基于無線通信遠(yuǎn)程控制照明節(jié)能系統(tǒng)研究——軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于無線通信遠(yuǎn)程控制照明節(jié)能系統(tǒng)研究——軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)

2、 電子信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要&l

3、t;/b></p><p>　　為了掌握無線遠(yuǎn)程通信的基本原理以及在節(jié)能照明領(lǐng)域的應(yīng)用，論文重點(diǎn)闡述了基于LPC2131和MC55的SMS無線通信的設(shè)計(jì)方法，以單片機(jī)為核心控制器件，其中包括了無線接收終端模塊、單片機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和應(yīng)用終端模塊。無線接收終端主要由LPC2131和MC55芯片實(shí)現(xiàn)，其中多用AT指令進(jìn)行短信的發(fā)送與接收，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊包括對(duì)用手機(jī)發(fā)送和使用終端的控制兩方面，其中使用終端控

4、制方面采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫，而對(duì)于用戶手機(jī)發(fā)送依然可以采用AT指令來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)出的實(shí)物可以接收固定信號(hào)源發(fā)送的信號(hào)并進(jìn)行處理，經(jīng)過各個(gè)模塊從而達(dá)到最終遠(yuǎn)程控制的目的。同時(shí)在接收過程中可能會(huì)出現(xiàn)很多的干擾信號(hào)，為了避免干擾信號(hào)的干擾，所以要在整個(gè)設(shè)計(jì)的程序中添加消除干擾的程序。</p><p>　　關(guān)鍵詞： LPC2131；MC55；單片機(jī)；C語(yǔ)言；AT指令</p><p><b>

5、　　Abstract</b></p><p>　　In order to master wireless telecommunications basic principle and application of the energy-saving lighting field, this paper expounds the LPC2131 and MC55 based on the design

6、method of SMS wireless communications, based on singlechip control devices, including wireless receiving terminal module and single-chip microcomputer control module, data sending module and application terminal module.

7、Wireless receiving terminals LPC2131 and MC55 chips mainly by realizing, including multi-purpose AT ins</p><p>　　Key words: LPC2131；MC55；Microcontroller ； C；AT instructions </p><p><b>　　目

8、 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　2 總體設(shè)計(jì)2錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)要求2錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　2.2無線通信終端設(shè)計(jì)方案2</p><p>　　2.2.1基于基于CC2480的Z

9、igBee無線通信終端設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.2.2基于AT89C51與MSP430單片機(jī)的路燈無線監(jiān)控終端設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2.3基于LPC2131與MC55的無線通信終端的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)4</p><p>　　2.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案4錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　3 硬件設(shè)計(jì)- 2 -6</p&

10、gt;<p>　　3.1 前置信息接收終端模塊錯(cuò)誤!未定義書簽。6</p><p>　　3.1.1 LPC2131芯片與MC55芯片特點(diǎn)7錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　3.1.2 基于LPC2131與MC55的終端電路7</p><p>　　3.2微處理系統(tǒng)8</p><p>　　3.3 終端模塊9錯(cuò)誤!未定

11、義書簽。</p><p>　　3.4小結(jié)錯(cuò)誤!未定義書簽。9</p><p>　　4 軟件設(shè)計(jì)10- 6 -</p><p>　　4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容10</p><p>　　4.2錯(cuò)誤!未定義書簽。主程序流程圖10</p><p>　　4.3中斷子程序13</p><p>　　4

12、.3.1接收終端中斷子程序13</p><p>　　4.3.2 控制終端中斷子程序14</p><p>　　4.4 數(shù)據(jù)接收與發(fā)送程序16</p><p>　　4.4.1 MC55收發(fā)短信的AT指令16</p><p>　　4.4.2發(fā)送程序16</p><p>　　4.5小結(jié)16錯(cuò)誤!未定義書簽。<

13、/p><p>　　5 制作和調(diào)試17</p><p>　　5.1 制作過程17錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　5.2 系統(tǒng)調(diào)試17</p><p>　　5.2.1 硬件調(diào)試17錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　5.2.2 軟件調(diào)試18</p><p>　　6　結(jié)論19錯(cuò)誤

14、!未定義書簽。</p><p>　　致 謝20錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實(shí)物圖22錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　附錄2 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說明書23</p><p><b>　　1 引言<

15、/b></p><p>　　無線通信的發(fā)展已經(jīng)有100 多年的歷史，在這個(gè)過程中產(chǎn)生了不少新的學(xué)科，使得無線通信在不斷適應(yīng)社會(huì)需求的同時(shí)，自身也得到了不斷的發(fā)展。從20 世紀(jì)后期開始，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與無線通信技術(shù)不斷滲透并結(jié)合，對(duì)信息技術(shù)的發(fā)展帶來了及其深遠(yuǎn)的影響[1]。從技術(shù)發(fā)展的角度來看，近百年來已開發(fā)出不少新技術(shù)、新裝備，但直至今沒有哪種技術(shù)被完全否定掉，相反的是各得其所地發(fā)展，關(guān)鍵問題在于如何應(yīng)用得當(dāng)而已

