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临泉县S237宋集至陶老公路改建工程施工图设计.doc79页
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临泉县S237宋集至陶老公路改建工程施工图设计
项目编号：J座机电话号码（JQ）
人：临泉县交通建设投资有限责任公司
招标代理机构：安徽金泉工程造价咨询有限公司
二○一三年十月八日
招标公告 ………………………………………2
投标人须知 ……………………………………4
评标办法………………………………………35
合同条款及格式………………………………41
通用合同条款………………………………41
专用合同条款………………………………53
合同附件格式………………………………57
设计技术要求…………………………………62
投标文件（格式）……………………………64
招标人、招标代理机构、监督部门意见……78
临泉县S237宋集至陶老公路改建工程施工图设计招标公告
1.招标条件
本招标项目临泉县S237宋集至陶老公路改建工程初步设计已由阜阳市发展和改革委员会以《关于237省道宋集至陶老段改建工程初步设计的批复》发改投资〔2013〕79号批准，项目发包人为临泉县交通建设投资有限责任公司，建设资金来自上级补助和地方自筹，招标人为临泉县交通建设投资有限责任公司，招标代理机构为安徽金泉工程造价咨询有限公司。项目已具备招标条件，现对该项目的施工图设计进行公开招标。
2.项目概况与招标范围
2.1建设规模：路线全长29.919km。
2.2技术标准：起点至K2+050段为一级公路标准，K2+050至终点段为二级公路标准。技术标准应符合现行的公路工程技术标准。
2.3设计周期：20日历天（不含设计文件报批时间）。
2.4招标范围
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太平乡高留桥工.doc122页
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太平乡高留桥工程
施工招标文件
（第二次）
招标单位（盖章）:莲都区太平乡人民政府
法人代表人（签字或盖章）:
招标代理机构（盖章）：浙江建航工程咨询有限公司
法定代表人（签字或盖章）：
编制时间：二一三年十月
备案单位（盖章）：
登记单位（盖章）：
一、太平乡高留桥工程施工招标文件，以交通运输部《公路工程标准施工招标文件》(2009年版)和《标准施工招标文件》(2007年版)为依据，考虑本项目的特点和实际需要编制而成。
二、招标文件不加修改地引用了《公路工程标准施工招标文件》(2009年版)和《标准施工招标文件》(2007年版)中的“投标人须知”正文、“评标办法”正文、“通用合同条款”、“公路工程专用合同条款”正文，《公路工程标准施工招标文件》中“投标人须知”、“评标办法”、“通用合同条款”、“公路工程专业合同条款”是必须遵循的通用条款和规定，针对本项目的具体特点和实际需要：
在“投标人须知前附表”和“评标办法前附表”中对“投标人须知”、“评标办法”进行了补充和细化；
在“项目专用合同条款”中，对“合同通用条款”、“公路工程专业合同条款”进行了补充、细化和约定；
三、招标文件中的通用技术规范直接引用了《公路工程标准施工招标文件》(下册)的技术规范，其内容详见《公路工程标
正在加载中，请稍后...前 言我国是世界上设施栽培面积最大的国家，而且近几年国产连栋温室每年以新增 100～150 万公顷的面积快速发展。 引导温室用户根据作物的要求进行环境因子的调节以 获得作物产量和品质的提高，是温室环境因子调控决策支持系统的主要目标和方向。然 而，目前的温室测控系统大多采用有线布网、人工测量，导致现场安装困难，工作效率 偏低，测量精度差，这不仅大大增加了电气工程施工费用，也导致施肥
等工作困难；此 外，系统中的每个监控点没有自组织功能和自愈能力，维护工作量大，也不利于系统升 级。因此，为了实现温室农作物的优质、高产和高效，开发和研制一种新型的温室环境 测控系统是十分必要的。 无线传感器网络技术是现代传感器技术、微电子技术、通信技术、嵌入式计算技术和分 布式信息处理技术等多个学科的综合。把无线传感器刚络技术引入到温室大棚生产中 来，农业将有可能逐渐地从以人力为中心，依赖于孤立的生产模式转向以信息和软件为 中心的生产模式。从而实现温室信息采集自动部署、自组织传输和智能控制、大幅度提 高单位面积的劳动生产率和资源产出率、改善温室等设施内工作环境和工作条件、提高 工作效率、保障农民身体健康、提高农民生活质量，有助于解决“三农”问题，对实现 温室作物生产的可持续发展具有重要意义。3曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统1 无线传感器系统概述1.1 无线传感器技术无线传感器网络是由部署在监测区域内部或附近的大量廉价的、具有通信、感测及 计算能力的微型传感器节点通过自组织构成的“智能”测控网络。无线传感器网络在军 事、农业、环境监测、医疗卫生、工业、智能交通、建筑物监测、空间探索等领域有着 广阔的应用前景和巨大的应用价值，被认为是未来改变世界的十大技术之一、全球未来 四大高技术产业之一。1.2 研究背景随着无线技术的快速发展和日趋成熟，无线通信也发展到一定的阶段，其发展的技 术越来越成熟，方向也越来越多，越来越重要，大量的应用方案开始采用无线技术进行 数据采集和通信。 微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展，使得低成本、低功耗、小体积的传感 器节点得以实现。这样的节点配合各类型的传感器，可组成无线传感器网络（WSN） 。 无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。广泛应用于战场监视、大 规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。传感技术、传感网络已经被认定为最重要 的研究之一。因为无线传感器网络节点一般采用电池供电，工作环境通常比较恶劣，而 且数量大、 更换非常困难， 所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一， 因此， 它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进，需要精心设计的软硬件系统，以 使其可靠而耐用。 2003 年,美国 《技术评论》 杂志论述未来新兴十大技术时,WSN 被列为第一;美国 《今 日防务》杂志更认为 WSN 的应用和发展将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争 的变革。 可以预测,WSN 是信息感知和采集的一场革命,是 21 世纪最重要的技术之一[2]。 低功耗无线传感模块，便是组成无线传感网络的节点。此方面的研究由来已久，是计算 机应用的扩展，采用了大规模集成电路和嵌入式技术，使用智能微处理器对采集到的信 息进行处理和加工。现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活当中。但过 去的研究有的只考虑低功耗而性能不高， 有的性能高但是功耗太大。 因此，在无线传感技术应用如此广泛的今天，在保证无线传感模块性能的同时又能 实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。