盗刷等。

为了及早发现并制止Wi Fi上的各种攻击,我们需要对无线数据进行采集和分析并找出问题,提前预防。这也是本文的一个重要目的。通过运用无线数据包抓包抓取工具,抓取无线Wi Fi连接设备的有用的数据包,然后通过对数据包内容通过分类算法进行归类和分析,确定哪些属于恶意的链接或者植入广告的包,以此来达到对网络攻击的预防。

无线数据采集与分析是一种用于采集无线设备接入网络中的有用数据的程序,这些数据来源于用户账号和密码、即时通讯的数据、网上浏览的页面信息等。它运用工具对无线数据进行采集,通过数据分类算法对无线数据报文进行归类和分析。

无线数据采集与分析的主要用处是分析当前接入无线Wi Fi设备无线网络的流量走向,以便找出该无线网络区域中潜在的问题。比如,用户在登录自己的账户信息过程中,输入的账号和密码数据包是否进行过加密处理,用户即时通讯过程中用到的传输协议是否足够安全,用户在访问各种页面的过程中,页面是否存在大量广告信息和恶意链接以及如何避免钓鱼网站发送的数据包入侵用户。

1 无线数据采集与分析总体设计

第一步,搭建无线网络环境。在主机上连接网络,并开启无线Wi Fi热点,用户名伪装成公共场所的名称,然后密码尽可能的简单,或者直接开放Wi Fi,不设置密码。诱导周围能够接收到Wi Fi信号的无线终端设备接入这个热点中来。

第二步,进行无线数据采集工作。这一步需要用到数据采集工具Wireshark,运用Wireshark可以采集到所有连入到这个Wi Fi无线局域网中的任何终端设备的数据流量信息,并且还能够对这些信息进行筛选和保存的功能。

第三步,对采集的无线数据进行规则匹配。规则匹配其实是对数据进行筛选,因为抓包工具是实时进行工作的,任何数据都会被捕获下来,并能够显示。但是很多数据信息其实并没有多少研究的价值,所有只需要采集特定的有研究价值的数据,才可以针对性的进行安全性分析。

第四步,数据分析工作分为两大类:数据分类和安全性分析。数据分类指的是将采集到的有价值的信息按照特定的规则进行分类,然后对不同的规则进行安全性分析。比如:用户的注册和登录,容易泄露敏感信息,所有分为一类;而用户在无线终端上访问某些具有很多广告信息和恶意链接的网站的时候,这些数据包就需要分为另一类了。

2 无线数据采集方法

图1是无线数据采集的流程图,下面对该过程进行简要的概述:

(1)无线数据采集开始之前,先将主机(存在无线网卡)共享无线Wi Fi热点;

(2)将附近的所有能连接无线的终端设备,连入这个Wi Fi热点之中;

(3)开启主机上事先安装成功的抓包工具Wireshark,并开启无线抓包;

(4)设置过滤规则,只过滤有用的信息,并保存这些数据包;

(5)当用户离开热点区域,或者无法连入Wi Fi热点,数据采集结束。

3无线数据分类算法研究及其过程通过程序设计

对无线数据报文,读入文件,然后,通过分类算法,对读入的文件,按照TCP、HTTP、ARP、DNS等协议,进行分类处理,并依次输出不同的文件包,从而针对不同协议类型的文件进行数据分析。然后对HTTP数据包内容做进一步的分析提取其中捕获的Url信息。并将其所有的Url存放在一个统一的数组里面,然后再对这其中的Url根据广告及恶意链接的类型进行区分。从而采集到广告及恶意的链接。

编写程序用到的语言是Java,程序设计与实现的过程如下:

(1)读取无线数据包文件;

(2)分类算法实现过程如图2。

分类算法程序截图如图3。

(1)文件名:用来输入文件名,该文件是数据包的所有文本文件;

(2)确定输入和开始分析:确定输入是让程序运行起来,分析类型并输出结果;

(3)将结果输出到屏幕当中,并分析其广告及恶意链接的比例。

4 无线数据包内容及其解析

通过分类算法,不同协议分类出来的数据,存储在不同的文件当中。其中包括:tcp Data.txt、arp Data.txt和dns Data.txt等三个文件。分类数据结果分析如下。

4.1 TCP 协议数据包解析

展开其中一条数据包传输控制协议层的信息,可以看到TCP内容的详细信息,如图5。

4.2 ARP 协议数据包解析

ARP协议,即地址解析协议。其工作过程如下:

