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CH375 usb芯片的引脚图及中文资料
CH375 芯片是我们国产的usb接口芯片，有了她我们可以使用任意一种单片机来连接电脑，或者是制作usb便携设备,非常方便，关键是是他有官方提供的中文资料,这大大降低了我们使用的门槛
我们再也不需要啃那些外国的英文资料了
&&&&& 逻辑图
● 低速和全速USB-HOST 主机接口，兼容USB V2.0，外围元器件只需要晶体和电容。
● 低速和全速USB设备接口，完全兼容 CH372 芯片，支持动态切换主机与设备方式。
● 主机端点输入和输出缓冲区各64字节，支持 12Mbps 全速 USB 设备和 1.5Mbps 低速设备。
● 支持USB 设备的控制传输、批量传输、中断传输。
● 自动检测USB设备的连接和断开，提供设备连接和断开的事件通知。
● 内置控制传输的协议处理器，简化常用的控制传输。
● 内置固件处理海量存储设备的专用通讯协议，支持 Bulk-Only传输协议和 SCSI、UFI、RBC 或
等效命令集的USB存储设备（包括 USB 硬盘/USB 闪存盘/U 盘/USB 读卡器）。
● 通过U 盘文件级子程序库实现单片机读写USB 存储设备中的文件。
● 并行接口包含8位数据总线，4线控制：读选通、写选通、片选输入、中断输出。
● 串行接口包含串行输入、串行输出、中断输出，支持通讯波特率动态调整。
● 支持5V 电源电压和3.3V电源电压，支持低功耗模式。
● 采用SOP-28无铅封装， 兼容RoHS， 提供 SOP28到 DIP28的转换板， 引脚基本兼容CH374芯片。
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CH375主机方式下读写优盘 带大量 例程 -CH375 host mode to read and write flash drive with a large number of routines ~ ~
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CH375B芯片做主机操作鼠标、键盘的例子程序.rar
U盘对考的例子程序（采用51的库C）：.rar
汇编CH375B操作鼠标的例子程序.rar
可先向PC机发起数据上传的TEST程序 TEST程序加确定主机是否准备好，可先向PC机发起数据上传 .rar
模拟打印机的例子程序，不同的打印机只需要修改描述符以及厂商ID.rar
用CH375的USB鼠标制作完成.rar
参考代码/USB HID to PS2 Scan Code Translation Table .pdf
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372模拟CDC类例子程序,首次插上设备时,请使用我们的INF文件进行手动安装就OK了,INF文件在压缩包里面.rar
374做主机操作鼠标、键盘的例子程序.rar
375、372外置固件模拟键盘鼠标的例子程序.rar
375操作U盘物理扇区的例子程序.rar
CH372模拟HID兼容设备类,免驱动,提供上下位机的程序,使用于速度要求不高(最大62.5KB_S),要求不安装驱动场合_ .rar
CH374做主机操作“USB转串口芯片CP2102”的程序.rar
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All Rights Reserved.王莉毕业设计论文_甜梦文库
王莉毕业设计论文
西安邮电学院毕 业 设 计（论 文）题目：基于 LM3S1138 室内环境无线监控系统系 专 班别： 业： 级：信息与控制 自动化 自动 0501 王莉 杨春杰学生姓名： 导师姓名：职称：讲师起止时间： 2009 年 3 月 9 日 至 2009 年 6 月 20 日西 安 邮 电 学 院毕业设计(论文) 毕业设计(论文)任务书学生姓名 系别 题目 任务与要求 一、任务设计一个监控系统，能对室内的环境各个参数进行采集，并对采集到 的数据进行分析，当出现情况异常时，系统能够及时的监测到并能发出报 警。 王莉指导教师杨春杰职称自动化讲师信息与控制专业基于 LM3S1138 室内环境无线监控系统二、要求： 要求：1. 系统分布在室内各处的节点能够准确的采集各参数， 如温度、 湿度、 二氧化碳浓度、是否有火焰等； 使得以集中处理 2. 各节点采集到的数据能够顺利的传到监控中心处， 和分析； 3. 无线数据传输通道顺畅，能保证数据的正确传输，可以抵抗一定的 干扰； 4. 监控中心可以通过无线正常的接收各节点的数据， 当有数据同时到 达时，也可以保证数据的接收不出错，并能进行下次的接收； 5. 监控中心能迅速准确的处理并分析接收到的各节点数据， 并能分析 数据的来源； 6. 监控中心可以将接收到的各环境参数数据保存在 U 盘中，并能读 出，以便人工分析； 7. 当任一节点监测到环境情况异常时， 监控中心可以迅速反应并能做 出报警动作； 8. 具有一定的人机界面。开始日期 系主任(签字 系主任 签字) 签字2009 年 3 月 9 日完成日期20092009 年 6 月 20 日年1月 8日西 安 邮 电 学 院论文) 毕 业 设 计 (论文) 工 作 计 划学生姓名_ 王莉_____指导教师 ____________ ____ 系别________信息与控制 ____专业杨春杰 __职称 _ 自动化讲师_____________题目基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统工作进程起 止 时 间 工 作 内 容第 1 周至第 2 周 第 3 周至第 5 周 第 6 周至第 10 周 第 11 周至第 12 周 第 13 周至第 14 周3.9~3.22 3.23~ 4.12 4.13~5.17 5.18~5.31 6.1~6.20前期准备工作及相关知识学习 从机模块的设计与仿真 主机设备的设计与调试 系统调试 总结及论文撰写主要参考书目(资料) 主要参考书目(资料) 1. 2. 3. 《单片机原理及应用》 《ARM 嵌入式系统基础教程》 《Stellaris 外设驱动库》用法详解主要仪器设备及材料 1. 2. 3. PC 机一台及相关软件 工具一套（烙铁、万用表等） 元件若干论文(设计)过程中教师的指导安排 每周三指导，除每周定时具体指导外，学生有问题也可随时联系指导。对计划的说明 如有特殊原因可适当调整，否则按计划执行。西安邮电学院毕业设计(论文)开题报告信息与控制 系 自动化专业 2005 级 01 班课题名称：基于 LM3S1138 室内环境无线监控系统学生姓名： 指导教师： 报告日期：王莉学号：杨春杰2009 年 3 月 12 号1．本课题所涉及的问题及应用现状综述（1） 背景描述：随着信息化的的高度发展，通讯的的自由化和高层次化，人们对 ：各种环境的安全性、舒适性有了进一步的提高，环境数据监控的智能化需求大大增加。 本文所设计的系统小型监控系统结合了传感器技术、无线技术、GSM、数据存储等多种 技术，并都采用成熟的技术和方案，监控系统的数据采集因功能不同存在着千差万别， 但都应满足可靠性、针对性、可移植性、稳定性的原则，本文所述的方案经过相应的改 造后可以应用于多种场合，具有很重要的现实意义。 （2） 功能特点：在本系统中，要实现的功能大体上可以分为五大部分：一、分布 ：式的传感器网络进行数据的可靠采集；二、节点和监控中心的数据传输；三、数据的实 时集中处理；四、监控数据的存储；五、出现异常时的智能化处理。 （3） 功能描述：各节点的传感器实时采集温度、湿度，是否有火焰产生等参数， ：实时监控环境状况，数据采集后通过节点的控制器 C 单片机进行前期处理，并 通过无线以预定义信息格式发送到主机上，主机由主控制器 LM3S1138、无线接收模块、 U 盘数据备份、LCD 液晶显示、GSM 模块组成，主机通过无线接收模块接收传感器节点 的数据，送到液晶屏上进行实时的显示，可通过 U 盘的进行数据备份。当发生异常时， 主机自动通过 GSM（或 GPRS）模块向房子主人短信提示以及时采取措施，并实时写入 数据库。根据测量参数要求以及应用的场合不同，选用的传感器可以进行相应的调整， 以适应不同的应用需求。主机、从机结构框图见下图所示。从机框图 主机框图2．本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标 的可行性分析（1） 设计思路：通过各种传感器（湿度、温度、火焰等）对室内环境的各种变量 （空气湿度、室内温度、室内是否有明火等）进行监控，并通过无线将监控信息实时 的发送给主机进行分析，如果某种变量异常，主机通过短信的方式告知房间的主人及 时处理并在 U 盘中自动备份数据。主机可工作在自动模式或命令模式。 （2） 应用的技术分析：本设计涉及多节点数据采集、主从机之间的无线通信、主 机数据处理、主机与房主（或）之间的 GSM（或 GPRS）通信及监控终端的设计。数 据采集节点拟采用 C8051F 单片机；无线通信拟采用 Chipcon 公司的 CC1100 芯片， 工作在 433MHz 下；GSM 模块拟采用 TC35i。 （3） 技术方案比较：本类课题的实现方式的不同主要在主从机的主控制器的选择 上，对于监控系统而言，主控制器可以选择 ARM、单片机、FPGA 等，出于处理速 度、存储空间、开发复杂度考虑，系统选取了 ARM 作为主机控制器；对于从机而言， 由于其主控芯片只需发挥收集数据并向主机传输数据的作用，选择价格较低的单片机 比较适合。FPGA 价格较高，在数据处理时无明显优势。ARM 芯片在开发上比较复 杂。采用基于传统 MSC-51 结构的 C8051F 系列单片机是一个好的选择。设计重点难 点：本次设计的重点应该是监控节点的设计，怎样使监控更精确及如何将实时监控数 据通过无线发送给主机等；而监控中心对数据的正确接收和处理并将其存储起来则是 本设计的难点。最终，监控系统的主机选择了 ARM 芯片 LM3S1138 作为控制器，从 机选取了 C8051F 作为主控制器。3．完成本课题的工作方案第一阶段：第一周至第二周 第二阶段：第三周至第五周 第三阶段：第六周至第十周 第四阶段：第十一周至第十二周 第五阶段：第十三周至第十四周 前期准备工作及相关知识学习 从机模块的设计及仿真 主机设备的设计及调试 系统调试 总结及论文的撰写4．指导教师审阅意见指导教师(签字)： 指导教师年月日本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(设计) 正式开 始的第 1 周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。论文) 西安邮电学院毕业设计 (论文)成绩评定表学生姓名 课题名称 毕业设计 （论 文）时间课题任务 完成情况王莉性别女学号专业 班级课 题 类 型自动 0501实际 应用 难 度 难基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统2009 年 3 月 9 日～6 月 20 日（共 14 周） 论文 (千字)； 设计、计算说明书指导教师杨春杰 （职称： 讲师）(张)；(千字)； 图纸指 导 教 师 意 见其它(含附件)：说明：成绩评定毕业设计（论文）评论文： 题 论 （ ） 成绩：； 学； 课题 度（论文内 ） ； 文； 年； 月 日指导教师 说明：成绩评定指导教师( 字)： ： 毕业设计（论文）评评教 师论文 ： 题 （ ） ； 题 论 ； 文 评 教师( 字)： 毕业设计（论文）评 ； 课题 （论文内 ） 年 ； 月 日 ；验 收 小 组 意 见评 成绩： 说明：成绩评定： 成绩：情况； 毕业设计（论文） 教师( )( 字)：；（） 年题 月 日说明：成绩评定参照本科毕业设计（论文）评分标准答 辩 小 组 意 见 分项得分：准备情况答辩成绩： 分； 陈述情况 分； 回答问题 分； 仪表 年(％) 验收成绩 ％分 月 日(％) ％答辩小组组长(签字)：指导教师成绩 (％) 评阅成绩 ％成绩计算方法(填写本系实用比例)(％) 答辩成绩 ％学生实得成绩(百分制)指导教师成绩 答辩成绩评阅成绩 总评验收成绩答 辩 委 员 会 意 见 备 注西安邮电学院毕业论文(设计)成绩评定表(续表)毕业论文(设计)总评成绩(等级)： ： 系答辩委员会主任(签字)： ： 年 系(签章) 月 日目 录 摘 要...................................................................................................... IABSTRACT ............................................................................................. II 1 引 言..................................................................................................... 1 2.背景知识 ............................................................................................... 