4山东交通学院毕业设计（论文）1.3 研究目的当前对于无线传感技术的研究仍然处在一个高速发展的阶段， 低功耗就是其发展方 向之一，而低功耗与高性能的结合实现还不完全。因此，为了更好的实现无线传感模块 的功能，增加模块的可靠性和使用寿命，通过对无线传感节点的硬件功耗的分析，确定 无线传感模块各单元的基本功率消耗，并进行相应比较，确定需重点降耗的单元，在此 基础上结合当前对低功耗无线传感模块的研究， 通过对比分析选择合适的芯片完成对低 功耗无线传输模块的自主设计和制作。并辅助软件开发人员完成各子模块的驱动编写， 实现低功耗无线传感模块的整体通信功能。1.4 研究意义无线传感网络是一种开创了新应用领域的新兴概念和技术。当前，传感技术、传 感网络已经被认定为最重要的研究之一。 无线传感器网络节点的稳定运行是整个网络可 靠性的重要保障。低功耗无线传感模块研究具有极其重要的学习和研究价值，其功能的 实现具有极其重要的理论和现实意义。 首先，现有的众多研究中，将性能和低功耗相结合的较少，有的只考虑低功耗而性 能不高，有的性能高但是功耗太大。本文综合了性能和低功耗的共同需求，经过深入的 分析和对芯片的数据比较，提出了低功耗无线传感模块的硬件设计思路。 其次，增加无线传感模块的应用。无线传感模块应用已非常广泛，除去组成无线传 感网络的应用外，无线传感技术还广泛的应用于环境监测，如车间温湿度、压力等；短 距无线通信等。实现了无线传感模块的低功耗，其对电能的需求就会更小，应用的范围 将会进一步的扩大。1.5 相关概念界定①无线传感模块：是指由处理器模块、无线模块、电源模块和传感模块组成的无线 通信自治系统，它采用一定的频率和编码方法实现与其它模块的通信，属于无线技术的 一种。 ②无线传感网络 WSN（Wireless Sensor Network）: 是由部署在监测区域内大量的 具有信息采集、 数据处理和无线通信能力的微小传感器节点通过无线电通信形成的一个 多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象 的信息，并发送给观测者[3]。 ③PCB:是 Printed Circuit Board 的缩写， 中文意为印刷电路板， 是搭配电子零件之前 的基板，被誉为“电子系统产品之母”或“3C 产业之基石” 。5曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统1.6 国内外研究现状和发展趋势1.6.1 国内外研究现状 无线传感模块是新兴的下一代无线传感网络节点， 它是组成无线传感网络的基本部 分。最早的代表性论述出现在二十世纪九十年代末，题为“传感器走向无线时代” 。传 感技术的发展经历了一般传感器、智能传感器、无线传感器等几个阶段。一般传感器， 是最早产生的传感器，只能实现数据采集；智能传感器则是在一般传感器的基础上将处 理计算能力与传感器相结合，使得传感模块不但能够实现数据等信息采集，还能对所采 集到的信息进行一定程度的计算和处理； 无线传感器则是在智能传感器的基础上再集成 无线功能模块， 使得传感器不再是单独的感知模块， 而是一个能够实现数据采集、 处理， 信息交换和控制的有机整体。 为了实现随时随地与任何人或任何设备的互联互通，无线通信技术获得了蓬勃发 展。在正交频分复用(OFDM)和多入多出(MIMO)等基础技术支持下，多种无线技术如蓝 牙、Wi-Fi、WIMAX、超宽带和无线局域网获得了长足发展。作为蓬勃发展的无线技术， 近几年正是其大变革时期。随着几种重要基础技术的推广和实际应用，无线通信的速度 也将得到大大提高。无线传感模块属于无线技术中较为底层的一个分支，由于越来越多 的应用方案开始采用无线节点进行数据采集和通信。综合了传感器技术、嵌入式计算技 术、 现代网络及无线通信技术、 分布式信息处理技术等的无线传感网络,是当前的热点研 究领域。而无线传感网络节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障，因此无线传感 模块的设计，传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。 当前国内外出现了多种无线传感器网络节点的硬件平台。典型的节点包括 Mica 系 列、Telos 、IRIS 和 Imote2 等。各平台的主要区别是采用了不同的处理器和无线通信 模块。有些节点具有高性能但功耗较大，如 Imote2 节点，不适用于能量受限的应用环 境。其他一些节点，如 Telos 、Mica 等， 由于设计时间较早，其性能已经落后于当今 的集成电路工业设计水平[4]。因为无线传感器网络节点一般采用电池供电，工作环境通 常比较恶劣，而且数量大，更换非常困难，所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计 准则之一。IT P（美国再生能源办公室工业技术计划） 在 2002 年发布的报告“21 世纪 工业无线技术”第一页中引用了总统科技顾问的断言：无线传感器可将能源利用率提高 10%，将能源损耗减少 25%[5]。后来的研究，如 Intel ( r) Mote 的研究项目则注重了三 个方面的要求，包括低功耗操作、系统级集成和硬件的重新配置，希望做到平衡功耗与 性能的矛盾，但目标的实现还需要一定的努力。M IT 发展的模块化平台对于具体的传 感器有不同的硬件设计，他们的传感器的主要功能是数据收集，采用垂直连接器来使不 同的处理层整合到一起，其目的是为了设计一个通用的系统来取代单一的硬件系统[7]。 随着电子技术、计算机技术以及集成技术的不断发展，传感技术也会得到不断的发展和 完善。并且会有更多的结构新、功能强、耗能低的传感器用运于各种实际的无线网络当 中，以高的精确度和良好的稳定性服务于更加广泛的领域。6山东交通学院毕业设计（论文）1.6.2 发展趋势 正是由于低功耗无线传感节点在如此广范围内的应用，使得它受到了来自军事、工 业和商业以及学术专家的极大关注。其发展方向必然是无线通信的网络化，即通过自组 网的方式形成动态、自适应的无线传感网络。而无线传感网络( WSN) 是当前在国际上 备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感 器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等。我国迫 切需要提升对此的认识程度，并尽快推动其发展。因此，以无线传感模块为基础，实现 传感网络的无线互联将是一个必然的趋势。 另外由于无线传感器网络节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障。 在不同的 应用中，传感器网络节点的组成不尽相同。已有的节点， 有的只考虑低功耗而性能不 高，有的性能高但是功耗太大。因此，无线传感模块的发展必然是趋向与低功耗的。即 在保证所需要实现功能的基础上，尽量的实现整个模块的低功耗，甚至在不影响整体性 能的情况下适当减少部分功能来实现降低功耗的目的。 除开以上所讲两种发展趋势之外， 无线传感模块的应用和发展还具有极大的发展空 间和良好的发展方向。当前对无线传感模块的应用都是静止性的，就目前存在的无线传 感网络（WSN） ，构成网络的各个节点都是被固定的安放在一个地方，要实现对整个环 境的检测，就需要向环境中投放大量的无线传感节点。这样一来成本就会非常的高。