主机A的IP地址:110.83.0.88,MAC地址为:e4:d5:3d:5d:ef:e5

主机B的IP地址:110.83.0.1,MAC地址为:00:18:82:82:26:11

当主机A要与主机B通信时,地址解析协议可以将主机B的IP(110.83.0.1)地址,解析成主机B的MAC(00:18:82:82:26:11)地址。

4.3 DNS 协议数据包解析

DNS为应用层协议,下层传输层采用UDP,再下层网络层是IP协议,然后是数据链路层的以太网帧。UDP(User DatagramProtocol)报文中:DNS的目的端口(Dst Port)是53,IPv4(InternetProtocol Version 4)报文中目的IP是192.168.199.117(局域网路由器),由于IP报文在网络层进行路由选择,他会依次送给路由器而不是直接送给DNS服务器。

5 结论

温室土壤湿度的无线采集与控制 篇7

节水、爱水，从点滴做起，珍惜水资源、保护水资源，保护我们生活的美好世界。我们国家是个农业大国，农业生产种植也是水消耗的一个重要方面。农业用水主要是指种植业灌溉、林业、牧业、渔业以及农村人畜饮水等方面的用水，其中种植业灌溉占农业用水量的90%以上。因此，提倡节水灌溉，发展节水灌溉技术是我们这样一个农业大国要实现可持续发展目前要必须重视的一个问题。

本文阐述了基于HM1500的一体化温室土壤湿度采集与控制系统的设计过程。该设计采用了HM1500湿度传感器，该传感器能将相对湿度转化为线性输出的电压信号。通过AD转换芯片ADC0809将HM1500输出的电压信号转化为数字信号提高给单片机显示并控制电磁阀，以实现节水滴灌。同时本系统采用太阳能供电，节省了电能，并可以把温湿度数据无线传输到pc机中存储记录，为分析湿度对植物生产的影响提供原始数据。

1 硬件电路设计

该一体化温室土壤湿度采集与控制系统由以下5个模块构成：电源模块、模拟信号采集处理模块、显示模块、无线传输模块、执行模块。电源模块由太阳能电池板和12v蓄电池以及防回流电路构成;模拟信号采集处理模块主要是以stc11F32单片机为核心，数据采集由8通道AD转换器ADC0809来实现，它能把接收的HM1500输出的与相对湿度成正比的模拟电压信号，转换为8位的数字量并提供给单片机;显示模块由74ls164和4位7段数码管构成;无线传输模块采用高度集成半双工微功率无线数据传输模块APC220-43来实现;执行模块采用继电器驱动电磁阀来实现对阀门的开关控制。原理框图见图1。

1.1 电源电路

为便于在温室大棚中的系统安装，减少布线，我们采用了太阳能电池板加蓄电池组合这一模式进行供电。太阳能是一种绿色环保取之不尽用之不竭的清洁能源，太阳能电池板是一种能借助光伏效应将光能转换为太阳能的器件。结合我们在整个系统中所选用的各种器件的工作电压，如电磁阀DC12V，单片机DC5V等，我们选择了12V的蓄电池和具有如表1中参数的单晶硅太阳能电池板。

为了防止电流回流，烧坏太阳能电池板，我们在充电电路上串接了一个防反冲二极管(5A,60V)。将蓄电池12V输出经DC-DC转换芯片7805输出后，可以得到5V电源。如图2所示。

1.2 模拟信号采集和处理模块

1.2.1 控制器的选择

本系统中由于没有必要采用较高速度的处理器对信号进行非常实时的控制，因此采用了非常常用的单片机stc11f32单片机。STC11/10xx系列单片机是全球最大的51系列单片机设计公司宏晶科技设计生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，其指令代码完全兼容于传统的MCS8051,但速度快8-12倍。其内部集成高可靠复位电路,非常实用与高速通信，智能控制，强干扰等场合的应用。特别是其内部包含的29kb的eeprom，为我们在系统掉电时可进行数据掉电保护提供了方便。

1.2.2 HM1500湿度传感器

HM1500是以HS1101湿度传感器芯片为核心设计的OEM产品，用于需要精确检测湿度的OEM用户。它的特点是具有很小的易于安装的接头,能够线性输出与相对湿度0--100%RH(在5 V DC供电时)成正比的1-4V的电压信号，同时具有很好的稳定性和可靠性。由于湿度检测模块输出的是线性电压,因此便于AD转换后通过查表的方式快速找到其对应湿度值。除此外HM1500浸水无影响,互换性好,漂移小,具有极低的温度依赖性,适合3～7V宽电压供电。如图3所示。