16、。通信是人與人交流的重要手段，無線通信無非是將信息轉(zhuǎn)化為電磁波進(jìn)行傳輸?shù)囊环N手段，因而無線通信也脫離不了由交換、傳輸與終端所組成的通信網(wǎng)絡(luò)的模式。</p><p>　　由于無線通信的便捷性、高效性、穩(wěn)定性，在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展下出現(xiàn)了基于無線通信遠(yuǎn)程控制照明系統(tǒng)。其具有很大的發(fā)展前景，它不受通信線路及地區(qū)限制、保密性高、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并且它的建造成本低，使用方便、靈活，通訊快捷，被廣大用戶所青睞。&

17、lt;/p><p>　　如今提倡大力提倡的低碳生活包括很多方面，其中的低碳家居其核心是節(jié)能，但是節(jié)能并不意味著要犧牲居住的舒適度，并非就是要把空調(diào)或采暖系統(tǒng)關(guān)了。其實(shí)低碳生活是一種態(tài)度，就是在對(duì)人類生存環(huán)境影響最小，甚至是有助于改善人類生存環(huán)境的前提下，讓人的身心處于舒適的狀態(tài)。比如，利用太陽(yáng)能等可再生能源進(jìn)行照明和供暖；還有歐洲現(xiàn)在建設(shè)了很多零排放建筑，隔熱效果非常好，在自然通風(fēng)的條件下，隔熱層可以把室內(nèi)溫度調(diào)控到

18、一個(gè)合適的水平[2]。而無線通信遠(yuǎn)程控制照明節(jié)能系統(tǒng)給人們節(jié)約電力資源提供了更加方便的途徑，所以一定能很快的得到普及和應(yīng)用，也符合低碳生活之中。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)該智能系統(tǒng)的方法也有很多種。本文主要介紹了基于LPC2131和MC55的SMS無線通信的軟、硬件設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)介紹了軟件的設(shè)計(jì)方面，其主要利用AT指令和C語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫來實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，并在最后給出了相應(yīng)的制作與調(diào)試結(jié)果。</p>&

19、lt;p><b>　　2 總體設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　本文主要研究?jī)?nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)于無線通信遠(yuǎn)程控制照明節(jié)能系統(tǒng)。其具體要求如下：</p><p>　?。?）制作完成遠(yuǎn)程控制照明系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能；</p><p>　?。?）

20、能夠利用短信控制照明系統(tǒng)的打開或者關(guān)閉；</p><p>　?。?）能夠?qū)τ脩粝到y(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，如果終端損壞則可以警告與用戶；</p><p>　?。?）可拓展成為一個(gè)與眾多路燈設(shè)備進(jìn)行可靠通信的通信網(wǎng)絡(luò)，并且互相可 </p><p><b>　　以不受對(duì)方的干擾。</b></p><p>　　2.2系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案</

21、p><p>　　按照本設(shè)計(jì)要求可以給出多種無線接收終端設(shè)計(jì)方案：</p><p>　　2.2.1 基于CC2480的ZigBee無線通信終端設(shè)計(jì)</p><p>　　CC2480的內(nèi)部整合了ZigBee射頻前端和內(nèi)存，片內(nèi)具有128KB Flash、8KB SRAM、2路12位的ADC、4個(gè)軟件計(jì)時(shí)器、復(fù)位電路、SPI和UART通信端口等硬件資源。他共有5個(gè)軟件接口：S

22、YS接口允許主控制器對(duì)CC2480進(jìn)行簡(jiǎn)單的軟硬件配置；配置接口用于主控制器對(duì)CC2480的各種參量進(jìn)行設(shè)定；簡(jiǎn)單API接口是一個(gè)簡(jiǎn)單的ZigBee協(xié)議接口；AF接口為用戶提供完整的ZigBee應(yīng)用，它允許主控器記錄CC2480的應(yīng)用功能，并提供數(shù)據(jù)的收發(fā)；ZDO接口提供多樣的ZigBee管理功能[3]。</p><p>　　PIC16F690是採(cǎi)用納米技術(shù)產(chǎn)生的內(nèi)嵌CMOS內(nèi)存的8位單片機(jī)，內(nèi)部集成有2個(gè)模擬比

23、較器、2個(gè)軟件定時(shí)器、12通道的10為A/D轉(zhuǎn)換器和增強(qiáng)型PWM模塊，接口電路支持UART、SPI等通信模式，豐富的硬件資源可以滿足大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合[4]。</p><p>　　PIC16F690采用20個(gè)引腳的PDIP封裝，I/O口線既能滿足與CC2480通信、控制的要求，又具有體積小、價(jià)格低、可在線調(diào)試的特點(diǎn)。下圖2-1是由PIC16F690和CC2480組成的通信終端框圖。</p><p