22.1 ARM 简介 ............................................................................................. 2 2.2 C8051F 系列单片机简介 ..................................................................... 3 2.3 U 盘备份 ............................................................................................... 6 2.4 无线通信 ............................................................................................... 73 系统硬件设计 ..................................................................................... 113.1 系统功能介绍 ..................................................................................... 11 3.2 主机硬件设计 .................................................................................... 12 3.2 从机硬件设计 .................................................................................... 174 系统软件设计 .....................................................................................254.1 主机软件设计 .................................................................................... 25 4.2 从机软件设计 .................................................................................... 275 系统调试与结果 .................................................................................315.1 调试工具 ............................................................................................ 315.2 测试结果 ............................................................................................. 356 总结......................................................................................................39 致谢..........................................................................................................40 参考文献..................................................................................................41 附录一：程序清单 .................................................................................42 附录二：主机电路图 .............................................................................53 附录三：从机电路图 .............................................................................54摘要本文主要介绍了基于无线技术、传感器技术、GSM、单片机与 ARM 技术的智能 家居室内环境无线监控系统。该系统主要分为监控数据采集节点、主控单元和存储单 元三部分，各部分使用不同的主控制器，由不同软件支持。其中，监控节点使用 CD 单片机作为主控制器，采集环境变量并通过无线发送到主控单元；主控 单元使用 ARM 芯片 LM3S1138。 系统工作流程为：从机节点采集现场信息（火焰、温度、湿度） ，并将信息通过 无线发送至监控主节点，主节点显示并备份存储数据至 U 盘。如果数据出现异常， 则通过手机短信将情况发送到用户手机上。该设计具有智能化、自主化、高性价比等 特点；具有很强的适用性和可移植性；稍作改造就可以进行其他变量的监控。关键词 关键词：ARM C8051 无线通信 传感器 数据存储IAbstractIn this paper, based on the introduction of wireless technology, sensor technology, GSM, single-chip with ARM technology wireless indoor environment monitoring system. The monitoring system is mainly divided into data acquisition node, main control unit andMemory unit of three parts, each using a different part of the main controller, by thedifferent types one of the node to monitor the use of single-chip microcomputer as a main controller CD, collecting environmental variables and through wireless sent to t main control unit provided by the use of race ARM LM3S1138development board. Through the wireless receiver to monitor the node data, and then show back up data backup set U; abnormal if the data through mobile phone message sent to the masters of the situation on mobile phone to do the corresponding treatment. The design of intelligent, self-reliance, cost-effect has strong applicabi slightly modified can be carried out monitoring of other variables.Key Words： ARM C8051 wireless communication sensor Data StorageII基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统1 引 言（1） 课题背景智能家居指利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生 活有关的各种子系统有机结合在一起的一个系统。智能家居的技术范畴较广，对室内 各项环境参数的监测应作为智能家居技术应用的一个基础环节。 （2） 国内外研究现状 智能家居在中国的发展已过了概念普及期，现在开始进入快速的发展期，技术差 距较国外落后 2 至 3 年。 对于家居系统的数据采集因功能要求的不同存在着千差万别， 但都应满足可靠性、针对性、可移植性等条件。本文所设计的小型监控系统采用成熟 的技术及通用性器件，具有很强的现实意义。 （3） 应用领域分析 自主监控系统具有很强的移植功能，稍微改造一下（主要是传感器方面）就能适 应更多环境进行监控更多的环境参数；因此其应用领域很广。 （4） 技术指标 传感器节点不少于三个，采集的环境参数不少于三个；温度传感器的测量范围为 -10~80℃，湿度传感器的测量范围为 20%~60%，火焰传感器测量距离约 2.5M；无线 通信的频率为 433MHz， 距离为 15m 以上； 有明火并伴有温度较大变化时自动启动灭 火装置。 （5） 设计思路 通过各种传感器（湿度、温度、火焰等）对室内环境的各种变量（空气湿度、室 内温度、室内是否有明火等）进行监控，并通过无线将监控信息实时的发送给主机进 行分析，如果某种变量异常，主机通过短信的方式告知房间的主人及时处理并在 U 盘中自动备份数据。主机可工作在自动模式或命令模式。 （6） 应用的技术分析 本设计涉及多节点数据采集、主从机之间的无线通信、主机数据处理、主机与用 户之间的 GSM 通信及监控终端的设计。 数据采集节点采用 C8051F 单片机；监控节点采用 ARM 芯片 LM3S1138 为主控 制器；无线通信采用 Chipcon 公司的 CC1100 芯片，工作在 433MHz 下；GSM 模块 采用 TC35i。1基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统2.背景知识2.1 ARM 简介LM3S1138 是基于 Cortex-M3 内核的 ARM。与常用的 ARM7 内核相比， Cortex-M3 具有明显的优势：一、Cortex-M3 采用的是哈佛架构，指令和数据总线 分开，没有瓶颈；二、支持 16 位的 Thumb/Thumb-2 指令集，两种指令可以混写， 不需要进行状态的切换；三、执行指令的速度更快，最高可达 1.25DMIPS/MHz； 四、功耗更低。其优异的性能使得其能应用于各种场合。LM3S1138 的结构框图如 图 2-1 所示。图 2-1LM3S1138 内部结构框图本 次 毕 业 设 计 使 用 的 广 州 周 立 功 公 司 生 产 的 EasyARM1138 开 发 板 ， EasyARM1138 是专门针对广大电子信息专业在校大学生而设计的一款基于 ARM 公 司 Cortex-M3 先进内核的高性能、低价格开发板，用于教学、毕业设计、电子竞赛， 等等。除了几个 I/O 用于 LED 灯和按键外，所有的 I/O 口都已引出，在本次毕业设 计中， 主控制器硬件部分没有进行相应的设计， 但进行了软件开发， 因此关于 ARM2基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统部分的硬件设计不做过多的介绍。 EasyARM1138 的实物图如图 2-2 所示。图 2-2 EasyARM1138 实物图2.2 C8051F 系列单片机简介2.2.1 简介 C8051F 系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与 8051 兼容的微 控制器内核，与 MCS-51 指令集完全兼容，除了具有标准 8051 的数字外设部件之 外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟器件和其它数字外设及功能部 件。C8051F 系列单片机使用 Cygnal 的专利 CIP-51 微控制器。CIP-51 与 MCS-51 指令集完全兼容，可以使用标准的 8051 的汇编器和编译器进行软件开发。CIP-51 采用流水线结构，与标准的 8051 结构相比指令速度有了很大的提高，在一个标准 的 8051 中，除了乘法和除法指令外的其它所有指令都需要 1 个或者 2 个机器周期。 而对于 CIP-51 内核，70%的指令的执行时间为 1 个或者 2 个系统时钟周期，只有 4 条指令的执行时间大于 4 个系统时钟周期。 2.2.2 特点 CD 是 C8051F 系列单片机中唯一的一个双列直插封装的芯片；其主 要特点如下： 1. 模拟外设 10 位 ADC（只限于 F330） （1）3基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统转换速率可达 200ksps 可多达 16 个外部单端或差分输入 VREF 可在内部 VREF、外部引脚或 VDD 中选择 内部或外部转换启动源 内置温度传感器 （2） （3） 2. 10 位电流输出 DAC（只限于 F330） 比较器 流水线指令结构；70%的指令的执行时间为一个或两个系统时钟周期 速度可达 25MIPS（时钟频率为 25MHz 时） 扩展的中断系统 3. 