若 实现无线传感模块对信息的移动式采集，则在同一个环境内投放更少的节点，就能实现 对环境的全面检测。 正是由于当前能耗对无线传感模块的影响，低功耗研究才上升为一个热点领域，不 论是使用电源或者电池供电，在实现低功耗后，无线传感模块的发展趋势必然是自生能 源式的。利用太阳能、振动能量、地热、风能等实现无线传感模块的电能供应对于全面 提高无线传感模块的能力将会起到巨大的作用。 最后，基于能力存储技术的发展，电池的容量越来越大，再加上低功耗的实现，无线传 感模块的适用寿命不断增加将会成为一个绝对趋势。 未来的无线传感模块必将是集稳定 性与安全性、扩展性与灵活性、微型化与低成本等特点为一体的[8]。7曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统2 系统分析和总体设计2.1 对无线传感器系统的要求系统由温湿度传感器 SHT11、光照传感器 TSL2561，AT89S52 单片机，无线数据传 输模块 PTR2000，PC 和电源模块组成。传感器节点通过自组织方式构成网络，将采集 到的数据沿着其他节点逐跳进行传输，传输到显示模块进行数据显示。 主要技术指标 （1）通信与组网：负责监测环境信息的传感器节点自组织搭建无线网络，并向管理和 基础服务层提供服务支持； （2）通信频段：2.4-2.4835Hz； （3）采用通信协议标准：ZigBee 协议标准； （4）借点可靠通信范围：200m； （5）传感器精度：温度 0.3℃（25℃时） ，湿度：2.0%RH（20―80%RH） ，光照强度： 1lx。2.2 系统组成及工作原理2.2.1 系统组成 系统由电源，上位机系统和下位机系统组成。电源包括 LM7805，四节 5 号 AA 电池 和一个 10K 电阻。上位机包括无线收发模块 PTR2000，MAX232，PC。下位机包括无线收 发芯片 PTR2000，AT89S52 单片机，温湿度传感器 SHT11，光照强度传感器 TSL2561。SHT11 TSL2561AT89 S52PT R20 00电源模块 图 2.1 传感器节点系统框图2.2.2 工作原理 多个无线传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络， 其中的节点将采集到的数据依照最近路线逐个传递到离监测中心最近的传感器节点，再从节点发送到监测中心。由检测中 心的 PC 中 Labview8.6 软件开发出的监测界面显示数据曲线图。8山东交通学院毕业设计（论文）监测软件界面图系统硬件结构框图9曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统3 系统硬件设计3.1 上位机系统图 3.1 上位机系统框图 Fig.3.1 Block diagram of the host system上位机采用 PTR2000， PTR2000 主要有以下几个特点[3]:该器件将接收和发射合接为一体； 工作频率为国际通用的数传频段 433MHZ； 采用 FSK 调制/解调，可直接进入数据输入/输出，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合； 采用 DDS（直接数据合成）+PLL 频率合成技术，因而频率稳定性极好； 灵敏度高达―105bBm;10山东交通学院毕业设计（论文）工作电压低（2.7V） ，功耗小，接收待机状态电流仅为 8?A； 具有两个频道，可满足需要多信道工作的场合； 工作速率 速率最高达 20kbit/s(也可在较抵速率下工作，如 9600bps); 速率 超小体积，约 40×27×5 可直接与 MCU 的串口进行连接（如 8031） ，也可以通过 MAX232 与计算机接口，软件编程非 常方便； 标准的 DIR 引脚间距更适合于趼、嵌入式设备； 由于采用了低发射功率、高接收灵敏的设计，因此使用时无需申请许可证，开阔地时的使用距 离最远可达 1000 米。 引脚排列及功能 PTR2000 模板的引脚排列如图 1 所示。各引脚的功能说明如下；VCC（1 脚） ；下输入端，电压范围为 2.7~5.25V； CS（2 脚） ：频道选择端。CS=0 时，选择工作频道 1， 即 433.92MHz；CS=1 时选择工作频道 2， 即 434.33 MHz DI（3 脚） ：数据输入端 DO（4 脚） ：数据输出端； PWR（5 脚） ：节能控制端。当 PWR=1 时，模块处于正常工作状态，PWR=0 时，模块处于待机 微功耗状态； TXEN6 脚） ：发射/接收控制端。当 TXEN=1 时，模块为发射状态；当 TXEN=0 时，模块被设置 为接收状态。 GND（7 脚） ：电源地 PTR2000 可与所有单片机（如 80C31、、PIC、Z8 等）配合使用，可直接接单片 机的串口或 I/O 口，也可与计算机串口进行通讯，此时需要在中间简单地接在一个 RS232 电平转换 芯片，如 MAX232 等。11曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统3.2 下位机系统1 +5V 1 2 3 4 NC NC NC NC SHT11 GND GND +5V 10uF VCC CS DI DO PWR TXEN 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 P1.0/T2 VCC P1.1/T2EX P0.0/AD0 P1.2 P0.1/AD1 P1.3 P0.2/AD2 P1.4 P0.3/AD3 P1.5/MOSI P0.4/AD4 P1.6/MISO P0.5/AD5 P1.7/SCK P0.6/AD6 RST P0.7/AD7 P3.0/RXD EA/VPP P3.1/TXD ALE/PROG P3.2/INT0 PSEN P3.3/INT1 P2.7/A15 P3.4/T0 P2.6/A14 P3.5/T1 P2.5/A13 P3.6/WR P2.4/A12 P3.7/RD P2.3/A11 XTAL2 P2.2/A10 XTAL1 P2.1/A9 GND P2.0/A8 AT89S52 GND 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 VDD SDA ADSEL INT GND TSLK GND +5V SCL 2K 6 5 4 2K VCC SDA SCK GND 5 6 7 8 GND VI GND VO 2+5V+6V10K7GND PTR2000GND+5V 10uF 22pF 10K SW-PB GND GND 211M 122pF下位机电路图3.2.1 微处理器模块AT89S52是一种低功耗、 高性能 CMOS 8位微控制器， 具有8K 在系统可编程 Flash 存 储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造， 与工业80C51 产品指令和引脚 完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程， 亦适于常规编程器。 在单芯片上， 拥有灵巧的8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52在众多嵌入式控制应用系统 中得到广泛应用。 