24、>　　2-1 PIC16F690和CC2480組成的通信終端框圖</p><p>　　2.2.2 基于MSP430單片機(jī)的路燈飾燈無線監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)</p><p>　　飾燈監(jiān)控終端既是系統(tǒng)的遠(yuǎn)程測(cè)控單元，又具有自我運(yùn)行的能力。硬件主要包括無線通信電路、數(shù)據(jù)采樣及A/D轉(zhuǎn)換電路、控制輸出電路、鍵盤與顯示電路等等，其機(jī)構(gòu)如圖2-2所示。</p><p>　　2

25、-2 飾燈監(jiān)控終端硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　采樣回路實(shí)時(shí)采集總電路電流和電壓量以及所有支路的電流量。信號(hào)經(jīng)V/I變送器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、信號(hào)調(diào)理電路送入MSP430的A/D轉(zhuǎn)換口、每個(gè)終端可輸出四種不同的控制方式。飾燈擴(kuò)展終端適用于兩個(gè)站點(diǎn)距離比較近，且鋪設(shè)電纜比較容易，或者無線通信信號(hào)不能到達(dá)的情況，其結(jié)構(gòu)與飾燈監(jiān)控終端大致相</p><p>　　同，與監(jiān)控終端之間通過RS-485口

26、相連接，因此飾燈監(jiān)控終端不需要電臺(tái)，可以大大節(jié)約成本[5]。</p><p>　　路燈監(jiān)控終端是在飾燈監(jiān)控終端的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上再增加一個(gè)單燈管理單元。單燈管理單元采用AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)如圖2-3。 </p><p>　　2-3單燈控制終端結(jié)構(gòu)</p><p>　　單燈控制終端實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的單燈控制。電流電壓信號(hào)經(jīng)電流電壓互感器到信號(hào)調(diào)理電路，通過A/D轉(zhuǎn)換器

27、轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。開關(guān)量電路主要采集各種開關(guān)量，如燈桿傾斜，開關(guān)合閘等。地址編碼單元主要用于設(shè)置單燈控制終端地址。通信模塊主要由電力載波通訊專用芯片SSC P300 與 SSC P111組成，主要完成路燈控制終端與單燈控制終端之間的通信。繼電器輸出單元控制路燈的開關(guān)[11]。</p><p>　　2.2.3 基于LPC2131與MC55的無線通信終端的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)</p><p>　　本終端在工

28、業(yè)遠(yuǎn)程系統(tǒng)中主要起數(shù)據(jù)傳輸和控制作用，其通信原理如圖2-4所示。</p><p>　　2-4 無線終端與遠(yuǎn)程服務(wù)器和手機(jī)數(shù)據(jù)通信原理圖</p><p>　　上傳數(shù)據(jù)首先由數(shù)據(jù)采集設(shè)備傳送給終端，再由終端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)及Internet“透明”傳送給遠(yuǎn)程服務(wù)器下載數(shù)據(jù)以基本同樣的方式反方向傳送。同時(shí)，終端還可以接受授權(quán)手機(jī)（可設(shè)置）以SMS形式發(fā)送過來的控制指令，加以解析后驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作并

29、返回提示SMS[6]。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文提出了由C8051F單片機(jī)系列為核心控制的系統(tǒng)和基于LPC2131和MC55模塊的終端接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)終端照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。由LPC

30、2131和MC55組成的接收終端系統(tǒng)通過中斷子程序?qū)π盘?hào)源發(fā)送的短信進(jìn)行接收，并在該模塊中加入了消除“非預(yù)期信號(hào)”的處理，把接收到的信號(hào)通過一個(gè)標(biāo)志位送給單片機(jī)，由C8051F系列單片機(jī)來控制用戶終端。再通過中斷子程序來對(duì)用戶端的使用情況進(jìn)行必要的警告，使整個(gè)系統(tǒng)更加的人性化，更加的便捷。</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本系統(tǒng)

31、大致上由3個(gè)模塊組成，分別是前置信息接收終端模塊、控制核心模塊和終端接收模塊。</p><p>　　3.1 前置信息接收終端模塊</p><p>　　前置信息接收終端模塊主要是采用LPC2131芯片和MC55芯片集合而成，該模塊利用LPC2131芯片并且使用AT指令來控制GPRS模塊MC55實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程GPRS數(shù)據(jù)的“透明”傳輸和SMS的接收發(fā)送。該系統(tǒng)尤其適合于突發(fā)性且頻繁小流量數(shù)據(jù)傳輸，傳