存储器 768 字节内部数据 RAM（256+512） 8KB FLASH；可在系统编程，扇区大小为 512 字节 4. 数字外设 17 个端口 I/O；均耐 5V 电压，大灌电流 硬件增强型 UART、SMBus 和增强型 SPI 串口 4 个通用 16 位计数器/定时器 16 位可编程计数器/定时器阵列（PCA） ，有 3 个捕捉/比较模块 使用 PCA 或定时器和外部时钟源的实时时钟方式 5. 在片调试 片内调试电路提供全速、非侵入式的在系统调试 支持断点、单步、观察/修改存储器和寄存器 比使用仿真芯片、目标仿真头和仿真插座的仿真系统有更优越的性能 廉价而完整的开发套件 6. 时钟源 两个内部振荡器 24.5MHz，±2%的精度，可支持无晶体 UART 操作 80/40/20/10 kHz 低频率、低功耗振荡器 外部振荡器：晶体、RC、C、或外部时钟 可在运行中切换时钟源，适用于节电方式 7. 供电电压…………………………2.7V - 3.6V高速 8051 微控制器内核4基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统典型工作电流：6.4mA @ 25MHz 典型停机电流：0.1μA 8. 温度范围：-40°C - +85°C 2.2.3 内部结构框图 C 有较丰富的内部资源： 1. 2. 3.9μA @ 32KHz包括 4 个 16 位的定时器，其中两个与标准的 8051 兼容，另两个是 16 位自 通过串行接口 UART，它提供标准的 8051 的方式 1 和方式 3。具有增强的 增强型串行同步外设 SPI， 它提供访问一个全双工同步串行总线的能力。 SPI动重装定时器，可用于 ADC、SMBus 或作为通用定时器使用； 波特率发生器电路，有多个时钟源可用于产生标准波特率； 可作为主器件或从器件工作，可以使用 3 线或 4 线方式，并可在同一总线上支持多 个主器件和从器件； 4. 10 位 ADC 和 DAC， C 的 ADC0 子系统集成了两个 16 通道模拟多 路选择器（合称 AMUX0）和一个 200ksps 的 10 位逐次逼近寄存器型 ADC，ADC 中集成了跟踪保持电路和可编程窗口检测器。AMUX0、数据转换方式及窗口检测 器都可用软件通过特殊功能寄存器来配置。 ADC0 可以工作在单端方式或差分方式， 可以被配置为用于测量 P0~P1、温度传感器输出或 VDD（相对于 P0~P1 或 GND） 。 其它内部资源还有 DAC、比较器、SMBus、PCA、内部振荡器件等。其内部框 图如图 2-3 所示。图 2-3C 内部结构图5基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统2.3 U 盘备份2.3.1 CH375 概述 CH375 是一个 USB 总线的通用接口芯片，支持 USB-HOST 主机方式和 USB-DEVICE/SLAVE 设备方式。在本地端，CH375 具有 8 位数据总线和读、写、 片选控制线以及中断输出， 可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU/MPU 等控制器的系 统总线上。在 USB 主机方式下，CH375 还提供了串行通讯方式，通过串行输入、 串行输出和中断输出与单片机/DSP/MCU/MPU 等相连接。 CH375 的 USB 设备方式与 CH372 芯片完全兼容，CH375 包含了 CH372 的 全部功能。 本手册中没有提供 CH375 在 USB 设备方式下的说明， 相关资料可以参 考 CH372 手册 CH372DS1.PDF。 CH375 的 USB 主机方式支持常用的 USB 全速设备，外部单片机可以通过 CH375 按照相应的 USB 协议与 USB 设备通讯。 CH375 还内置了处理 Mass-Storage 海量存储设备的专用通讯协议的固件，外部单片机可以直接以扇区为基本单位读写 常用的 USB 存储设备（包括 USB 硬盘/USB 闪存盘/U 盘） 。 CH375 作为 USB 主机和 USB 设备芯片的框图如图 2-4 所示。图 2-4 USB 主机及 USB 设备芯片接口框图2.3.2 CH375 特点 低速和全速 USB-HOST 主机接口，兼容 USB V2.0，外围元器件只需要晶体 和电容。 低速和全速 USB 设备接口，完全兼容 CH372 芯片，支持动态切换主机与设 备方式。 主机端点输入和输出缓冲区各 64 字节，支持 12Mbps 全速 USB 设备和6基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统1.5Mbps 低速设备。 支持 USB 设备的控制传输、批量传输、中断传输。 自动检测 USB 设备的连接和断开，提供设备连接和断开的事件通知。 内置控制传输的协议处理器，简化常用的控制传输。 内置固件处理海量存储设备的专用通讯协议，支持 Bulk-Only 传输协议和 SCSI、UFI、RBC 或等效命令集的 USB 存储设备（包括 USB 硬盘/USB 闪 存盘/U 盘/USB 读卡器） 。 通过 U 盘文件级子程序库实现单片机读写 USB 存储设备中的文件。 并行接口包含 8 位数据总线，4 线控制：读选通、写选通、片选输入、中断输 出。 串行接口包含串行输入、串行输出、中断输出，支持通讯波特率动态调整。 支持 5V 电源电压和 3.3V 电源电压，支持低功耗模式。 采用 SOP-28 无铅封装，兼容 RoHS，提供 SOP28 到 DIP28 的转换板，引脚 基本兼容 CH374 芯片 2.3.3 CH375 管脚分布及封装说明 CH375 管脚分布如图 2-5 所示。图 2-5 CH375 管脚分布图CH375 封装如表 2-1 所示。表 2-1 封装形式 SOP-28 塑体宽度 7.62mm 300mil CH375 封装表 封装说明 标准 28 脚贴片 订货型号 CH375B 引脚间距 1.27mm 50mil2.4 无线通信2.4.1 功能特性概述 CC1100 是一种低成本真正单片的 UHF（超高频）收发器，为低功耗无线应用7基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统而设计。电路主要设定为在 315、433、868 和 915MHz 的 ISM（工业，科学和医学） 和 SRD （短距离设备） 频率波段， 也可以容易地设置为 300-348 MHz、 400-464 MHz 和 800-928 MHz 的其他频率。RF 收发器集成了一个高度可配置的调制解调器。这 个调制解调器支持不同的调制格式，其数据传输率可达 500kbps。通过开启集成在 调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。 CC1100 的功耗很低。除了 RX 电流消耗低达 14-15mA(与所要求的通信距离有 关)外，CC1100 还包括广播叫醒功能，这在被选中的接收机系统中可大大降低平均 系统功耗。该器件的电压范围(1.8V 至 3.6V)可完全利用电池的容量。CC1100 接收 器灵敏度高(-110dBm/1.2kbps)。多信道的 CC1100 很适合于频率灵活、听后发射和 跳频(FHSS)系统。 这些器件支持 FSK、 GFSK、 ASK/OOK 和 MSK 调制方法。 CC1100 在所有频段，提供 10dBm 的输出功率。它的灵敏度及链接性能较好，传输距离长。 另外，该芯片还有足够的信号频谱以满足最新的 FCC 要求(47.CFR15.247)，在 902-928MHz 频段不用跳频时输出功率高于-1dBm。 CC1100 的主要操作参数和 64 位传输/接收 FIFO（先进先出堆栈）可通过 SPI 接口控制。 2.4.2 SPI 接口 1. 概述SPI 是 Serial Peripheral Interface 的缩写，中文意思是串行外围设备接口，也称 为串行同步外设接口。SPI 接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD 转 换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI 是一种高速的、全双工、 同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为 PCB 的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多 的芯片集成了这种通信协议，比如 LM3S1138、C8051F、CC1100 等。 2. 接口简介 SPI 总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接连接，该接口一 般使用 4 条线：串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线 SOMI、主机输 出/从机输入数据线 SIMO 和低电平有效的从机选择线 CS。 3. 工作原理 SPI 的工作原理很简单，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 CS、SCLK、SIMO、SOMI。 （1） CS 从设备使能信号，由主设备控制8基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统（2） （3） （4）SCLK 时钟信号，由主设备产生 SIMO 主设备数据输出，从设备数据输入 SOMI 主设备数据输入，从设备数据输出2.4.3 CC1100 的主要特点 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 体积小（QLP 4×4mm 封装，20 脚） 真正的单片 UHF RF 收发器 频率波段：300-348 MHz、400-464 MHz 和 800-928 MHz 可编程控制的数据传输率，可达 500kbps 较低的电流消耗（RX 中 15.6mA，2.4kbps，433MHz） 可编程控制的输出功率，对所有的支持频率可达+10dBm 单独的 64 字节 RX 和 TX 数据 FIFO 高效的 SPI 接口 对数据包导向系统的灵活支持：对同步词汇侦测的芯片支持，地址检查，灵活的数据包长度及自动 CRC 处理 10. 2-FSK，GFSK 和 MSK 支持 2.4.4 内部框图 当通过 CC1100 发送无线数据时，数据从 SPI 接口进入 CC1100 的缓冲区中， 然后经过内部的包处理、编码和调制，最后从天线发送出去。接收过程则是其逆过 程。 CC1100 的内部框图如图 2-6 所示。图 2-6CC1100 内部结构框图9基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统2.4.5 应用电路 根据 CC1100 的芯片数据手册，其典型应用电路如图 2-7 所示。图 2-7CC1100 典型应用电路10基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统3 系统硬件设计3.1 系统功能介绍3.1.1 系统功能 各房间前端的传感器节点实时采集温度、湿度、是否异常火焰产生等参数，实时 监控环境状况，采集数据后通过节点的控制器 C8051F 系列单片机进行前期处理，并 通过无线以预定义信息格式发送到主机上， 主机由 LM3S1138 处理器、 无线接收模块、 U 盘数据备份、LCD 液晶显示、GSM 模块组成，主机通过无线接收模块接收传感器 节点的数据，送到液晶屏上进行实时的显示，可通过 U 盘的进行数据备份。当发生 异常时，主机自动通过 GSM 模块向房子主人短信提示以及时采取措施。 系统框图如图 3-1 所示。图 3-1系统功能框图3.1.2 主机功能 1. 2. 3. 通过无线接收节点检测数据； 通过 LCD12864 分屏显示节点数据，并显示其他相关信息； 判断节点检测的环境变量是否异常，如果有，则控制 GSM 模块将异常现象11基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统通过短信告知房主； 4. 通过 U 盘控制器件 CH375 将节点监控的数据储存在 U 盘中，当 U 盘的空间 不足时，ARM 控制 CH375 自动删除 U 盘的一半空间。 3.1.3 从机功能 1. 2. 3. 通过三个传感器采集三种环境变量的数据； 通过 NOKIA 5110 LCD 显示采集到的数据； 通过无线将三种环境指数发送到主机，供主机分析处理。3.2 主机硬件设计3.1.1 主机工作原理 C 单片机通过 CC1100 无线模块采集各个从机 （监控节点） 发送的数据， 然后对数据进行处理，通过串口将处理好的数据发送给主机 ARM 进行分析处理； 通过 12864 液晶显示数据， 分析数据是否出现异常， ARM 通过串口收到数据后， 如果有异常情况， 控制 TC35i 模块将异常数据通过短信的形式发送给用户， 最后 ARM 通过控制 U 盘控制芯片 CH375 将数据存入 U 盘。 3.1.2 无线通信电路设计 根据 CC1100 手册上提供的典型应用电路，设计了无线发送接收模块，而将与控 制器的接口部分和电源部分引出， 这样便于统一使用。 