1.2.3 AD转换电路

本设计采用8位8通道逐次比较型ADC0809实现模拟信号到数字信号的转换，最多可以对8个HUM1500进行信号采集。8个通道的地址从7FF0H开始7FF7H结束。可以根据需要采用中断、查询、延时的方式对各个通道的数据进行采集。在启动AD转换时，由单片机的写信号WR和p2.7控制ADC的地址锁存和启动转换，由于ALE和START连接在一起，因此在通道地址所存的同时，也启动了转换。在读取转换结果时，用低电平的读信号RD和p2.7经或非门产生的正脉冲作为ADC0809的OE信号，用来打开三态输出锁存器。信号的处理，在STC11F32单片机内部由程序来实现。电路图如图4所示。

1.3 显示电路

显示电路主要由1块74ls164和1个四位数码管构成。74ls164是一个串并转换的移位寄存器。通过p1.0和p1.1模拟串口通讯，把要显示的数码送到数码管的字形口上，通过p1.2-p1.5动态扫描来实现数码的显示，如图5所示。

1.4 无线传输模块

为了把采集到的湿度温度数据传输到pc机中，下位机负责还要把采集的数据通过无线模块对外发送。本系统中选择了深圳市安美通科技有限公司新推出的APC220-43。APC220-43模块是最新一代的多通道嵌入式无线数据传输模块，可设置众多的频道，步进精度为1Khz，发射功率高达20mW，并而仍然具有较小的功耗，体积37.5mm x 18.3mm x 7.0mm，非常方便嵌入系统内。APC220-43模块采用了高效的循环交织纠检错编码，最大可以纠24bits连续突发错误，其编码增益高达3dB，纠错能力和编码效率均达到业内的领先水平，抗突发干扰和灵敏度都很大的提高。同时其编码包含可靠的检错能力，能够自动滤除错误及虚假信息，真正实现了透明连接。APC220-43模块非常适合与在工业领域等强干扰的恶劣环境中使用。

APC220-43模块内部设256B的大容量缓冲区，在缓冲区为空的状态下，用户可以1次传输256bytes的数据，若设置空中波特率大于串口波特率时，可1次可传输无限长度的数据，同时APC230-43模块提供标准的UART/TTL接口，1200/2400/4800/960019200/38400/57600bps七种速率，和三种接口校验方式。APC230-43模块外部接口采用透明数据传输传输方式，能适应标准或非标准的用户协议，所收的数据就是所发的数据。其引脚定义如表2所示。

APC220-43设置采用ASCII码,波特率为9600,无效验模式,设置命令有二条,用大写表示,如有参数用空格间隔开，用回车换行结束，格式如下：

1)读设置：RD↙

应答:PARA_频率_空中速率_发射功率_串口速率_串口效验

2)写设置：WR_频率_空中速率_发射功率_串口速率_串口效验

应答:PARA_频率_空中速率_发射功率_串口速率_串口效

其与单片机的连接如图6所示。

即便是没有对其进行初始化操作，其仍然能够按默认模式进行透明的无线数据收发。对于用户，直接进行串口的读写操作就可以了。

1.5 执行模块

执行模块由继电器和电磁阀构成。单片机p3.3引脚输出的控制信号送开关三极管，开关三极管驱动继电器，而继电器又是控制电磁阀的开关。当需要滴灌时，单片机只要p3.3输出低电平就可以打开电磁阀，实现大棚蔬菜的滴灌。

2 软件设计

湿度传感器HM1500产生的电压信号经AD转换后变成8位的数字量。由于其输出的电压信号(1-4VDC)几乎完全同相对湿度(0-100%)成正比，因此非常有必要建立一个数据表，用查表的方式来实现电压值到湿度值的转换。如1V电压输出时AD转换结果为00110011B，此时对应的湿度值为00000000B即0%，4V电压输出时AD转换结果为11001101B，此时对应的湿度值为01100100B即100%。把AD转换结果直接作为表的偏移量，用查表方式可以快速直接求出1-4V所对应的相对湿度值。该表部分如表3所示。

其系统软件流程如图7所示。

2.1 AD转换程序

由信号采集及处理电路可以得知ADC0809的八个模拟通道的地址是从7FF0H到7FF7H，任意写入一个数据到某个通道，就可以启动该通道的AD转换，可以通过查询法或者中断法或者延时等待法去读取该通道的AD转换结果。例如对通道零进行AD转换程序如下：