32、輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠[6]。</p><p>　　3.1.1 LPC2131芯片與MC55芯片特點(diǎn)</p><p>　　（1）LPC2131芯片特點(diǎn)</p><p>　　LPC2131包含幾個(gè)不同的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)地址如圖3-1所示。</p><p>　　LPC2131帶有32K的嵌入式的高速Flash存儲(chǔ)口。較小的封裝和極低的功耗，這樣事LPC213

33、1可以理想地使用于小型系統(tǒng)中，LPC2131還擁有64個(gè)引腳，8位A/D通道[7]。</p><p>　　RXD為串行輸入即串行接收數(shù)據(jù)，TXD為串行輸出即串行發(fā)送數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　MC55芯片特點(diǎn)</b></p><p>　　MC55不僅具有普通的GSM模塊的通話和短信等功能，而且還可以實(shí)現(xiàn)無線GPRS連接，支持SOCKET

34、、HTTP、FTP和SMTP等上層應(yīng)用協(xié)議[8]。IGT為開機(jī)信號(hào)，使用Open Drain驅(qū)動(dòng)。開機(jī)要求低電平。EMERGOFF用于緊急關(guān)機(jī)（輸入）。</p><p>　　3.1.2 基于LPC2131與MC55的終端電路</p><p>　　終端硬件設(shè)計(jì)框圖如圖3-2所示。其中LPC2131為主控MCU，通過串口0與數(shù)據(jù)采集模塊相連接，通過串口1與MC55相連，實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)傳輸以及

35、短信的收發(fā)；系統(tǒng)外擴(kuò)一塊I2C接口的E2PROM芯片，用于存儲(chǔ)終端設(shè)置參數(shù)；MC55提供6個(gè)專用引腳與SIM卡接口；電源管理模塊負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)需要的4.1V和3.3V電壓[6]。</p><p>　　3-2 終端硬件框圖</p><p>　　為了防止MC55在數(shù)據(jù)傳輸過程中受電磁干擾，MC55引腳CCGXD必須與SIM卡的GND直接相連后才能與PCB板共地。LPC2131只需要用到RXD和T

36、XD兩個(gè)通信串口，為了MC55與LPC2131數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定需要在連線之間串接一個(gè)小阻值的電阻。</p><p><b>　　3.2 微處理系統(tǒng)</b></p><p>　　本系統(tǒng)的核心處理器件采用C8051F005單片機(jī)。通過對(duì)C8051單片機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序編寫，實(shí)現(xiàn)對(duì)于中斷的響應(yīng)和對(duì)于終端模塊的控制。</p><p>　　C8051F具有上

37、手快、研發(fā)快和見效快的特點(diǎn)，其性能優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在以下方面：</p><p>　　該系列單片機(jī)采用CIP-51微處理器內(nèi)核，與MCS-51指令系統(tǒng)全部兼容，可以用標(biāo)準(zhǔn)的ASM-51、Keil、C高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)編譯。</p><p>　　該系列單片機(jī)處理指令采用流水線方式，指令處理能力比MCS-51大大提高，70%的指令執(zhí)行是在一個(gè)或者兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。</p><p&

38、gt;　　該系列單片機(jī)擴(kuò)展了終端處理，提供了22個(gè)中斷源。</p><p>　?。?）集成了豐富的外部設(shè)備接口。具有兩路UART和最多可達(dá)5個(gè)定時(shí)器及6個(gè)PCA模塊，此外還根據(jù)不同的需要集成了SMBus、SPI、USB、CAN、LIN等接口，以及RTC部件。外設(shè)接口在不使用時(shí)可以分別禁止以降低系統(tǒng)功耗。與其他類型的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)相同的功能需要多個(gè)芯片的組合才能完成相比，C8051單片機(jī)不僅減少了系統(tǒng)成本，更大大降低了

39、功耗[9]。</p><p>　?。?）增強(qiáng)了在信號(hào)處理方面的性能，部分型號(hào)具有16x16 MAC以及DMA功能，可對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的算法處理并提高了數(shù)據(jù)傳送能力。</p><p>　　整個(gè)硬件電路中，單片機(jī)系統(tǒng)如圖3-3所示。</p><p>　　3-3 單片機(jī)系統(tǒng)</p><p><b>　　3.3 終端模塊</

40、b></p><p>　　本設(shè)計(jì)終端模塊即一些常規(guī)的燈泡，利用單片機(jī)來控制燈泡的亮滅。并且在終端模塊中加入報(bào)警系統(tǒng)，可以提供給用戶達(dá)到真正的方便。</p><p>　　如圖3-4所示，由于單片機(jī)C8051F系列的一些兒有點(diǎn)，該系統(tǒng)的終端用戶可以是一個(gè)也可以是多個(gè)，而且可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)之間都不存在相互的干擾。這樣能夠真正的實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　