CC1100 与控制器的接口为 SPI 接口，其外围电路的电阻电容值根据数据手册确定。 设计的无线模块电路原理图如图 3-2。R 171 56KC 181 220p+3.3V 20 SI 19 18 17 16 220p C 151 U9 100n C 141SI GND DGUARD RBIAS GND+3.3VGDO0 CSN XOSC-Q1 AVDD XOSC-Q2SC 1 LK SO 2 GDO2 3 4 5 C 41 C 51 100n 100nSC LK SO(GDO1) GDO2 DVDD DCO UPLAVDD AVDD R F-N R F-P AVDD15 14 13 12 11C 131 3.9p +3.3V +3.3V +3.3VL131 27n C 121 3.9p L122 22n L123 27n C 122 8.2p C 125 C 220p 123 5.6pE1 50OhmGDO0 6 CSN 7 8 9 10C C1100 10n C 91 10nC 111 L121 27n+3.3V Y2 C 81 26M 27pC 124 C 101 27p 220p图 3-2 无线模块电路图12基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统无线模块与控制器的接口为 SPI，在无线模块的使用上，采用 C 对 CC1100 进行控制， 而由 C 将接收到的数据通过串口发送到 ARM 上， ARM 由 进行处理。 C 与无线模块的接口电路图如图 3-3 所示。U7C805 1F330+3.3VSCLK 1 SO 2 GDO2 3 SI 4 5 6 7 8 9 10P0.3/x2 P0.4 P0.2/x1 P0.5 P0.1/IDA P0.6/cnv P0.0/VREF P0.7 GND P1.0 VDD P1.1 RST/C2CK P1.2 P2.0/C2D P1.3 P1.7 P1.4 P1.6 P1.5 CD20 19 18 17 16 15 14 13 12 11TXD RXD GDO0 CSNJP2 SI SCLK SO GDO2 GDO0 CSN 1 2 3 4 5 6 7 8 8 HEADER +3.3VGREEND2 GREEN R2 +3.3V 400 GREEN图 3-3CC1100 应用电路图3.1.3 U 盘存储器件（CH375） CH375 与 ARM 的连接分为控制接口和数据接口，其中控制接口有五根控制线， 分别为片选线、地址/数据选择线、读使能信号、写使能信号和中断输出，在本系统 中，我们将控制接口的五根线接在 PB 口上；数据接口是一个 8 位的接口，在 EasyARM1138 中， 仅有 PF 口能提供完整的 8 位数据接口， 因此数据接口接在 PF 上。 具体连接如下图 3-4 所示。+5V U12 C24 U9 C22 +5V 0.47uF CHINT 1 2 CHWR 3 CHRD 4 5 6 7 CHA0 8 9 UD+ 10 UD- 11 12 13 14 Y4 12M C26 20pF 100u JP8 1 2 3 4 USB UDUD++C23 0.01u C25 20pFINT# RSTI WR# RD# TXD RXD NC A0 V3 UD+ UDGND XI XO CH375BVCC CS# RST# RST ACT# GND D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D028 0.1uF 27 CHCS 26 R19 1K 25 24 23 22 CHD7 21 CHD6 20 CHD5 19 CHD4 18 CHD3 17 CHD2 16 CHD1 15 CHD0 C20D7+5V 1 CHINT 3 5 LCDSID 7 LCDCS 9 CHRD 11 CHCS 13 CHD2 15 CHD4 17 19 CHD0 21 CHD6 23 25 27 29+5V +5V5V 5V PB4 PB5 PB6 PE3 PE2 PE1 PE0 PB3 PB2 PB1 PB0 PF1 PF2 PF3 PF4 VBAT HIB WAKE PF0 PF5 PF6 PF7 PG4* PG5* PA7 PA6 GND GND ARM2+5V 2 4 6 LCDLEDA 8 LCDCLK 10 CHWR 12 CHA0 14 CHD1 16 CHD3 18 20 22 CHD5 24 CHD7 26 28 30R18 2+C21 100u图 3-4CH375 与 ARM 连接电路图13基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统3.1.4 GSM 模块（TC35i） GSM 使用 TC35i 的模块， 对于 GSM 模块， 电路基本上不用设计。 ARM 与 TC35i 之间是通过串口进行通信的， 而且 TC35i 使用的是 232 电平， 因此只需要连接一个电 平转换的芯片，使得在 ARM 和 TC35i 之间通信时进行电平转换即可。 在这次设计中使用的是 MAX3232 电平转换芯片，其应用电路比较简单，也很常 见，只需接五个电容即可。需要注意的是 TXD 信号线和 RXD 信号不要接反。 MAX3232 的应用电路原理图如图 3-5 所示。104C 1 C 3 C 2 474 474 474 1 2 3 4 5 6 7 8U1 C 1+ V+ C 1C 2+ C 2VT2OUT R 2IN M AX3223 VCC GND T1OUT R 1IN R 1OUT T1IN T2IN R 2OUT 16 15 14 13 12 11 10 TXD 9 R XD C 5 104 VCCVCC J1 1 6 2 7 3 8 4 9 5 DB9C 4图 3-5 电平转换电路原理图3.1.5 液晶显示电路设计 1. LCD12864（主控芯片 ST7920）概述使用的 LCD12864 是汉升实业有限公司的 ST7920 控制器系列产品。该产品为中 LCD12864 文图形液晶模块， 分带字库和不带字库， 我们使用带简体中文字库的液晶。 可实现四行汉字或字符，每行可现实八个汉字或十六个字符。 2. LCD12864 与 MCU 的接口 LCD12864 与控制器的接口有两种：一是串行模式，串行模式只需要四线信号就 可以完成对 LCD12864 的操作；二是并行模式，并行模式需要一个 8 位的数据接口及 四线的控制接口。对于本系统来说，首先没有多余的 8 位数据接口可供使用，再者并 行模式比较浪费 I/O 资源且没有串行模式简单，基于以上分析，在本次毕业设计中， 我们采用的是串行模式。 串行模式需要四线信号线，分别为：片选信号；串行数据线；串行时钟线；复位14基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统信号。LCD12864 的具体接口定义请见表 3-1。表 3-1 12864 液晶与 MCU 的接口定义 名称 VCC GND V0 VEE PSB RST RS(CS) R/W(SID) E(SCLK) DB0-DB3 DB4-DB7 A K 形态 I I I I I I I I I I/O I/O I I 电平 H/L H/L H/L H/L H/L H/L H/L 功能描述 并口 模块电源输入(未注明为 5V) 电源地 对比调节端 液晶驱动电压 并口/串口选择:H 并口;L 串口 复位信号,低有效 寄存器选择端:H 数据;L 指令 读/写选择端:H 读;L 写 使能信号 数据总线低四位 数据总线高四位,四位并口时空接 背光正 背光负 片选,低有效 串行数据线 串行时钟输入 空接 空接 串口3.LCD12864 与主控制器接口电路图系统中 LCD12864 工作在串行模式下，其接口为三线，分别为：LCDCS（片选 ；LCDCLK（串行时钟） 。这三根信号线直接与 ARM 连 信号） ；LCDSID（串行数据） 接。其背光由 ARM 的一个 I/O 来控制。其电路原理图如图 3-6 所示。+5V LCD1 GND VCC VO RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 PSB NC RST VEE LEDA LEDK
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 R17 10KU12 LCDCS LCDSID LCDCLK +5V 1 3 5 LCDSID 7 LCDCS 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 5V 5V PB4 PB5 PB6 PE3 PE2 PE1 PE0 PB3 PB2 PB1 PB0 PF1 PF2 PF3 PF4 VBAT HIB WAKE PF0 PF5 PF6 PF7 PG4* PG5* PA7 PA6 GND GND ARM2 +5V 2 4 6 LCDLEDA 8 LCDCLK 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30+5V LCDLEDA图 3-6 LCD12864 与 LM3S1138 接口电路15基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统3.1.6 实时时钟芯片（DS1302） 1. 概述DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟 电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作 电压为 2.5V～5.5V。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传 送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。 DS1302 内部有一个 31×8 的用于临时性存放数 据的 RAM 寄存器。DS1302 是 DS1202 的升级产品，与 DS1202 兼容，但增加了主电 源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 2. 接口说明 DS1302 是一个三线接口的器件，是通过串行方式与控制器通信的，它的信号线 有：复位信号；时钟信号；数据输入输出信号。通过在时钟信号线上产生 8 个连续的 时钟脉冲完成一个字节的数据传输。它与 ARM 直接连接。 3. 应用电路 DS1302 的作用是在存储数据时能提供时间基准，以便让用户知道数据的具体存 储时间。设计时为其配备两个电源，主电源是系统正常工作时的+5V 电源，备用电源 是在系统掉电时保证 DS1302 能够继续运行，备用电源由电池充当。其应用电路图如 图 3-7 所示。U11 +3.3V 1 3 J4 5 7 2 +3.3V 9 1 11 补补电补 13 15 8 17 7 RTCCLK 19 6 RTCIO RTCRST 21 5 RTCRST 23 25 27 29 3V3 ADC7 ADC5 ADC0 ADC2 PD0 PD2 PG3 PG1 PC7 PC5 PA0 PA2 PA4 GND ARM 3V3 ADC6 ADC4 ADC1 ADC3 PD1 PD3 PG2 PG0 PC6 PC4 PA1 PA3 PA5 GND +3.3V 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 RTCIO 22 RTCCLK 24 26 28 30+5V 1 Y1 2 32768Hz 3 4U10 VCC2 X1 X2 GND DS1302 VCC1 SCLK I/O RST图 3-7DS1302 应用电路图16基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统3.2 从机硬件设计3.2.1 从机工作原理 1. 2. 单片机使用片内 AD 对传感器的输入进行采样分析，通过液晶显示； 单片机控制无线模块将数据发送出去，工作频率 433MHz；3.2.2 C 使用 I/O 分配 具体 I/O 口分配情况请见图 3-8。U7C +3.3VWnDu 1 2 3 Fire4 5 6 R 7 ST P2.0/C 8 ID DIN 9 C 10 LKP0.3/x2 P0.4 P0.2/x1 P0.5 P0.1/IDA P0.6/cnv P0.0/VREF P0.7 GND P1.0 VDD P1.1 R ST/C2CK P1.2 P2.0/C 2D P1.3 P1.7 P1.4 P1.6 P1.5 C D20 19 18 17 16 15 14 13 12 11Humi GDO0 SI SC LK SO C SN LCDRS T C E DC图 3-8C 管脚分配图3.2.3 C 调试下载接口及复位电路设计 C 的调试下载与复位电路不同于平常的 8051 单片机，C 的调 试下载采用的是 C2 调试接口，集程序下载和调试与一身，能方便的使用 Keil 软件进 行在线调试；而复位电路采用低电平复位，正常情况下，由一个上拉电阻将复位引脚 拉高，当按键按下时复位引脚为低电平，单片机复位。