主要性能： 1、与 MCS-51 单片机产品兼容； 2、8K 字节在系统可编程 Flash 存储器； 3、1000 次擦写周期； 4、全静态操作：0Hz-33MHz； 5、三级加密程序存储器； 6、32 个可编程 I/O 口线； 7、三个 16 位定时器/计数器；123LM7805山东交通学院毕业设计（论文）8、六个中断源； 9、全双工 UART 串行通道； 10、低功耗空闲和掉电模式； 11、掉电后中断可唤醒； 12、看门狗定时器； 13、双数据指针； 14、掉电标识符 。 引脚说明 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存 储器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和 引脚完 全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单 芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控 制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位 定 时器/计数器， 一个 6 向量 2 级中断结构， 全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。13曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统P0 口 ：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL 逻 辑电平。对 P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器 时， 口也被作为低 8 位地址/数据复用。 P0 在这种模式下， P0 不具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时， 口也用来接收指令字节； P0 在程序校验时， 输出指令字节。 程序校验 时， 需要外部上拉电阻。 P1 p1 P1 口 ： 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口 使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。 此外，P1.0 和 P1.1 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数 器 2 的触发输入（P1.1/T2EX） 在 flash 编程和校验时，P1 口接收低 8 位地址字节。 。 引脚号第二功能： P1.0 T2（定时器/计数器 T2 的外部计数输入） ，时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器 T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7 SCK（在系统编程用） P2 P2 P2 口 ： 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 输出缓冲器能驱动 4 个14山东交通学院毕业设计（论文）TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口 使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器 （例如执行 MOVX @DPTR） 时， P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用 8 位 地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时，P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3 p3 P3 口 ： 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口 使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 编程和校验 时，P3 口也接收一些控制信号。 端口引脚 第二功能： P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INTO(外中断 0) P3.3 INT1(外中断 1) P3.4 TO(定时/计数器 0) P3.5 T1(定时/计数器 1) P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器读选通) 此外，P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。 RST： RST ： 复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机 复位。 ALE/PROG： ALE/PROG ：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用 于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲 信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器 时将跳过一个 ALE 脉冲。 FLASH 存储器编程期间， 对 该引脚还用于输入编程脉冲 （PROG） 。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。此外，该引脚会被微 弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN： PSEN ：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89S52 由外部 程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲，在 此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP： ，EA EA/VPP ： 外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000H-FFFFH） 端必须保持低电平（接地） 。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 Vcc 端） ，CPU 则执行内部程序存储器的指令。FLASH15曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 XTAL1： XTAL1 ： 振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2： XTAL2 ： 振荡器反相放大器的输出端。3.2 温湿度传感器 3.2.2 温湿度传感器 SHT11SHT11 是瑞士 Scnsirion 公司推出的一款数字温湿度传感器芯片。该芯片广泛应用于暖通空调、 汽车、消费电子、自动控制等领域。