41、圖3-4終端用戶與控制器連接</p><p>　　本設(shè)計(jì)中還考慮到終端可能出現(xiàn)燈泡損壞等一系列的可能情況，所以終端用戶和單片機(jī)處理系統(tǒng)的連接是雙向性的，即終端用戶也能給單片機(jī)提供一個(gè)高地電平的轉(zhuǎn)變，從而通過整個(gè)系統(tǒng)來告知用戶終端的使用情況。</p><p><b>　　3.4 小結(jié)</b></p><p>　　本章主要講述了該系統(tǒng)在硬件方面的選

42、擇和理論上的實(shí)現(xiàn)。使用LPC2131與MC55芯片來完成遠(yuǎn)程控制模塊有助于提高系統(tǒng)的方便簡(jiǎn)潔、穩(wěn)定可靠等，同時(shí)也能夠提高系統(tǒng)的可控制性和可擴(kuò)展性。該終端控制模塊還能擴(kuò)展Internet連接，從而不斷地更新系統(tǒng)，完善系統(tǒng)。C8051F005單片機(jī)是常用的單片機(jī)的一種，在該系統(tǒng)中能很好的完成傳輸轉(zhuǎn)化和反饋接收等功能。這樣的硬件設(shè)計(jì)有助于軟件的編寫。</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b>

43、;</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括主程序、中斷子程序、數(shù)據(jù)接收和發(fā)送子程序等。</p><p>　　程序的主體主要由兩部分構(gòu)成：</p><p>　?。?）無線通信接收模塊程序的編寫：該部分的程序主要是實(shí)現(xiàn)SIM卡數(shù)據(jù)的接收，并且還要和MCU進(jìn)行通信。其中包含了C語(yǔ)言，同時(shí)還要掌握AT短

44、信收發(fā)指令。</p><p>　?。?）核心控制系統(tǒng)程序的編寫：該部分的程序包括實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與終端用戶（本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中為燈泡）之間的聯(lián)系并且包括和無線通信接收模塊的通信。終端用戶可以由多個(gè)組成，該部分的程序要保證可以擴(kuò)展多個(gè)通信而保證互不干擾，同時(shí)還要擴(kuò)展可以和終端的雙向通信即接收終端打的信息反饋。這部分基本利用C語(yǔ)言精心編寫，比較簡(jiǎn)單。</p><p><b>　　程序的設(shè)計(jì)步驟：

45、</b></p><p>　　選擇芯片的工作方式，計(jì)算初始位；</p><p>　　采用AT指令使接收模塊可以接收信息，并且在芯片內(nèi)利用C語(yǔ)言進(jìn)行簡(jiǎn)單的信息校對(duì)；</p><p>　　主程序允許中斷并對(duì)其進(jìn)行初始化使其能調(diào)用終端子程序達(dá)到實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能；</p><p>　　終端服務(wù)子程序最大限度滿足實(shí)驗(yàn)要求。</p>

46、<p>　　4.2 主程序流程圖</p><p>　　整個(gè)程序主體部分是由一個(gè)Main（）組成，在Main（）函數(shù)中通過對(duì)多個(gè)子程序的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收發(fā)送、數(shù)據(jù)的校對(duì)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)報(bào)警等功能。其主程序流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　4-1 主程序流程圖</p><p>　　主程序主要完成C8051F005單片機(jī)系統(tǒng)的初始化、中斷初始化

47、、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化接收發(fā)送、信號(hào)的反饋報(bào)警和中斷的調(diào)用等功能。根據(jù)不同的情況調(diào)用不同的子程序來完成功能。</p><p>　　系統(tǒng)初始化包括I/O口初始化，接收模塊、中斷、轉(zhuǎn)化模塊初始化。</p><p>　　判斷信號(hào)是否來源與“邦定源”，如果是則進(jìn)入下面程序，不是則繼續(xù)等待并判斷信號(hào)來源。</p><p>　　#include<c8051f000.h><

48、;/p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　#define SYSCLK 11059200</p><p>　　sfr16 RCAP2 = 0XCA;</p><p>　　sfr16 TMR2 = 0XCC;</p><p>　　sbit rd = P1.7;&l

49、t;/p><p>　　sbit re = P1.5;</p><p>　　sbit wr = P1.6;</p><p>　　sbit addr0 = P1.0;</p><p>　　sbit addr1 = P1.1;</p><p>　　sbit addr2 = P1.2;</p>

50、<p>　　sbit addr3 = P1.3;</p><p>　　sbit addr4 = P1.4;</p><p>　　sbit data0 = P2.0;</p><p>　　sbit data1 = P2.1;</p><p>　　sbit data2 = P2.2;</p><p>　

51、　sbit data3 = P2.3;</p><p>　　sbit lcd_en = P3.0;</p><p>　　void writ (int addr , int datain);</p><p>　　unsigned int read();</p><p>　　void OSCILLATOR_Init(void);</p&g