其接口电路如图 3-9 所示。+3.3VR 7 1K S4 SW-PB C 8 105R 8 1KU6 +3.3V 1 3 5 R 7 ST 9 VDD GND GND C 2DAT R ST C ID C K 2C GND C 8051F LAST -B 2 4 6 8 10 R 9 1K P2.0/C IDC 5 104图 3-9C 调试下载接口及复位电路17基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统3.2.3 从机电源设计 从机（监控节点）需要使用两种电压（+3.3V、+5V） ，所以我们采用+9V---+15V 输入，适用两种稳压芯片（LM7805、AM） 。 1. 稳压芯片简介 LM7805 （1）7805 是常见的三端稳压集成电路，是正电压输出的，三端是指这种稳压只有三 条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO-220 的标准封装，也有 9013 样子的 TO-92 封装。 用 7805 组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管 的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压型号中的 78 后 面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如 7805 表示输出电压为正 5V。 在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条 件下不用） 。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。 （2） a AMS 概述AMS1117 是一个低压差电压调节器系列，有 5 个固定电压输出（1.8V、2.5V、 2.85V、3.3V 和 5V）的型号。AMS1117 提供电流限制和热保护。电路包含 1 个齐纳 调节的带隙参考电压以确保输出电压的精度在±1%以内。AMS1117 系列具有 LLP、 TO-263、SOT-223、TO-220 和 TO-252 D-PAK 封装。输出端需要一个至少 10uF 的钽 电容来改善瞬态响应和稳定性。 b 特性 提供 1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V 和可调电压的型号 节省空间的 SOT-223 和 LLP 封装 电流限制和热保护功能 输出电流可达 800mA 线性调整率：0.2% (Max) 负载调整率：0.4% (Max) 温度范围：-40℃~125℃ 2. 电源设计 节点的电源不仅可以变压器提供的 9V 直流电，而且可以使用电池提供的电源， 所以设计了两个电源插座。9V 的电压进入到 LM7805 中，由 LM7805 降压后稳定在 5V，再将 5V 电压接入 AM1117 中，由 AM1117 降压，将输出电压稳定在 3.3V。其 中 5V 电压提供给火焰传感器和湿度传感器使用，而 3.3V 则提供给单片机、无线、 Nokia5110 液晶及湿度传感器等。18基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统系统电源转换电路图如图 3-10 所示。S2 1 2 3J1 1 2 POWER1 J2 2 1 POWER2 GNDVCC 1+U2 LM7805 GND IN OUT 3+5V 3+U3 AM1117-3 GND IN OUT 2+3.3VC 1 100uFC 2 104 2C 7 100uC 4 104 1图 3-10监控节点电源设计电路图3.2.4 Nokia5110 液晶 NOKIA5110 是诺基亚公司生产的可用与 NOKIA、6100 等系列移动 电话的液晶显示模块。 1. Nokia5110 液晶特点： 84*48 的点阵 LCD，可以显示 4 行汉字； 、 采用串行接口与主控制器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括 支持多种串行通信协议，传输速率高达 4Mbps，可全速写入显示数据， 可通过导电胶连接模块与印刷板，而不用连接电缆； LCD 控制器/驱动器芯片已绑定到 LCD 晶片上，模块体积很小； 采用低电压供电，正常显示时的工作电流在 200uA 一下，且具有掉电模 （1） （2） （3） （4） （5） （6） 式。 2. Nokia5110 液晶应用电路 Nokia5110 与单片机是通过串行方式连接的，其有 5 根信号线，分别为：复位信 号线；片选信号线；命令/数据选择信号线；时钟信号线；数据输入信号线。由于 I/O 资源紧张，使用一个按键来控制它的背光。 其连接电路图如图 3-11 所示。电源和地在内的信号线只有八根； 无等待时间；19基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统U7C805 1F3301 2 3 4 5 6 7 8 9 DIN CLK 10P0.3/x2 P0.4 P0.2/x1 P0.5 P0.1/IDA P0.6/cnv P0.0/VREF P0.7 GND P1.0 VDD P1.1 RST/C2CK P1.2 P2.0/C2D P1.3 P1.7 P1.4 P1.6 P1.5 CD R1520 19 18 17 16 15 14 13 LCDRST 12 CE 11 DC S5J6 GND 1 BL 2 +3.3V 3 CLK 4 DIN 5 DC 6 CE 7 LCDRST 8 5110LCD BL+3.3V200SW-PB图 3-115110LCD 与主控制器连接电路图3.2.5 火焰传感器 1. 火焰传感器实物图火焰实物图如下图 3-12 所示。图 3-12 火焰传感器实物图2.火焰传感器使用此传感器具有优良的火焰探测性能， 可根据可见光和远红外光强弱变化输出电平 的大小。 其输出端口是一个四针的插头， 其中黑色线为地线、 红色线为电源线 （+5V） 、 黄色线和棕色线为信号线，其中黄色线用于输出测量的远红外光强度电平；而棕色线 用于输出可见光强度电平。 在本设计中仅使用到远红外光检测，因此使用三线接口，将黄线接到单片机的一 个 I/O 口上，使用单片机内部的 ADC 进行 A/D 转换从而获得电压值，进而获得远红 外光的强度。C8051F 系列单片机是工作在 3.3V 的，火焰传感器的最大可能输出电压 可达 4.8V，虽然 C8051F 系列单片机的端口可以承受 5V 的电压，但对于 ADC 来说 无法正确采集，因此我们需要将火焰传感器的输出电压按比例的限制在 3.3V 以内。20基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统在此采用电阻分压的形式进行限制。 3.2.6 温度传感器 1. DS18B20 的管脚图DS18B20 的管脚图如图 3-13 所示。图 3-13 DS18B20 的管脚图管脚说明：GND C地，DQ C数据 I/O，Vdd - 可选 Vdd，NC C空脚 2. DS18B20 的特性及工作原理 特性 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 简单的多点分布应用，每个芯片唯一编码，支持联网寻址 无需外部器件、零功耗等待 精度最高可达 12 位 温度测量范围：-55℃~125℃ （2） 工作原理 DS18B20 的原理方框图如图 3-14 所示。 （1）图 3-14 DS18B20 原理方框图DS18B20 依靠一个单线端口通讯。在单线端口条件下，必须先建立 ROM 操作21基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统协议，才能进行存储器和控制操作。因此，控制器必须首先提供下面 5 个 ROM 操 作命令之一：1）读 ROM，2）匹配 ROM，3）搜索 ROM，4）跳过 ROM，5）报 警搜索。成功执行完一条 ROM 操作序列后，即可进行存储器和控制操作，控制器可 以提供 6 条存储器和控制操作指令中的任一条。 一条控制操作命令指示 DS18B20 完成一次温度测量。测量结果放在 DS18B20 的暂存器里，用一条读暂存器内容的存储器操作命令可以把暂存器中数据读出。温度 报警触发器 TH 和 TL 各由一个 E2PROM 字节构成。可以用一条存储器操作命令 对 TH 和 TL 进行写入，对这些寄存器的读出需要通过暂存器。所有数据都是以最 低有效位在前的方式进行读写。 DS18B20 对时序的要求很严格，只要时间控制得好，程序相对比较好编写。通 过单线总线端口访问 DS18B20 的协议为： 初始化－&ROM 操作命令－&存储器操作命 令－&执行／数据。最后只读取温度值即可，温度以 16bit 带符号位扩展的二进制补 码形式读出，单片机可分高字节数据和低字节两个字节读出，再做处理即可得到温度 值。 3. DS18B20 应用电路图 DS18B20 是单总线器件，与控制器的连接只需一根线即可，但需在此信号线上 加上上拉电阻。其应用电路原理图如图 3-15 所示。J4 1 2 3 GN D I/O +3.3V R12 3K +3.3V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U7C805 1F330温温温温温P0.3/x2 P0.4 P0.2/x1 P0.5 P0.1/ID A P0.6/cnv P0.0/V F RE P0.7 GN D P1.0 VD D P1.1 RST/C2CK P1.2 P2.0/C2D P1.3 P1.7 P1.4 P1.6 P1.5 CD20 19 18 17 16 15 14 13 12 11图 3-15 DS18B20 与主控制器连接电路图3.2.7 湿度传感器 1. HF3223 主要特点 稳定的，线性频率输出比例由 10 至 95 ％相对湿度 校准在+ / - 5 ％相对湿度（55 ％湿度）（1） （2） 2.HF3223 实物图及应用电路图HF3223 是一个频率输出的湿度传感器模块，与控制器的连接极为简单，只需将22基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统其输出信号线与单片机的 I/O 口直接相连，其实物图和应用电路图见图 3-16。+5V Humi JP1图 3-16 HF3223 的管脚图和应用电路图1 2 33..HF3223 的湿度百分比和输出频率对应关系表HF3223 的输入频率与实际的湿度值有一个对应关系，单片机采集到频率后，根 据表 3-2 就可以得到实际的频率值。表 3-2 湿度 频率 湿度 频率 0~10 ― 55 0 60 0 65 8570 HF3223 的湿度百分比和输出频率对应表 20 0 25 0 30 0 35 0 40 0 45 0 50
―4.HF3223 的使用由于 HF3223 输出的是频率信号，所以单片机在采集时使用了定时器的计数器功 能，对 HF3223 的输出脉冲个数进行计数，获得频率。根据上表，再将频率转换成湿 度信息。 3.2.7 欠压监控 1. 功能特性概述在本设计中， 从机准确的采集环境参数并发送出无线数据是系统正常稳定工作的 关键，保证从机的正常工作首先得保证电源稳定，因此设计本模块，当电压不够时进 行报警。 由于从机中两个关键的功能部件主控制器和无线模块都工作在 3.3V 电压下， 因此我们监控的电压也是 3.3V，当低于此电压时进行报警以提示电源不足。 这里使用比较器来完成电压监控功能，而比较器由运放 LM358 充当。LM358 内 部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围 很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电 源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供 电的使用运算放大器的场合。 2. 引脚功能说明23基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统LM358 运算放大器的管脚图如图 3-17 所示。图 3-17LM358 运算放大器管脚图LM358 用作比较器时的工作特性如表 3-3 所示。表 3-3 Vina a LM358 用作比较器时工作特性 Vin+ b b a&b a&b Vout L H3.欠压检测电路图对输入的电压进行检测，并使其和设定基准电压比较，如果电源因电量不足产生 压降，当电源电压降至基准电压下时，通过电压比较器产生信号，控制红灯亮和蜂鸣 器强，使用户能及时对电源进行充电。其原理图如图 3-18 所示。U5 +5V +3.3V GREEN 1 2 VO3 4 R10 510K 1OUT VCC 1IN- 2OUT 1IN+ 2INGND 2IN+ LM358 8 7 6 5 RED RED VO +3.3V GREEN R11 510K VCC R2 100 R3 620k VO GREEN R4 430k R1 100 D2 D1 RED图 3-18LM358 欠压检测电路图24基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统4 系统软件设计4.1 主机软件设计根据上文提到的的主机的功能，对主机进行软件设计，主机的程序包括：无线接 收；U 盘存储；液晶显示；实时时钟；短信发送。