共主要特点如下：◆高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D 转换和加热器等功能集成到一个芯 片上；◆提供二线数字串行接口 SCK 和 DATA，接口简单，支持 CRC 传输校验，传输可靠性高；◆测量精度可编程调节，内置 A／D 转换器(分辨率为 8～12 位，可以通过对芯片内部寄存器 编程米选择)；◆测量精确度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的 露点计算功能；◆封装尺寸超小(7.62 mm×5.08mm×2.5 mm)，测量和通信结束后，自动转入低功耗模式；◆高可靠性，采用 CMOSens 工艺，测量时可将感测头完全浸于水中。2 SHT11 的引脚功能SHT11 温湿度传感器采用 SMD(LCC)表面贴片封装形式，接口非常简单，引脚名称及排列顺 序如图 1 所示。16山东交通学院毕业设计（论文）各引脚的功能如下：◇脚 1 和 4--信号地和电源，其工作电压范围是 2.4～5.5 V；◇脚 2 和脚 3--二线串行数字接口，其中 DA-TA 为数据线，SCK 为时钟线；◇脚 5～8--未连接。3 SHT11 的内部结构和工作原理温湿度传感器 SHT11 将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D 转换和加热器等功能集成到 一个芯片上，其内部结构如图 2 所示。该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材 料制成的温度敏感元件。这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱 信号放大器进行放大；然后进入一个 14 位的 A／D 转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信 号。SHT11 在出厂前，都会在恒湿或恒温环境巾进行校准，校准系数存储在校准寄存器中；在测量 过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号。此外，SHT11 内部还集成了一个加热元件，加热 元件接通后可以将 SHT11 的温度升高 5℃左右，同时功耗也会有所增加。此功能主要为了比较加热 前后的温度和湿度值，可以综合验证两个传感器元件的性能。在高湿(&95％RH)环境中，加热传感器 可预防传感器结露，同时缩短响应时间，提高精度。加热后 SHT11 温度升高、相对湿度降低，较加 热前，测量值会略有差异。17曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统微处理器是通过二线串行数字接口与 SHT11 进行通信的。 通信协议与通用的 I2C 总线协议是 不兼容的，因此需要用通用微处理器 I／O 口模拟该通信时序。微处理器对 SHT11 的控制是通过 5 个 5 位命令代码来实现的，命令代码的含义如表 1 所列。4 SHT11 应用设计 微处理器采用二线串行数字接口和温湿度传感器芯片 SHT11 进行通信， 所以硬件接门设计非 常简单；然而，通信协议是芯片厂家自己定义的，所以在软件设计中，需要用微处理器通用 I／O 口 模拟通信协议。4.1 硬件设计SHT11 通过二线数字串行接口来访问，所以硬件接口电路非常简单。需要注意的地方是： DATA 数据线需要外接上拉电阻，时钟线 SCK 用于微处理器和 SHT11 之间通信同步，由于接口包 含了完全静态逻辑，所以对 SCK 最低频率没有要求；当工作电压高于 4.5V 时，SCK 频率最高为 10 MHz，而当工作电压低于 4.5 V 时，SCK 最高频率则为 1 MHz。硬件连接如图 3 所示。4.2 软件设计图 5SHT11 湿度测试时序图18山东交通学院毕业设计（论文）SHT11 湿度测试时序如图 5 所示。其中，阴影部分为 SHT11 控制总线。主机发出启动命 令，随后发出一个后续 8 位命令码，该命令码包含 3 个地址位(芯片设定地址为 000)和 5 个命令位；发送完该命令码，将 DATA 总线设为输入状态等待 SHT11 的响应；SHT11 接 收到上述地址和命令码后， 在第 8 个时钟下降沿， DATA 下拉为低电平作为从机的 ACK； 将 在第 9 个时钟下降沿之后，从机释放 DATA(恢复高电平)总线；释放总线后，从机开始测 量当前湿度，测量结束后，再次将 DATA 总线拉为低电平；主机检测到 DATA 总线被拉低 后，得知湿度测量已经结束，给出 SCK 时钟信号；从机在第 8 个时钟下降沿，先输出高 字节数据；在第 9 个时钟下降沿，主机将 DATA 总线拉低作为 ACK 信号。然后释放总线 DATA；在随后 8 个 SCK 周期下降沿，从机发出低字节数据；接下来的 SCK 下降沿，主机 再次将 DATA 总线拉低作为接收数据的 ACK 信号；最后 8 个 SCK 下降沿从机发出 CRC 校 验数据，主机不予应答(NACK)则表示测量结束。 由于微处理器通过二线串行数字接口访问湿度传感器 SHT11，而访问协议是芯片生产商 白定义的，所以需要用通用 I／O 口模拟该通信协议。我们选用 Atmel 公司的微处理器 ATmega128。通过对 I／O 口寄存器的编程，该处理器的 I／O 口可以根据需要设置成输 入、输出、高阻等状态。这为模拟该通信协议提供了条件。在软件实现过程巾，通过宏 定义来实现 I／O 口状态的改变。3.2.3 3.2.3 光照传感器 TSL2561 TSL2561 1 TSL2561 简介TSL2561 是 TAOS 公司推出的一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置的光强度数字 转换芯片。该芯片可广泛应用于各类显示屏的监控，目的是在多变的光照条件下，使得 显示屏提供最好的显示亮度并尽可能降低电源功耗；还能够用于街道光照控制、安全照 明等众多场合。该芯片的主要特点如下：◇ 可编程配置许可的光强度上下阈值，当实际光照度超过该阈值时给出中 断信号； ◇ 数字输出符合标准的 SMBus(TSL2560)和 I2C(TSL2561)总线协议； ◇ 模拟增益和数字输出时间可编程控制； ◇ 1.25 mm×1.75 mm 超小封装，在低功耗模式下，功耗仅为 0.75 mW； ◇ 自动抑制 50 Hz/60 Hz 的光照波动。 2 TSL256x 的引脚功能19曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统TSL256x 有 2 种封装形式： 6LEAD CHIPSCALE 和 6LEAD TMB。封 装形式不同，相应的光照度计算公式也不同。图 1 为这两种封装形式的引 脚分布图。图 1 TSL256x 封装 各引脚的功能如下： 脚 1 和脚 3： 分别是电源引脚和信号地。其工作电压范围是 2.7～3.5V。 脚 2： 器件访问地址选择引脚。由于该引脚电平不同，该器件有 3 个不同 的访问地址。访问地址和电平的对应关系如表 1 所列。 表 1 器件访问地址和引脚 2 电平的对应关系脚 4 和脚 6： I2C 或 SMBus 总线的时钟信号线和数据线。 脚 5： 中断信号输出引脚。当光强度超过用户编程配置的上或下阈值时， 器件会输出一个中断信号。 3 TSL256x 的内部结构和工作原理 TSL256x 是第二代周围环境光强度传感器，其内部结构如图２所示。通 道 0 和通道 1 是两个光敏二极管，其中通道 0 对可见光和红外线都敏感， 而通道 1 仅对红外线敏感。积分式 A/D 转换器对流过光敏二极管的电流进20山东交通学院毕业设计（论文）行积分，并转换为数字量，在转换结束后将转换结果存入芯片内部通道 0 和通道 1 各自的寄存器中。