52、t;<p>　　void Timer2_Init(void);</p><p>　　void PORT_Init(void);</p><p>　　Void delay(int time_ms);</p><p>　　void OSCILLATOR_Init(void)</p><p><b>　　{</b>

53、;</p><p>　　OSCICN |= 0x03;</p><p>　　OSCXCN = 0xff;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void PORT_Init(void)</p><p><b>　　{</b></p>&l

54、t;p>　　PRT1CF |= 0xff;</p><p>　　PRT2CF |= 0xff;</p><p>　　PRTOCF |= 0xff;</p><p>　　XBR0 = 0x00;</p><p>　　XBR1 = 0x00;</p><p>　　XBR2 = 0x40;</p>

55、<p><b>　　}</b></p><p>　　這段程序包含了整個(gè)程序中所需要調(diào)用的很多參數(shù)和所有端口的定義。同時(shí)也說明了需要用到定時(shí)器2來進(jìn)行中斷設(shè)置，并且對(duì)函數(shù)進(jìn)行了申明。</p><p><b>　　4.3中斷子程序</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)中多次調(diào)用了中斷子程序。</p>&

56、lt;p>　　4.3.1 接收終端中的中斷子程序</p><p>　　當(dāng)接收終端接收到數(shù)據(jù)時(shí)首先進(jìn)入中斷子程序，進(jìn)行判斷，是否屬于綁定的信號(hào)，將信號(hào)通過PDU解碼出來并將該數(shù)據(jù)傳送到單片中，與早先存儲(chǔ)在單片機(jī)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，看是否屬于。如果屬于則跳出中斷，進(jìn)行下面的程序；如果不屬于則回到終端開始繼續(xù)等待信號(hào)。其中斷子程序的流程圖如圖4-2所示。</p><p>　　4-2 接收終端

57、中的中斷子程序</p><p>　　整個(gè)接收終端的子程序?qū)崿F(xiàn)了信號(hào)的判斷、接收、發(fā)送等功能。接收終端子程序的信號(hào)判斷包括了信號(hào)的采集和信號(hào)的多次對(duì)比，這樣可以過濾掉那些不是來自于“信號(hào)源”的信號(hào)成分。當(dāng)判定是該信號(hào)時(shí)，可以給單片機(jī)輸入口一個(gè)標(biāo)志信號(hào)，使單片機(jī)能夠收到指令并接收。</p><p>　　Void Timer2_Init(void)</p><p><

58、;b>　　{</b></p><p>　　CKCON &=～0x40;</p><p>　　RCAP2 = TIMER2_RELOAD;</p><p>　　TMR2 = RCAP2;</p><p>　　T2CON = 0X04;</p><p><b>　　ET2 = 1;<

59、;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　這是一個(gè)定時(shí)器2的初始化。在整個(gè)程序中，利用定時(shí)器2的定時(shí)原理，在時(shí)間內(nèi)接受信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比來確定是否是“信源”信號(hào)。 </p><p>　　對(duì)于整個(gè)程序還需要定義一個(gè)延遲程序，延遲程序的用處在于對(duì)信號(hào)的欲處理，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的高效完整性。</p>

60、<p>　　Void delay(int time_10ms)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　For (n=0;n<=time_10ms;n++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　FOR(m=0;m<-10;m++)&

61、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　FOR(l=0;l<=80;l++);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b><

62、/p><p>　　4.3.2 控制終端中斷子程序</p><p>　　當(dāng)單片機(jī)接收到接收終端發(fā)送的標(biāo)志信號(hào)后，單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)，并對(duì)路燈進(jìn)行控制。首先判斷路燈現(xiàn)在的真實(shí)狀況，如果路燈此時(shí)的狀態(tài)是關(guān)閉的則通過單片機(jī)控制其打開，如果路燈此時(shí)的狀態(tài)打開的則通過單片機(jī)控制其關(guān)閉。本次設(shè)計(jì)中還擴(kuò)展了一個(gè)報(bào)警部分，即使用一個(gè)光敏電阻來判斷燈泡是否損壞，在單片機(jī)控制的同時(shí)，光敏電阻對(duì)燈泡是否能正常使用做出

63、一個(gè)判斷，如果燈泡損壞則給單片機(jī)一個(gè)信號(hào)提示用戶，如果燈泡使用正常，就不用反饋單片機(jī)。如圖4-3所示。</p><p>　　4-3 控制終端中斷子程序</p><p>　　控制終端子程序包含了多個(gè)判斷和多個(gè)反饋，同時(shí)它也實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)于終端的控制和對(duì)終端反饋信號(hào)的處理。</p><p>　　4.4 數(shù)據(jù)接收與發(fā)送程序</p><p>　　4.