然后延时一段时间就可以用指令MOVX A，@DPTR读取AD转换的结果了。一旦AD转换结果显示湿度值低于预设值，系统会自动打开电磁阀，启动滴灌。

2.2 显示程序

显示电路采用的是用四个数码管来显示通道号和每个通道对应的湿度值，各占2位;采用动态扫描的方式来实现结果的输出。四个数码管的字形口输入来自串并转换芯片74ls164的输出。由于无线发送模块占用了单片机的串口，因此采用了模拟串口通讯的方式，把P1.0和p1.1分别作为时钟和数据线，来实现串口的仿真。根据AD转换的结果，查表得到相应湿度值;然后把湿度值转化为对应的BCD码形式;再通过查表取得各个数码的七段字型码，送入74ls164后，借助P1.2---p1.5选通该位对应的数码管，这样就可以显示出该位的数字。延时后，再对其它位进行显示。

2.3 无线发送程序

由于本设计中采用的是一种几乎透明的无线串口传输模块，因此无线模块部分的程序非常简单，在中断程序中只需要对APC220进行简单的初始化后就可以按照约定的波特率直接写串口就行。即把要无线发送的湿度值，通道号，直接用MOV SBUF,A指令就可以完成相应操作。

3 结果分析

由于该湿度传感器典型应用环境是在25摄氏度时，因此当工作温度不是25摄氏度时就会产生误差，所以测量值和理论值会发生一定的误差,其测试结果如表4所示。

测试结果表明，基于HM1500设计的控制系统，测试值还是比较准确的，能够满足设计性能指标。在本设计中若能接入测温器件，系统中放入多个不同温度下的数据表，在一定温度范围内选择相应数据表，则可以提高测量精度。

4 展望

本系统的硬件电路设计简单，在软件设计上，由于采用了查表的方式进行湿度值的转换，因此相应的软件设计也就更简单;并且只要修改转换表，就可以完成湿度值的校准。本系统在实际测试中已证明具有很好的使用效果，测量的稳定性和可靠性非常高，相信随着我们国家现代农业技术的不断发展，大棚灌溉种植对环境因子的更高要求，该系统会越来越引起人们的重视。

参考文献

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[3]潘凯,何道清.数字湿度计的设计[J].电子世界,2005(4).

[4]张毅刚.单片机原理与接口技术[M].北京:人民邮电出版社,2008:208-211.

[5]詹林.单片机原理与应用[M].西安.西北工业大学出版社,2008:26-29.

温度采集与无线传输系统设计 篇8

目前应用于数据传输的无线通信技术如蓝牙、无线局域网、微功率超短波无线通信等,因其硬件设计、接口方式复杂,开发成本高、周期长,在工业领域中并未得到广泛的应用。而普通射频芯片短距离无线数据传输技术比较成熟,具有诸多优点。因此,采用通用的低功耗单片机和具有多信道的单片收发芯片作为无线收发模块构成的无线数据传输系统,将会解决传统数据采集方法的不便和现有蓝牙等技术的缺点,得到广泛应用。

1 系统整体构成

本系统由下位机和上位机两部分构成,见图1。

下位机是安装在温度采集现场,以PIC16F877单片机为核心,采用数字温度传感器DS18B20采集温度并转换成数字信号送给下位机,同时采用NRF24L01模块与上位机实现双向通信;上位机安装在监视室或办公室里,控制芯片PIC16F877单片机通过NRF24L01模块接收温度数据并通过I/O口将数据送至数码管显示。

2 系统中模块介绍

2.1 温度传感器DS18B20

DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的单线智能数字温度传感器,可把温度信号直接转换为串行数字信号供计算机处理。DS18B20的测温范围为-55℃～+125℃,固有测温分辨率为0.5℃,最高分辨率可达到0.0625℃,只需一条连接线即可实现与单片机之间的双向通信。DS18B20数据线DQ与PIC16F877单片机I/O口连接,同时DQ需要接入4.7K上拉电阻,确保传感器单总线正常通信。DS18B20将采集到的温度数据转换成9～12位(可编程)的数字量送往单片机进行处理。该数字温度传感器性价比高,抗干扰性能好,具有CRC校验功能,可靠性高,软件设计规范。

2.2 单片机PIC16F877

PIC16F877单片机是由美国Microchip公司生产,属于闪控式(Flash)单片机,它的程序存储器是Flash型的,内置了EEPROM,而且这个EEPROM 存取并不是使用通信模式,而是以存储器映像寄存器的方式来控制存取的,使用更加方便。在A/D转换方面,分辨率提高到了10bit,而SSP模块是完整的MSSP,它的好处就是支持通信模式下作为主控制器件时的硬件控制能力,而且其片内集成了AD采集模块,可以对温度传感器采集到的信号直接进行采样,从而计算出温度值。