当一个积分周期完成之后，积分式 A/D 转换器 将自动开始下一个积分转换过程。微控制器和 TSL2560 可通过标准的 SMBus( System Management Bus) V1.1 或 V2.0 实现，TSL2561 则可通 过 I2C 总线协议访问。对 TSL256x 的控制是通过对其内部的 16 个寄存器 的读写来实现的，其地址如表 2 所列。图 2 TSL256x 内部结构图 表 2 TSL256x 内部寄存器地址及作用4 TSL256x 应用设计21曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统TSL256x 的访问遵循标准的 SMBus 和 I2C 协议，这使得该芯片软件和 硬件设计变得很简单。这两种协议的读写时序虽然很类似，但仍存在不同 之处。下面仅以 TSL2561 芯片为例，说明 TSL256x 光强传感器的实际应 用。 4.1 硬件设计 TSL2561 能够通过 I2C 总线访问，所以硬件接口电路很简单。假如所选 用的微控制器带有 I2C 总线控制器，则将该总线的时钟线和数据线直接和 TSL2561 的 I2C 总线的 SCL 和 SDA 分别相连；假如微控制器内部没有上 拉电阻，则还需要再用 2 个上拉电阻接到总线上。假如微控制器不带 I2C 总线控制器，则将 TSL2561 的 I2C 总线的 SCL 和 SDA 和普通 I/O 口连接 即可；但编程时需要模拟 I2C 总线的时序来访问 TSL2561，INT 引脚接微 控制器的外部中断。硬件连接如图 3 所示。图 3 微控制器和 TSL2561 的硬件连接图 4.2 软件设计进行读写。 写数据时， 先发送器件地址， 微控制器能够通过 I2C 总线协议对 TSL2561 进行读写。写数据时， 先发送器件地址， 然后发送要写的数据。TSL2561 的写操作过程如下： 先发送一组器件地址；然后写命 然后发送要写的数据。 的写操作过程如下： 先发送一组器件地址； 令码， 00h～ 和写寄存器的方式，是以字节、 令码，命令码是指定接下来写寄存器的地址 00h～0fh 和写寄存器的方式，是以字节、 字或块（几个字）为单位进行写操作的；最后发送要写的数据， 字或块（几个字）为单位进行写操作的；最后发送要写的数据，根据前面命令码规定写 寄存器的方式，能够连续发送要写的数据， 寄存器的方式，能够连续发送要写的数据，内部写寄存器会自动加 1。对于 I2C 协议具 体的读写时序，能够参考相关资料，在此不再赘述。 的软件设计流程如图 体的读写时序，能够参考相关资料，在此不再赘述。TSL2561 的软件设计流程如图 4 所 示。22山东交通学院毕业设计（论文）图 4 软件设计流程电源用 LM7805 一块，10K 电阻一个，5 号 AA 电池 4 节构成+5V 稳压电源。 电路图如下：LM7805 简介： 用 lm78/lm79 系列三端稳压 IC 来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 IC 型号中的 lm78 或 lm79 后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如 lm7806 表示输出电压为正 6V，lm7909 表示输出电压为负 9V。因为三端固定集成稳压电路的使23曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统用方便，电子制作中经常采用。LM7805 内部结构图4 系统软件设计4.1 编程思路及流程图PTR2000 思路： 单片机开始需将无线数据传输模块 PTR2000 设置处于接受状态， 通过串口中断识别由 PC 用过无线信道传输来的指令，根据接受指令的内容采集数据并启动发送。发送前需将 PTR2000 模块设置为发射状态，且等待 5ms 才可发送，发送完毕后，向 PC 机端发送“发 送结束指令” ，并将 PTR2000 重设为接受状态，下图为系统软件设计流程图。24山东交通学院毕业设计（论文）基于单片机的 PTR2000 无线传输流程图 ORG 0000H AJMP START ORG 0200H START：SETB P1.0 SETB P1.1 MOV SP，#80H MOV SCON，#40H MOV TMOD，#20H MOV TL1，#OFDH MOV TH1，#OFDH MOV PCON，#00H SETB TR1 MOV MOV VIN： USER： DPH，#50H DPL，#00H MOV MOVE Rl，#LEN1 R1, #LEN2 RA，#LEN3 ；发送 VIN 码 ；开启定时器 1 ；指针指向数据块 ；PTR2000 的 Pin6 置 1 ；PTR2000 的 Pin7 置 1 ；设置数据指针的位置 ；串口工作方式 1 ；定时器工作方式 1 ；设定波特率 9600ACALL TXSUB ；发送用户名称 ACALL TXSUB COUNT： MOV ；发送用户水电气数据25曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统ACALL CLR CLR ORG PUSH CLR TXDD： MOVC MOV JNB CLR INC DJNT POP POP RET ()RG DVIN： IEN1 USER： LEN2 LEN3TXSUB Pl.0 Pl.l 0400H ACC ；清 Tl A ；保护 ACC ；保护 PSW PSW Tl CLR SUBF，A Tl，$ Tl DPTR RI，TXDD PSW ACC 0500H DB‘’ DATA10 DB‘ABDEFG’ DATA 7 DATA 12 ；取下一个数 ；数据为发送完，继续 ；弹出 PSW ；弹出 ACC ；将 PTR2000 置接收状态 ；将 PTR2000 置待机状态TXSUB： PUSHA， @A+DPTR ；从数据块中取数 ；从串口发送 ；等待发送完；数据块DCOUNT：DB‘00’SHT11 思路：微处理器和温湿度传感器通信采用串行二线接口 SCK 和 DATA，其中 SCK 为时钟线， DATA 为数据线。该二线串行通信协议和 I2C 协议是不兼容的。在程序开始，微处理器需 要用一组&启动传输&时序表示数据传输的启动，如图 4 所示。当 SCK 时钟为高电平时， DATA 翻转为低电平；紧接着 SCK 变为低电平，随后又变为高电平；在 SCK 时钟为高电平 时，DATA 再次翻转为高电平。 