64、4.1 MC55收發(fā)短信的AT指令</p><p>　　短信的收發(fā)方式一共有3種：Block Mode、Text Mode、PDU Mode。其中，Block Mode已極少被使用，Text Mode僅僅可以發(fā)送ASCII字符，而PDU Mode不僅可以發(fā)送ASCII字符，還能夠發(fā)送中文短信，所以本設(shè)計(jì)中采用了PDU Mode來對(duì)短信進(jìn)行接收[12]。</p><p>　　大致需要這以下幾

65、條AT指令[8]:</p><p>　　（1） AT+CMGF=0 /* 0:PDU；1:TEXT */</p><p>　　（2） AT+CNMI=2,0,0,0,1 /* 新SMS先儲(chǔ)存再回顯存儲(chǔ)位置 */</p><p>　?。?） AT+CMGS=<ByteNum> /* 發(fā)送SMS，響應(yīng)'>'即可輸入字節(jié)數(shù)為Byte

66、Num的PDU字符串 */</p><p>　　（4） AT+CMGR=<index> /* 讀SMS */ </p><p>　?。?） AT+CMGD=<index> /* 刪除SMS */</p><p>　　4.4.2 發(fā)送程序</p><p>　　發(fā)送程序則相對(duì)簡(jiǎn)單。 當(dāng)MC55接收到的短信確定是我們所需

67、要的信號(hào)源發(fā)送的短信時(shí)，MC55的輸出引腳給單片機(jī)一個(gè)標(biāo)志信號(hào)的改變，當(dāng)單片機(jī)接收到這個(gè)引腳的改變后則對(duì)用戶中斷進(jìn)行控制。</p><p><b>　　4.5小結(jié)</b></p><p>　　本章重點(diǎn)介紹了該設(shè)計(jì)的軟件組成部分和一些應(yīng)用到的程序語(yǔ)言。這里還要重點(diǎn)闡述下對(duì)于“非預(yù)期信號(hào)”產(chǎn)生干擾的處理。當(dāng)LPC21131向MC55發(fā)送AT指令后等待并檢測(cè)其響應(yīng)以判斷是否

68、執(zhí)行成功，但此期間如果接收到其他信號(hào)源發(fā)送的干擾信號(hào)，則會(huì)對(duì)判斷產(chǎn)生影響。所以在程序中還要設(shè)置超時(shí)技術(shù)功能，即每發(fā)送AT指令后就開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)超時(shí)或者檢測(cè)接收到一場(chǎng)數(shù)據(jù)則重發(fā)，重發(fā)次數(shù)超過3次則退出并重新等待。這樣可以有效地排除“非預(yù)期信號(hào)”的干擾。</p><p><b>　　5 制作和調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1 制作過程</

69、b></p><p>　　在查閱大量資料和熟悉本設(shè)計(jì)各模塊功能的基礎(chǔ)上，先對(duì)整個(gè)程序分模塊畫流程圖，然后再根據(jù)流程圖分模塊設(shè)計(jì)電路原理圖,最后設(shè)計(jì)出總的硬件電路原理圖。然后根據(jù)設(shè)計(jì)完成的圖用Protel99SE軟件繪制原理圖，再把SCH文件導(dǎo)入PCB板中生成網(wǎng)表繪制PCB板，進(jìn)行手工調(diào)整，然后制作印刷電路板。</p><p>　　制作好電路板后，把所需要的元器件按照電路板安裝并焊接上

70、去，在安裝過程中要注意芯片的缺口朝向，二極管的正負(fù)極等問題。</p><p>　　在設(shè)計(jì)硬件的同時(shí)要考慮到軟件的設(shè)計(jì)，并根據(jù)硬件設(shè)計(jì)及早確定軟件設(shè)計(jì)方案。在程序編寫完成后， 利用KELL軟件模擬器先進(jìn)行編譯和仿真，仿真正確后根據(jù)實(shí)際調(diào)試情況用開發(fā)系統(tǒng)將程序燒制到芯片中對(duì)分模塊進(jìn)行調(diào)試，再通過對(duì)源程序進(jìn)一步的改進(jìn)和完善進(jìn)行總調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)用無線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。</p><p><b>

71、;　　5.2 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　在調(diào)試過程中，并不是軟硬件完全分開調(diào)試的，兩者是相輔相成，互成互補(bǔ)的。</p><p>　　5.2.1 硬件調(diào)試</p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開的，硬件存在的某些問題可能只有在軟件測(cè)試的情況下才可能暴露。所以為了避免判斷錯(cuò)誤，必須要先對(duì)硬件進(jìn)行精細(xì)的檢查，無故障后再進(jìn)行軟件調(diào)