2.3 无线通信模块NRF24L01

NRF24L01是一款工作在2.4～2.5GHz世界 通用工科医用频段的单片无线收发器芯片。工作电压为1.9～3.6V,有多达125个频道可供选择。其收发器包括:频率发生器、增强型Schock Burst TM模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制解调器等。NRF24L01芯片的工作模式、输出功率、频道选择和通信协议均可以通过SPI接口进行设置,写入数据最高可达10Mb/s。数据发送传输率最快可达2Mb/s。与其他NRF24xx系列的芯片相比,NRF24L01新增了两大功能:①内嵌的自动应答和自动重发功能;②载波检测(CD,Carrier Detect)功能。

3 系统硬件设计

DS18B20的VDD管脚接5V电压,DQ管脚与PIC16F877的RA2连接,同时还要接一个4.7kΩ的上拉电阻,使数据线在空闲状态下能自动上拉为高电平,GND管脚接地。温度传感器DSl8B20将被测温度转化成数字信号。DSl8B20与PIC16F877的接线如图2所示。

经单片机处理后,通过无线模块NRF24L01通信给上位机。单片机PIC16F877的RC4、RC5口模拟SPI口与NRF24L01进行通信,分别连接NRF24L01的MISO、MOSI口,RB0口作为NRF24L01的中断入口。

4 系统软件设计

软件设计采用模块化、结构化设计方法,整个程序由温度测量和转换模块、下位机控制模块、无线传输模块、上位机显示模块组成。

4.1 温度测量和转换模块

传感器DS18B20采集温度后,由下位机来控制DS18B20完成温度转换,每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。在命令传感器开始温度转换和转换结束后读取温度数据的过程中,都要根据DS18B20的初始化时序、读时序和写时序进行操作。

4.2 无线传输模块

无线传输系统中,发送程序由单片机初始化程序、NRF24L01的初始化程序、NRF24L01的数据发送程序构成。主程序开始,首先调用初始化程序,设置单片机和NRF24L01的工作参数,然后根据要求设置NRF24L01处于发送状态,调用NRF24L01的数据发送程序,向接收端发送“hello”字符。

接收程序由单片机的初始化程序、NRF24L01的初始化程序、NRF24L01的数据接收程序、向单片机发送数据的程序构成。主程序开始的时候首先调用初始化程序,设置单片机和NRF24L01的工作参数,然后根据要求设置NRF24L01处于接收状态,调用NRF24L01的数据接收程序,当接收板接收到“hello”字符后,通过SPI口向上位机发送数据。

5 结论

随着通信技术的不断发展,无线技术越来越多走进人们的生活和工作中。采用通用的低功耗单片机PIC16F877和单片收发芯片NRF24L01作为无线收发模块构成的无线数据传输系统,具有可靠性、智能性、可扩展性、功率小、携带方便和成本低等特点,特别适合于低功耗、小数据量的无线数据传输系统,可以广泛地应用在嵌入式短程无线产品中。

参考文献

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[2]王伟,李树荣.基于8051单片机温度采集及无线发送[J].现代电子技术,2011,34(01):146-149.

[3]李学海.PIC单片机实用教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007:45-255.

[4]陈元莉.基于单片机的温度采集监控系统[J].宜宾学院学报,2011,11(06):68-70

一种多路温度无线采集系统的设计 篇9

随着现代电子技术的发展, 数字式温度传感器出现了, 这使温度测量技术发生了根本性的变化, 从模拟测量方法发展到了数字式测量方法。数字式温度测量方法无论在测温精度还是实时性方面都有了很大的提高。随着网络及通信技术的飞速发展, 短距离无线通信以其特有的抗干扰能力强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制少、安装施工简便灵活等特点, 在许多领域都有着广泛的应用前景。传统的多路温度采集系统通信方式, 主要是采用固定的点对点之间的有线通信, 采用RS一485总线或CAN总线需要把各设备利用网线连接起来, 施工麻烦而且费用高。如果能在每个采集数据的终端使用无线的方式进行数据传送, 可以完全去掉通信设备之间的物理线路连接, 不仅简化了施工难度和系统复杂度, 还可以大大地降低成本。本系统正是基于短距离无线通信技术而开发的, 适合低成本的短距离无线温度采集场合, 具有广阔的应用前景。