实际设计为主程序和中断程序两大 部分，以上提到的程序都在主程序和中断程序中完成，下面逐一介绍。 4.1.1 主程序流程图 主机主程序开始运行后，首先完成初始化，包括系统时钟初始化、串口初始化、 中断初始化、I/O 端口初始化等；然后等待 U 盘连接，当插入 U 盘后，完成 U 盘初 始化；最后开总中断进入无限循环中。在大循环中，先读取 DS1302 的时间，然后判 断是否需要进行 U 盘数据备份，如果需要则向 U 盘中写入数据，再判断是否有异常 情况，如果有则发送短信报警。主程序流程见图 4-1 所示。图 4-1主机主程序流程图1.初始化 系统时钟初始化。在系统时钟初始化中完成系统的时钟设置，最终系统 液晶初始化。在液晶初始化中，设置液晶的工作模式及显示的开始地址 串口初始化。串口初始化包括串口 0 初始化和串口 1 初始化，在串口初在主机上电后进行初始化，初始化阶段完成以下步骤： （1） （2） 等。 （3） 始化中，首先将串口连接到相应的引脚上，然后使能串口，再设置通信的数据格 式（包括波特率、数据位、停止位、校验位等） ，最后设置是否使能中断，如果 使能则开中断。在串口 0 和串口 1 的初始化中，唯一的区别就是串口 0 既要发送25时钟被配置为 12MHz。基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统也要接收，而串口 1 只需接收。 （4） （5） 实时时钟初始化。实时时钟初始化中只需要对其复位即可，如果 DS1302 U 盘存储设备芯片（CH375）初始化。在 CH375 初始化过程中，首先是 是第一次工作，还需要将初始时间写入其内部寄存器中。 复位，然后发送测试命令，判断 CH375 是否工作正常，如果工作正常，则设置 CH375 为主机模式，并且设置为自动检测 U 盘是否插入，最后开 CH375 的中断。 （6） （7） 定时器初始化。定时器初始化中，首先配置定时器为定时工作模式，再 U 盘初始化。U 盘初始化时，先发送初始化 U 盘命令，再发送检测 U 盘 赋初值，最后使能中断。 错误命令，最后获取 U 盘的总容量。 如果以上初始化过程都正常，则初始化完成，系统可以正常工作，否则需要复位 或重新上电。 2. 备份数据 备份 U 盘数据时，首先将要保存的数据进行处理，以统一格式，也方便查看。 处理 U 盘数据时，将所有要保存的数据统一为 ASCII 码，如温度 27.0 ℃,则在 U 盘 中保存的格式为“Temperature： 27.0” 。 3. 发送 GSM 数据 发送 “AT+CMGF=0\r” 这是向 GSM 模块表示要发送的数据格式为 PDU。 ， 发送“AT+CMGS=67\r” ，发送此 AT 命令后，紧随其后的就是要发送的 发送 GSM 数据分为三个步骤： （1） （2）实际数据，67 表示的是发送的数据长度。这个长度包括两部分，第一部分是对方 手机号码等数据长度；第二部分则是实际要发送的数据长度。需要注意的是实际 的数据长度是要发送的字符数的两倍，这是因为系统使用 PDU 格式，其数据必 须采用 Unicode 编码，其编码中，一个字符需要两个字节来表示。在本系统中， 67=15（手机号码等）+26（要发送的字数）×2。 （3） 发送 GSM 数据。发送 GSM 数据时，需要按 GSM 模块的格式要求重新 编码数据，而且系统发送的 GSM 数据为 PDU 格式，因此除固定部分外，需要对 所有要发送的数据进行编码。发送的 GSM 数据的格式大致有以下几部分组成： 消息中心；对方手机号码；信息生存期；数据长度；数据。 对于消息中心和对方的手机号码，GSM 模块对其有一个特殊的要求。如消 息中心为“” ，则在要发送的 GSM 数据中，需要将其顺序变为 “F0” 。即第一个和第二个数据交换位置，第三个和第四个交换26基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统位置……最后的 0 落单，则需将其和 F 交换位置。 信息生存期一般可参考手册。 在数据长度部分，由于系统使用的是 PDU 格式，GSM 模块要求所有发送 的数据按 Unicode 方式编码，如温度的 Unicode 编码为“0x6e29 变成‘6e29 5ea6’。 0x5ea6” ， 在发送时还需将此数据进行进一步的转化，将其变为 ASCII 码的形式，即 数据部分即实际要发送的数据，必须采用 Unicode 编码方式对所有要发送 的实际进行重新编码。 在具体发送时，将前面提到的部分将要求设置好后，在数据的最后还需要 加上结束标志。其 16 进制值为 0x1a。 4.1.2 定时器中断服务程序 进入定时器中断后， 判断当前要显示的信息， 是要显示时间还是要显示房间信息， 进而进入相应程序并显示相关信息。当要显示时间时，会在屏上显示年、月、日、星 期、 时间等； 而显示房间信息时， 会显示当前房间的火焰信息、 温度信息和湿度信息， 显示完返回。其流程图如图 4-2 所示。图 4-2主机定时器中断流程图4.2 从机软件设计根据从机功能（采集数据和发送数据） ，设计从机的软件。从机软件主要包括数 据采集（火焰、温度和湿度） 、无线发送和液晶显示。与主机不同的是从机主程序中 除完成初始化外不执行其它功能， 所有的功能全部在中断程序中完成。 下面逐一介绍。 4.2.1 主程序流程图 主程序开始执行时，先完成系统的初始化，包括系统时钟设置、端口初始化、定27基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统时器初始化、AD 初始化、液晶初始化、无线初始化等；再初始化将发送的数据包， 包括数据包头和数据包尾、本节点 ID 号等；最后开中断并等中断。其流程图如图 4-3 所示。开始系统 初始化数据包 初始化开中断等待中断图 4-3从机主程序流程图1.系统初始化系统初始化中， 包括系统时钟初始化、 端口初始化、 定时器初始化、 A/D 初始化、 液晶初始化、无线初始化。 （1） （2） 系统时钟初始化。系统时钟初始化中，将晶体选择为内部高频晶体，因 端口初始化。端口初始化主要根据实际的端口情况进行设置，首先根据 此系统的时钟为 24.5MHz。 引脚是选择为输入还是输出，将 PnMDOUT 中的对应位设置为 0（输入）或 1（输 出） ，如果是作为输入功能，还需要根据实际情况看是模拟输入还是数字输入， 将 PnMDIN 中的对应位设置为 0（模拟）或 1（数字） 。最后使能交叉开关。 （3） 定时器初始化。 C8051F 系列单片机的定时器 0 和定时器 1 与标准的 8051 定时器兼容，因此其初始化和使用方法差别不大。首先确定其工作模式、然后是 赋初值、最后使能中断。 （4） （5） 置等。 A/D 初始化。A/D 初始化时，先选择正端输入、再选择负端输入、然后 液晶初始化。液晶初始化中完成液晶的工作方式设置和起始显示地址设 再设置其工作模式、最后使能和开中断。28基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统（6）无线初始化。无线芯片 CC1100 初始化时，首先进行复位、然后对其内部的所有寄存器进行设置（设置的内容包括 GDO0 和 GDO2 引脚的功能、数据包长 度、数据包控制、地址和通道及其它滤波和频率控制等） 、最后设置其发送功率。 2. 数据包初始化表 4-1 序号 取值 含义 1 0x55 头校验 2 0x01~0x03 ID 号 主机与从机的无线通信协议 3 Y/N 火焰 4 0~255 温度高 字节 5 0~255 温度低 字节 6 0~255 湿度高 字节 7 0~255 湿度低 字节 8 0xaa 尾校验在本系统中，从机和主机的通信格式如表 4-1 所示。因此在数据包的初始化中，先将第一个数据和第八个数据分别初始化 0x55 和 0xaa，再根据节点所处房间，将第二个字节初始化相应的值。0x01 代表客厅、0x02 代表厨房、0x03 代表卧室。 4.2.2 定时器 0 中断服务程序流程 节点定时采集现场信息。定时通过定时器 0 来完成。 进入定时器 0 中断服务程序，判断是否到规定的时间，如果不是则直接返回；如 果是则首先处理温度信息，其次是处理湿度信息，然后再启动 A/D 转换，最后整理 将要发送的无线数据包并发送无线数据。流程图如图 4-4。图 4-4从机定时器 0 中断服务程序流程图温度数据处理中，首先先读取当前的温度值，然后转化为可以在液晶上显示的 ASCII 码，使得在液晶上显示的值与实际温度对应。湿度数据处理和火焰数据处理与 温度的数据处理类似。 在数据包处理中，先判断火焰传感器采样值是否超过限定值，如果是，则将第三29基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统个字节中的数据变成“Y” ，否则为“N” ；然后将得到的实际温度、湿度值先放大 100 倍，然后再将此 16 进制值分为高字节和低字节，并将其存入将发送的数据缓冲区中。 4.2.3 定时器 1 中断服务程序流程 定时器 1 是作为计数器使用的，以对湿度传感器模块的输出信号进行采集，在定 时器 1 的初始化中，初始化其为工作方式 2，并且其初值为 0xFF，则每有一个脉冲 到来时则进入定时器 1 中断，并且让计数值加一，则计数值是多少对应多少个脉冲。 其流程图如图 4-5 所示。图 4-5从机定时器 1 中断服务程序流程图4.2.4 A/D 中断服务程序流程 A/D 中断程序中主要完成火焰传感器输出模拟量的采集， 将输出的模拟电压值与 远红外光强度对应。如图 4-6，进入 A/D 中断后，首先判断要进入的通道，然后读取 转换后的值，并将读取的数据进行简单处理，最后换通道，准备下一次的转换。图 4-6A/D 中断服务程序流程图30基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统5 系统调试与结果5.1 调试工具5.1.1 Keil uVision2 1. 简介Keil C51 是 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统， 与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易 学易用。用过汇编语言后再使用 C 来开发，体会更加深刻。 Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发 大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍 Keil C51 开发系统各部分功能 和使用。 2. 整体结构 uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成开发环境(IDE)，可以 完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用 IDE 本身或其 它编辑器编辑 C 或汇编源文件。然后分别由 C51 及 A51 编译器编译生成目标文件 (.OBJ)。目标文件可由 LIB51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经 L51 连接定位 生成绝对目标文件(.ABS)。ABS 文件由 OH51 转换成标准的 Hex 文件，以供调试器 dScope51 或 tScope51 使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行 调试，也可以直接写入程序存贮器如 EPROM 中。 3. 特点 Keil C51 标准 C 编译器为 8051 微控制器的软件开发提供了 C 语言环境,同时保留 了汇编代码高效,快速的特点。C51 编译器的功能不断增强， 使你可以更加贴近 CPU 本身， 及其它的衍生产品。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编 器，实时操作系统，项 目管理器，调试器。uVision2 IDE 可为它们提供单一而灵活的开发环境。 C51 V7 版本是目前最高效、灵活的 8051 开发平台。它可以支持所有 8051 的衍 生产品，也可以支持所有兼容的仿真器，同时支持其它第三 方开发工具。因此，C51 V7 版本无疑是 8051 开发用户的最佳选择。 4. Keil 使用31基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统Keil 的编辑窗口和调试窗口的截图如图 5-1 和图 5-2 所示。图 5-1Keil 软件编辑窗口图 5-2Keil 软件调试窗口32基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统5.1.2 IAR 1. 简介Embedded Workbench for ARM 是 IAR Systems 公司为 ARM 微处理器开发的一个 集成开发环境，比较其他的 ARM 开发环境，IAR EWARM 具有入门容易、使用方便 和代码紧凑等特点。 