72、試。硬件調(diào)試的目的就是查出硬件錯(cuò)誤，排除故障，主要是通過編寫一段簡(jiǎn)單的測(cè)試程序?qū)Υ鎯?chǔ)器、I/O口等部件進(jìn)行測(cè)試，判斷電路是否正常，如有故障，查出原因并及時(shí)解決問題。</p><p>　　5.2.2 軟件調(diào)試</p><p>　　軟件調(diào)試主要通過運(yùn)行程序來檢測(cè)，以便排除錯(cuò)誤。整個(gè)系統(tǒng)由多個(gè)模塊之間組合而成，所以在軟件調(diào)試時(shí)必須分模塊進(jìn)行調(diào)試，先直接運(yùn)行程序，看是否得到自己預(yù)期的目的，在之后也

73、可以對(duì)程序進(jìn)行稍加的改動(dòng)，看是否也能夠得到自己的改動(dòng)目的。圖5-1是利用KELL進(jìn)行的軟件調(diào)試界面。</p><p>　　圖5-1 軟件調(diào)試界面 </p><p><b>　　6 結(jié) 論 </b></p><p>　　按照任務(wù)書中所給的要求進(jìn)行本次設(shè)計(jì),在查閱大量相關(guān)資料并且在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,基本上已經(jīng)達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)主要包

74、括硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試，軟件編程，論文撰寫三大部分。。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)是以C8051F005單片機(jī)芯片為核心，來完成軟件設(shè)計(jì)等任務(wù)。硬件的制作主要在于簡(jiǎn)單的分模塊調(diào)試。軟件的設(shè)計(jì)主要利用軟件編寫程序、編譯和下載。本次設(shè)計(jì)中采用的MC55是當(dāng)代無線通信三大芯片之一，擁有比較高的性能，提高了該設(shè)計(jì)的可能性。該設(shè)計(jì)任然存在不足，比如外界信號(hào)源的干擾等，這也是我今后學(xué)習(xí)中需要不斷改進(jìn)的一點(diǎn)。</p>

75、<p>　　由于本人的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平有限以及時(shí)間等其他方面條件的不足，只能在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的功能。如果條件和時(shí)間允許的話，還可以對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)，如可以實(shí)行多個(gè)信號(hào)源之間對(duì)比實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定。這些都有待在以后的工作和學(xué)習(xí)中不斷改進(jìn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 鄒濤編著.網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)[M].北京

76、:人民郵電出版社.2004:3～20，</p><p>　　43～45，255～257</p><p>　　[2] http://baike.baidu.com/view/1930641.htm</p><p>　　[3] 趙振華，朱瑛暉.基于CC2480的ZigBee無線通信終端設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌 </p><p>　　入式系統(tǒng)應(yīng)用，2

77、008：42～44</p><p>　　[4] PIC16F690使用手冊(cè).http://wenku.baidu.com/view/903720661ed9ad51f01</p><p>　　df207.html</p><p>　　[5] http://www.doc88.com/p-56710991254.html</p><p>　　[

78、6] http://wenku.baidu.com/view/cdb22f1c59eef8c75fbfb3d4.html</p><p>　　[7] http://wenku.baidu.com/view/35ee5eeff8c75fbfc77db2f6.html</p><p>　　[8] siemens Co.MC55 AT command set(MC55_ATC_V03.03)[Z

79、].2005</p><p>　　[9] 趙文博，劉文濤.單片機(jī)語(yǔ)言C51程序設(shè)計(jì)[M].人民郵電出版社.2005.10</p><p>　　[10] 比德爾(Bedell P.)[美]著,王藝等譯.無線通信速成教程[M].北京:人民郵 </p><p>　　電出版社.2002.5:2～7</p><p>　　[11] 徐超群，高明煜. 低

80、壓電力載波通信技術(shù)在城市路燈遠(yuǎn)程智能監(jiān)控中的應(yīng)</p><p>　　用[J].《電技術(shù)》，2006年6月，（6）：146～149.</p><p>　　[12] 孫丘偉，余臻.基于GSM的短信報(bào)警收發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然 </p><p>　　科學(xué)版）.2008.36(Z1):44～48</p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實(shí)物圖

81、</p><p>　　附錄2 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說明書</p><p><b>　　一、作品名稱</b></p><p>　　基于無線通信遠(yuǎn)程控制照明節(jié)能系統(tǒng)研究——軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p><b>　　1、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程

82、控制</b></p><p>　　2、可通過手機(jī)對(duì)終端燈泡進(jìn)行亮滅的控制</p><p><b>　　三、運(yùn)行環(huán)境</b></p><p><b>　　硬件環(huán)境</b></p><p>　　C8051F005單片機(jī)、無線接收模塊</p><p><b>

83、　　軟件環(huán)境</b></p><p>　　KEIL編譯軟件，登錄界面如下：</p><p><b>　　操作步驟</b></p><p>　　1、接3.6V電源給單片機(jī)；</p><p>　　2、用手機(jī)短信發(fā)送信息給接收終端；</p><p>　　3、最終靠單片機(jī)來管理燈的亮和暗。&l