2 系统方案总体方案

本系统包括一个上位机和N个下位机。上位机主要负责温度N路温度数据的汇总处理, 下位机也就是温度采集端, 主要负责温度的采集, 上位机与下位机之间通过无线的方式进行数据传输, 下位机之间不能直接通信。因为N路下位机完全一样, 所以只制作了2个下位机来做测试。系统总体方案如图1所示。

本系统采用单片机作为主控制器, 温度传感器采用数字式温度传感器DS18B20, 显示采用低功耗的LCD液晶1602。本系统的无线模块没有采用现成的无线收发芯片, 而采用了低成本的DF无线收发模块。DF无线收发模块的缺点是无编码解码, 须外加编码解码功能, 这部分功能采用单片机来进行, 实行软件编码解码的方案来解决。系统方案基本指标:无线通信距离大于50米, 测温精度±0.1°C, 测温路数N≥2。

3 系统硬件设计

如图2所示系统包括n个的温度采集端和一个数据接受端。温度采集端包括温度传感器DS18B20、单片机AT89S51、无线发射模块和无线接受模块几部分。当温度采集端接收到数据接受端发送来的采集命令时, 就将温度传感器采集到的温度数据传输给单片机, 然后单片机再将数据经过处理后进行软件编码, 最后通过发射模块将温度数据发送给数据接受端。数据接受端接受到温度采集段发送过来的信号后将信号进行软件译码, 然后再经过处理后送LCD显示出温度值。

单片机采用Atmel公司的AT89S51单片机。温度采集采用DS18B20温度传感器, DS18B20是美国DALLAS公司生产的单总线数字式温度传感器, 具有结构简单, 操作灵活, 无须外接电路的的优点。在使用过程中, 可由一根I/O数据线既供电又传输数据, 并可由用户设置温度报警界限。显示模块采用LCD1602, 1602型LCD显示模块具有体积小, 功耗低, 显示内容丰富等特点。1602型LCD可以显示2行16个字符, 有8位数据总线D0~D7和RS, R/W, EN三个控制端口, 工作电压为5V, 并且具有字符对比度调节和背光功能。LCD1602与单片机的接电路较为简单, 即将7个并行数据口与单片机的7个I/O口连接, 另外三个控制口再接单片机的三个I/O口。

无线收发模块采用DF无线数据收发模块, 这种模块工作频率为315MHz或433MHz, 具有成本低, 使用方便, 传输距离远, 电压范围宽等特点。DF数据模块的最大传输数据速率为9.6KBs, 一般控制在2.5k左右, 完全能够胜任本系统的数据传输任务。

4 系统软件设计

4.1上位机和下位机程序设计

上位机先对AT89S51和LCD1602进行初始化, 然后对N路数据温度采集端进行轮询, 并显示出N路温度采集端的温度。查询过程是上位机首先给一路温度采集端发送温度采集命令, 同时启动监控定时器并等待接收应答, 如果在规定的时问内没有收到相应的数据应答, 将重新发送查询命令, 并进行错误计数, 以避免数据丢失, 如果计数达到一定程度, 发送方停止发送查询命令, 进入错误处理。收到数据应答后上位机首先对数据进行校验, 校验通过后再把数据进行处理后送显示。

下位机刚开始处于查询状态, 当接收到上位机发送来的温度采集命令后进行温度采集, 然后把数据打包发送给上位机。

4.2 LCD1602显示程序设计

当上位机接收到正确的温度数据后就会把下位机编号和温度值显示出来, 例如当LCD1602显示“T0 tem 25.6 C”表示下位机T0的温度值位25.6摄氏度, 当现实“T0 Disconnected!”表示上位机与下位机T0无法通信, 失去联接。

4.3 温度采集程序设计

当下位机接收到温度采集命令后就进行温度采集, 单片机读取DS18B20温度数据的通信协议顺序为初始化, ROM操作命令, 存储器操作命令, 处理数据。

5 结语

整个系统设计制作完成后进行了实际测试。测试结果表明, 该系统电路简单, 性能稳定, 抗干扰能力强, 可靠性高, 搭建方便, 易于扩展, 室内实际发射距离约50米 (通过改进天线的设计, 加大发射电压可适度增加) , 在室外开阔地带通信距离可以达到200米, 因此本系统在短距离对多种环境温度的采集监控是比较成功的。

参考文献

[1]蔡型, 张思全.短距离无线通信技术综述[J].现代电子技术, 2004, (3) .

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