IAR Systems 公司目前推出的最新版是 IAR Embedded Workbench for arm version 5.11。提供的是 32K 的代码限制、但没有时间限制的 Kickstart 版。 EWARM 中包含一个全软件的模拟程序，用户不需要任何硬件支持就可以模拟各种 ARM 内核、外部环境设备甚至中断的软件运行环境。 2. 主要特点： 高度优化的 IAR ARM C/C++ Compiler IAR ARM Assembler 一个通用的 IAR XLINK Linker IAR XAR 和 XLIB 建库程序和 IAR DLIB C/C++运行库 功能强大的编辑器 项目管理器 命令行实用程序 IAR C-SPY 调试器(先进的高级语言调试器 3. 软件使用 IAR 软件的代码编辑窗口如图 5-3 所示，其程序调试窗口如图 5-4 所示。33基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统图 5-3IAR 软件编辑窗口图 5-4IAR 程序调试窗口34基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统5.2 测试结果5.2.1 U 盘存储测试 在系统中，U 盘数据是按扇区的方式进行存储的，没有涉及到文件系统，因此数 据需要由专门的软件读取。 存入 U 盘的数据格式由以下几部分组成：1、日期时间信息；2、房间信息；3、 各房间环境参数信息。各个信息都是以 ASCII 码的形式存储的。 实际存储情况见图 5-5。图 5-5存入 U 盘的数据格式5.2.2 GSM 短信测试 GSM 模块是通过串口与控制器相连的。因此可以利用 PC 机来观察主控制器发 出的 GSM 数据，将主机通过串口线与 PC 机相连，PC 上使用串口调试助手 V2.1 来 观察串口上发来的数据。35基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统实际接收到的数据如图 5-6 所示。图 5-6 PC 机上接收到的主机发出的 GSM 数据实际中手机接收主机发出的短信如图 5-7 所示。图 5-7手机接收到的短信36基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统5.2.3 实际结果 1. 主机显示：主机时间显示如图 5-8 所示，主机数据显示如图 5-9 所示。图 5-8主机时间显示图 5-9主机数据显示2.从机显示：从机数据显示如图 5-10 所示。图 5-10从机数据显示3.系统实物图本系统最终设计了三个节点， 分别为客厅、 厨房、 卧室。 最终整体实物见图 5-11。37基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统图 5-11系统最终实物图实际应用，该系统能实现实时采集信息并可靠的发送至监控节点，且当异常时能 及时的将短信发至用户手机上。38基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统6 总结这次的毕业设计的时间是比较长的，涉及的知识也比较多，在一些问题上还有相 当的难度，但最终都得到了很好的解决，并完成了本次毕业设计。 节点上选择的主控制器是 C，虽然和平时学习的 8051 单片机的基本内 核一样，但它的速度更快、功能更强大，但相对来说也较难，有些外设的控制方法不 太一样，特别是它的数字交叉开关不好理解，在整个节点的编程过程中，很多次的程 序调试不成功都是出在数字交叉开关上。 节点上还有一点不足，因为当初设计电路时没有考虑周全，温度传感器和湿度传 感器连接在相邻的两个引脚上，这导致了湿度传感器在采集时会不精确，对温度传感 器的操作会影响到湿度传感器，导致采集到的输出频率会不精确。 而在数据中心上，其主控制器为基于 Cortex-M3 内核的 LM3S1138，这和我们学 习的 ARM7 的体系结构也是不一样的，不过开发 LM3S1138 和开发常的 ARM7 是不 一样的，它是基于驱动库的编程方法，我们完全可以不用管它的底层寄存器，只要掌 握了驱动库的使用方法就可以进行开发了，这大大的减少了工作量和开发难度，但相 对来说也有点不适应，而且使用的编译器也不一样。对于 LM3S1138，除了开发方式 不一样外， 还有一个很大的不同就是编写中断服务程序方面， 编写好中断服务程序后， 还需要在它的启动文件中加入中断服务程序的声明等， 刚开始时由于没有意识到这个 问题走了很多的弯路。 除了主控制器的开发方式和串口的使用外， 数据中心的其他外围器件的开发比较 顺利，但在数据中心这个模块中，存在有两点不足：一是由于时间的关系，U 盘的数 据存储不是以文件的形式存在的，而是对 U 盘直接写扇区，也就是对 U 盘进行直接 的 Flash 操作，这导致不能在电脑上直接查看存储的数据，而必须通过专门的软件或 直接编写程序通过 ARM 读出， 这对查看和分析数据极为不便， 也不利于数据的转移； 二是在无线数据的接收上有点小问题， 无线接收模块可以正常接收每个节点发送的数 据，但有时却不能同时接收几个节点传输的数据，而且有时传输过来的数据会丢失， 这导致数据中心获得的室内环境参数和节点采集到的有点出入，不能进行及时的更 新，当环境中有异常情况时也不能通过数据中心进行及时的报警。 总的来说，这次的毕业设计有点难度，也较有挑战性，但最终基本上都完成了功 能，在一些细节的处理上还有些小问题，还需要进一步的改善。39基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统致谢在整个设计过程中，尤其是在调试环节我不断的发现问题，这些问题有的是我个 人经过思考、分析，找出错误并改进方案来解决问题的；而有的问题则是我个人独立 思考之后也未能发现错误根源。在这种情况下，我的指导老师给了我很多的建议，从 而帮助我解决了难题。在此，我首先对我的指导老师致谢！还有在我的整个设计过程 中也离不开自动化办公室的各位老师的帮助和支持， 是他们给了我一个非常好的实验 环境，并提供了我实验过程中所需要的其他帮助，所以在此我向他们表示我最衷心的 感谢！最后要感谢的是我的同学，我对在我设计过程中给过我帮助的同学表示深深的 谢意！40基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统参考文献[1] 李全利等. 单片机原理及接口技术. 北京：高等教育出版社，] 谭浩强. C 程序设计(第二版). 北京：清华大学出版社，] 童诗白等. 模拟电子技术基础(第三版). 北京：高等教育出版社，] 康华光. 电子技术基础 数字部分(第四版). 北京： 高等教育出版社，] 文艳等. Protel 99 SE 电子电路设计. 北京：机械工业出版社，2006.841基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统附录一：程序清单附录 1.1 主机部分程序 1. 主程序void main(void) { JtagWait(); SysInit(); //外围器件初始化 LcdInit(); LcdPrintHZ(1,0,8,&系统初始化中...&); Uart0Init(); DS1302Reset(); Uart1Init(); CH375PortInit(); OtherPortInit(); // DS1302SetTime(); //片内外设初始化 PortBIntInit(); Delay(SysClock/4); //CH375B 初始化 Temp=CH375Init(); if(Temp == 1) LcdPrintHZ(1,0,8,& 请复位系统! else LcdPrintHZ(1,0,8,& 请插入优盘... &); while(UdiskStatus!=STATUS_CONNECT); LcdPrintHZ(1,0,8,& 优盘已连接 Delay(SysClock/4); //磁盘初始化 Temp=CH375DiskInit(); if(Temp == 1) LcdPrintHZ(1,0,8,&优盘初始化失败 &); &); //等待优盘连接 &); //延时以便观察 //GSM,串口 0 //复位 DS1302 //无线,串口 1 //U 盘接口 //LED,KEY. //设置 DS1302 初始时间 //液晶初始化42基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统else LcdPrintHZ(1,0,8,&优盘初始化成功 //检查磁盘错误并获取磁盘容量大小 Temp=CH375Check(); if(Temp == 1) LcdPrintHZ(1,0,8,& else LcdPrintHZ(1,0,8,& Temp=CH375GetDiskSize(); //写入数据的扇区 Sector=100; Timer0Init(); while(1) { //获取时间及将备份数据处理 DS1302GetTime(); SaveDataDeal(); //优盘备份数据 if(SaveFlag==1) { SaveFlag=0; Temp=WriteSector(Sector++,1,MSG); if(Sector&SectorMax) { Sector=100; } } //异常情况发生 if(Strange!=0) { switch(Strange) { //12 秒存入一次数据 //定时器初始化 优盘正常 &); //获取磁盘容量大小 优盘错误 &); &);43基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统case Livingroom: GsmDataDeal(Livingroom); case Kitchen: GsmDataDeal(Kitchen); case Bedroom: GsmDataDeal(Bedroom); default: } Strange=0; //发送 GSM GsmSendCMGF(); Uart0Pos=0; GsmSendCMGS(67); Uart0Pos=0; GsmSendMsg(WL,GsmData); Uart0Pos=0; } } }2.中断服务程序void Timer0A_ISR(void) { uint8 arr[8]={0}; uint16 temp=0; uint32 status=0; status=TMRIntStat(TMR0,true); TMRIntClr(TMR0,status); if(status&TIMER_TIMA_TIMEOUT)44基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统{ switch(Screen) { //时间 case Time: LcdPrintHZ(0,0,8,& 环境监控系统 LcdPrintHZ(1,0,8,& LcdPrintTime(); SaveFlag=1; Screen=L //客厅 case Livingroom: LcdPrintHZ(0,0,8,&======客厅======&); LcdPrintHZ(1,0,8,&火焰: LcdPrintHZ(2,0,8,&温度: LcdPrintHZ(3,0,8,&湿度: if(KTBuf[2]=='Y') LcdPrintHZ(1,4,1,&有&); else LcdPrintHZ(1,4,1,&无&); temp=(KTBuf[3]&&8)|KTBuf[4]; if((temp&0x8000)==0x8000) { arr[0]='-'; } else { arr[0]=temp/10000; if(arr[0]!=0x00) arr[0]+=0x30; else //最高位为温度正负标志 &); 度 &); % &); //存储数据 星期 &); &);45基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统arr[0]=0x20; } arr[1]=temp%+0x30; arr[2]=temp%x30; arr[3]='.'; arr[4]=temp%100/10+0x30; LcdPrintHZ(2,4,2,&arr[1]); temp=(KTBuf[5]&&8)|KTBuf[6]; arr[0]=temp/; arr[1]=temp%x30; arr[2]='.'; arr[3]=temp%100/10+0x30; LcdPrintHZ(3,4,2,arr); if((KTBuf[2]=='Y')||(KTBuf[3]&=0x0c)) { Strange=L } Screen=K //厨房 case Kitchen: //略 //卧室 case Bedroom: //略 //其他 default: } }46基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统}附录 1.2 从机部分程序 1. 