开始SHT11 初始化 启动 SHT1126山东交通学院毕业设计（论文）等待上位机发送指令测温湿温湿度计算计算结果发送到上位机 #ifndef __SHT11_H__ #define __SHT11_H__ /************************* SHT11 相关命令 **************************/ #define TEM_TEST #define HUM_TEST #define REG_READ #define REG_WRITE #define FUNCTION_SET SHT11 端口定义 ***************************/ sbit SHT11_DATA=P2^0; sbit SHT11_SCK=P2^2; uchar flag_tempeture=0; uchar flag_humidity=0; //显示温度位置的标志 //显示湿度位置的标志 0x03//温度检测命令 0x05//湿度检测命令 0x07//读寄存器 0x06//写寄存器 0x01//设置 SHT11 的工作精度为 8 位/湿度 12 位温度复位/**************************uchar code str1[]={ 0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00};//温度图标 uchar code str6_sht11[]=&%RH &; uchar code str4_sht11[]=&humi=&; uchar code str2_sht11[]=&temp=&; uchar code str7_sht11[]=& &;//清除没不要的显示 /*************************** 函数名称:Delay() 函数功能:SHT11 内部延时 ****************************/27曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统void Delay() { ; ; } /*************************** 函数名称:Delay_Ms() 函数功能:SHT11 检测等待延时 函数说明:11ms/55ms/210ms 分别对应 8 位/12 位/14 位 测量结果 对应的形参为 N 则延时 Nms ****************************/ void Delay_Ms(uint ms) { uint i,j; for(i=i&0;i--) for(j=112;j&0;j--); } /************************** 函数功能:SHT11 启动时序 ***************************/ void SHT11_Start() { SHT11_SCK=1; SHT11_DATA=1; Delay(); SHT11_DATA=0; Delay(); SHT11_SCK=0; Delay(); SHT11_SCK=1; Delay(); SHT11_DATA=1; } /****************************** 函数名称：SHT11_Sendbyte(uchar dat) 函数功能: 向 SHT11 发送 8bite 数据 ******************************/28山东交通学院毕业设计（论文）void SHT11_Sendbyte(uchar dat) { SHT11_SCK=0; Delay(); for(i=0;i&8;i++) { if(dat&0x80) { SHT11_DATA=1; Delay(); } else { SHT11_DATA=0; Delay(); } dat=dat&&1; SHT11_SCK=1; Delay(); SHT11_SCK=0; } } /********************************* 函数名称 SHT11_Answer()： 函数功能:检测 SHT11 的响应信号(在第九个时钟周期) ***********************************/ void SHT11_Answer() { SHT11_SCK=1; Delay(); while(SHT11_DATA==1); SHT11_SCK=0; SHT11_DATA=1; } /************************************ 函数名称：SHT11_Test_Finish() 函数功能:检测 SHT11 温湿度检测是否完毕 *************************************/29曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统void SHT11_Test_Finish() { while(SHT11_DATA==1); } /************************************ 函数名称：SHT11_Receivebyte() 函数功能:从 SHT11 接收 8bite 数据 *************************************/ uchar SHT11_Receivebyte() { SHT11_SCK=0; Delay(); for(i=0;i&8;i++) { SHT11_SCK=1; Delay(); dat=dat&&1; if(SHT11_DATA) { dat=dat|0x01; Delay(); } else { dat=dat&0 Delay(); } SHT11_SCK=0; Delay(); } SHT11_DATA=1; //释放数据总线 return(dat); } /*********************************** 函数名称：MCU_Answer() 函数功能:单片机向 SHT11 发送应答信号30山东交通学院毕业设计（论文）*************************************/ void MCU_Answer() { SHT11_SCK=0; Delay(); SHT11_DATA=0; Delay(); SHT11_SCK=1; Delay(); SHT11_SCK=0; Delay(); SHT11_DATA=1; //释放数据总线 这条指令非常重要 不加的话导致单片机 不能读取低 8 位 } /*********************************** 函数名称:SHT11_End() 当接收两个 8byte 数据后部接收 CRC 校验码 ************************************/ void SHT11_End() { SHT11_DATA=1; SHT11_SCK=1; Delay(); SHT11_SCK=0; Delay(); } /************************************* 函数名称：void SHT11_Write_Register(uchar command ,uchar dat) 函数说明：向 SHT11 的状态寄存器设置功能 command 为 REG_WRITE 0x06 写寄存器 dat 为 设置 SHT11 的功能 可以设置检测的数据位数 ***************************************/ void SHT11_Write_Register(uchar command ,uchar dat) { SHT11_Start(); SHT11_Sendbyte(command); SHT11_Answer();31曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统SHT11_Sendbyte(dat); SHT11_Answer(); }/*************************************** 函数名称：uchar SHT11_Read_Register(uchar command) 函数说明：command 为 REG_READ 0x07//读寄存器 返回值为状态寄存器的值 位 6 显示当前检测完一次数据后电源供电情况 当位 6 为 0 时表明 VDD&2.47V 当位 6 为 1 时表明 VDD&2.47V 即 电量不足 