主程序//C 片内外设初始化 //Nokia5110 液晶 //温度传感器 //湿度传感器 //CC1100 寄存器地址及命令定义 //CC1100 驱动函数 //中断服务函数//主函数，包含必要的头文件 #include&cpu.c& #include&nokia5110.c& #include&ds18b20.c& #include&htf3223.c& #include&cc1100.h& #include&cc1100.c& #include&int.c& //房间定义 #define Livingroom #define Kitchen #define Bedroom //本节点所处房间 #define MyID //主函数 void main(void) { PCA0MD&=~0x40; OSCICN=0x83; PortInit(); TimerInit(); AdcInit(); LcdInit(); CC1100Init(); LcdShowChinese(0,0,2,*huoyan); LcdShowString(1,32,&:&); LcdShowChinese(2,0,2,*wendu); LcdShowString(3,32,&:&); //关闭开门狗 //内部高频晶体振荡器 //I/O 端口初始化 //定时器初始化 //ADC 初始化 //液晶初始化 //CC1100 初始化 L //客厅 0x01 0x02 0x03 //客厅 //厨房 //卧室47基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统LcdShowChinese(4,0,2,*shidu); LcdShowString(5,32,&:&); LcdShowString(3,72,&$C&); LcdShowString(5,72,& %&); //数据包格式 TXBuffer[0] = 0x55; TXBuffer[1] = MyID; /* TXBuffer[2] = 'N'; TXBuffer[3] = 0x00; TXBuffer[4] = 0x00; TXBuffer[5] = 0x00; TXBuffer[6] = 0x00; TXBuffer[7] = 0 AD0BUSY=1; EA=1; while(1); } //数据包开始检验 //本节点标识符 //是否有明火 //温度高 8 位 //温度低 8 位 //湿度高 8 位 //湿度低 8 位*/ //数据包结束检验 //启动 A/D 转换2.中断服务程序//定时器 0 //数据采集及无线数据发送 void Timer0(void) interrupt 1 { TH0=H TL0=L TMR0Num++; if(TMR0Num%25==0) { WenduValue=DsGetTemp(); LcdShowTemp(3,42,TempFlag,WenduValue); DsConvert(); HumiValue=GetHumiValue(TMR1Num); HumiValue-=1500; //获得上次温度 //显示温度值 //开始温度转换 //获得湿度值 //校正 //250ms48基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统LcdShowHumi(5,48,HumiValue); TMR1Num=0; AD0BUSY=1; } if(TMR0Num&=50) { TMR0Num=0; Led=~L //火焰 if(FireValue&248) TXBuffer[2]='Y'; else TXBuffer[2]='N'; //温度 if(TempFlag!=0) TXBuffer[3]=(WenduValue&&8)|0x80; else TXBuffer[3]=WenduValue&&8; TXBuffer[4]=WenduValue&0 //湿度 TXBuffer[5]=HumiValue&&8; TXBuffer[6]=HumiValue&0 //发送无线数据 RFSendPacket(TXBuffer,8); } }//显示湿度值//启动 A/D 转换//500ms//温度为负 //最高位做为温度正负标志位//定时器 2 中断服务程序//计数器,测量湿度传感器模块的输出频率. void Timer1(void) interrupt 3 { TMR1Num++; } //A/D 中断服务程序49基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统void Adc(void) interrupt 10 { float FireV AD0INT=0; FireValue=(ADC0H&&8)|ADC0L; FireVolt=(FireValue*3.3)/1024; FireVolt*=100; //显示 if(FireValue&248) LcdShowString(1,42,&Yes&); else LcdShowString(1,42,& No&); } //大于 0.8v //0.25 //转为电压值 //放大 100 倍3.温度传感器函数//数字温度传感器 DS18B20 //位定义 sbit DS=P0^3; //复位 DS18B20 void DsRst(void) { } //从 DS18B20 读一位 bit DsReadBit(void) { } //从 DS18B20 读一个字节 uchar DsReadByte(void) { } //向 DS18B20 写一个字节 void DsWriteByte(uchar dat) { // DS18B2050基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统} //DS18B20 开始温度转换 void DsConvert(void) { DsRst(); Delayus(40); DsWriteByte(0xcc); DsWriteByte(0x44); } //获得实际温度 uint DsGetTemp(void) { uchar high, //复位脉冲 DsRst(); Delayus(40); //读暂存器 DsWriteByte(0xcc); DsWriteByte(0xbe); low=DsReadByte(); high=DsReadByte(); //数据处理 wendu= wendu=(wendu&&8)| TempFlag=high&0xf8; if(TempFlag==0xf8) { wendu--; wendu=~ } // //温度为负 //读低字节 //读高字节 //延时小段时间 //延时小段时间 //跳过读 ROM //开始转换温度51基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统temp=wendu*0.0625; wendu=temp*100; return(wendu); } //放大 100 倍52123456J5 CON3 +5V C24 U9 C22 C20+JP11 Vout R18 2 +5V D7 D +5V 0.47uF+ +1 2 3U13 LMV +5V L ED K L ED A V EE RST NC P SB D B7 D B6 D B5 D B4 D B3 D B2 D B1 D B0 E R/W RS VO V CC G ND C31 100nF 100u JP8 C21 100u C23 1 2 3 4 UDUD+ 0.01u C25 20pF Y4 12M CH375B C26 20pF +5V USB R17 10K C29 100uF LCD1 12864-121 2VCC GND+7.2V1VinDPower1 JP15C28 100uFC30 100pF2 1 L CD CS L CD SI D L CD CL K L CD LE DAVCC GND 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 +5VPower22G ND+室室电电显显GSM电电显显Cff1CHINT 1 2 CHWR 3 CHRD 4 5 6 7 CHA0 8 9 UD+ 10 UD- 11 12 13 14 INT# RSTI WR# RD# TXD RXD NC A0 V3 UD+ UDGND XI XO VCC CS# RST# RST ACT# GND D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D028 0.1uF 27 CHCS 26 R19 1K 25 24 23 22 CHD7 21 CHD6 20 CHD5 19 CHD4 18 CHD3 17 CHD2 16 CHD1 15 CHD013nFR22R29附录二：主机电路图1K4U142.4K+7.2V1 J4 备备电电 U11 2 1 + 4.2 V U122L1+4.2VLM259668uH12864LCD显显USB显显JP10 C+Cin1 470uF/50V35D10 5A/40V+Cout1 220uF/35VCU10R28 500 R21 1K D8电电电电无电显显Y1 32768Hz VCC2 X1 X2 GND DS1302 VCC1 SCLK I/O RST+3.3V +4.2VJP14+5V+5V 1 2 3 4 8 7 RTCCLK 6 RTCIO 5 RTCRSTJP12+5VJP13+5V20 S I 19 18 17 16基于 LM3S1138 的室内环境无线监控系统SI G ND D GU A RD RBIA S G NDG DO 0 CSN X OS C- Q1 A VD D X OS C- Q26 G DO 0 7 CSN 8 9 10531 21 2PowerPower1 2 3 4VoltTest ARM ARM2实实实实显显+3.3V 1 3 5 7 9 11 RXD1 13 15 TXD2 17 RTCIO 19 21 RTCCLK RXD0 23 25 27 29 3V3 ADC7 ADC5 ADC0 ADC2 PD0 PD2 PG3 PG1 PC7 PC5 PA0 PA2 PA4 GND C32 220uF R24 1K R23 1K 3V3 ADC6 ADC4 ADC1 ADC3 PD1 PD3 PG2 PG0 PC6 PC4 PA1 PA3 PA5 GND 5V 5V PB4 PB5 PB6 PE3 PE2 PE1 PE0 PB3 PB2 PB1 PB0 PF1 PF2 PF3 PF4 VBAT HIB WAKE PF0 PF5 PF6 PF7 PG4* PG5* PA7 PA6 GND GND+3.3V 2 4 6 8 10 12 14 TXD1 16 18 RXD2 20 RTCRST 22 24 TXD0 26 28 30+5V 1 CHINT 3 5 LCDSID 7 LCDCS 9 CHRD 11 CHCS 13 CHD2 15 CHD4 17 19 CHD0 21 CHD6 23 25 27 29+5V 2 4 6 LCDLEDA 8 LCDCLK 10 CHWR 12 CHA0 14 CHD1 16 CHD3 18 20 22 CHD5 24 CHD7 26 28 30R171 56KB U3 C主环温LM3S1138U15 I/O CLK VPP RST GND VCC RXD1 TXD1 CSN GDO0 D9 +4.2V D6 LED R30 5.2K SIMC181+3.3VB220p220p C151 U9 E1 50Ohm +3.3V +3.3V C.6p R26 1K L122 C121 3.9p 22n 27n C122 8.2p L123 C125100n C141C131 3.9p +3.3V +3.3V L131 27n+3.3VSCLK SO(GDO1) GDO2 DVDD DCOUPLAVDD AVDD RF-N RF-P AVDD15 14 13 12 11+3.3V1 GDO2 SO 2 3 SCLK SI 4 5 6 7 C2CK 8 C2D C17 9 104 10P0.3/x2 P0.4 P0.2/x1 P0.5 P0.1/IDA P0.6/cnv P0.0/VREF P0.7 GND P1.0 VDD P1.1 RST/C2CK P1.2 P2.0/C2D P1.3 P1.7 P1.4 P1.6 P1.5 CD1 SCLK SO 2 GDO2 3 4 5 C41 C51 100n 100n20 19 18 17 16 15 14 13 12 111 2 +4.2V 3 4 5 C27 6 10uF 7 8 9 10 11 12 13 14 R25 Q4 15 16 NPN 1K 17 RXD2 18 TXD2 19 20 R32 21 22 200 23 24 6 25 3 26 27 5 2 28 4 29 1 30 31 C34 32 + 10uF 33 C19 C33 104 102 34 35 36 Q3 37 R31 38 39 2K 40 NPN GSM R20 1K C2CK R27 470CC110010nC111 L121 27nC91A10n C18 104A +3.3V Title Size+3.3V Y2C124GSM显显室室环环室室环环室室Number B RevisionC81C101220p26M27p27p室室显显3室室无无主环温显显4 5Date: File:1-Apr-2009 Sheet of G:\实实实实王王\ZLG-ARM\电电\MAIN\MAIN03.04