位 0 表明当前的测量分辨率 当位 0 为 1 时表明测量精度：8 位/湿度 12 位温度 当位 0 为 0 时表明测量精度：12 位湿度 14 位温度 默认为 0 *******************************************/ uchar SHT11_Read_Register(uchar command) { SHT11_Start(); SHT11_Sendbyte(command); SHT11_Answer(); dat=SHT11_Receivebyte(); SHT11_End(); return(dat); }/*************************************** 函数名称:SHT11_Measure(uchar command,uint time); 函数功能:设置 SHT11 检测功能,并返回相应的检测结果 函数说明:command 形参用于设定温度检测还是湿度检测, time 形参用于设定检测过程中的等待时间，以确定检测结果的位数 11ms/55ms/210ms 分别对应 8 位/12 位/14 位 ****************************************/ uint SHT11_Measure(uchar command,uchar time) {32山东交通学院毕业设计（论文）uint dat=0; uchar data_high,data_ SHT11_Start(); SHT11_Sendbyte(command); SHT11_Answer(); Delay_Ms(time); SHT11_Test_Finish(); data_high=SHT11_Receivebyte(); MCU_Answer(); data_low=SHT11_Receivebyte(); SHT11_End(); dat=(dat|data_high); dat=(dat&&8)|data_ return(dat); } /**************************************** 函数名称:Convert_Tempeture(uint dat); 函数功能:将检测到的数据转化为相应的温度数据 函数说明:温度转换公式--T=d1+d2*SOt 公式中的参数 d1=-40,d2=0.01 适用于 14 位测量精度 *****************************************/ float SHT11_Convert_Tempeture14bit(uint dat) { float tempeture1; tempeture1=-40+0.01* if(tempeture1&100.0) { flag_tempeture=1; } else if(tempeture1&0.0) { flag_tempeture=1; } else { flag_tempeture=0; } return(tempeture1); }33曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统/***************************************** 函数名称:SHT11_Convert_Humidity(uint dat,float temp) 函数功能:将检测到的数据转化为相应的湿度数据 函数说明:相对湿度转换公式-----RHline=C1+C2*SOrh+C3*SOrh*SOrh(检测数据的 线性化 SOrh 为单片机接收到的数据) -----RHtrue=(tempeture-25)*(t1+t2*SOrh)+RHline 公式中的参数:C1=-4,C2=0,.=0.01,t2=0.00008 适用于 12 位测量精度 ******************************************/ float SHT11_Convert_Humidity12bit(uint dat,float temp) { float RHline,RH RHline=-4+0.0405*dat-0.0000028*dat* RHtrue=(temp-25)*(0.01+0.00008*dat)+RH if(RHtrue&10.0) { flag_humidity=1; } else { flag_humidity=0; } return(RHtrue); }/**************************************** 函数名称:Convert_Tempeture12bit(uint dat); 函数功能:将检测到的数据转化为相应的温度数据 函数说明:温度转换公式--T=d1+d2*SOt 公式中的参数 d1=-40,d2=0.04 适用于 12 位测量精度 float SHT11_Convert_Tempeture12bit(uint dat) { float tempeture1; tempeture1=-40+0.04*34山东交通学院毕业设计（论文）if(tempeture1&100.0) { flag_tempeture=1; } else { flag_tempeture=0; } return(tempeture1); } *****************************************/ /***************************************** 函数名称:SHT11_Convert_Humidity8bit(uint dat,float temp) 函数功能:将检测到的数据转化为相应的湿度数据 函数说明:相对湿度转换公式-----RHline=C1+C2*SOrh+C3*SOrh*SOrh(检测数据的 线性化 SOrh 为单片机接收到的数据) -----RHtrue=(tempeture-25)*(t1+t2*SOrh)+RHline 公式中的参数:C1=-4,C2=0,648,C3=-0.0.01,t2=0.00128 适用于 12 位测量精度 float SHT11_Convert_Humidity8bit(uint dat,float temp) { float RHline,RH RHline=-4+0.648*dat-0.00072*dat* RHtrue=(temp-25)*(0.01+0.00128*dat)+RH if(RHtrue&10.0) { flag_humidity=1; } else { flag_humidity=0; } return(RHtrue); } ******************************************/ #endif35曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统TSL2561 思路：微控制器能够通过 I2C 总线协议对 TSL2561 进行读写。写数据时，先 发送器件地址，然后发送要写的数据。TSL2561 的写操作过程如下： 先发 送一组器件地址；然后写命令码，命令码是指定接下来写寄存器的地址 00h～0fh 和写寄存器的方式，是以字节、字或块（几个字）为单位进行写 操作的；最后发送要写的数据，根据前面命令码规定写寄存器的方式，能 够连续发送要写的数据，内部写寄存器会自动加 1。unsigned char TSL2561_write_byte( unsigned char addr, unsigned char c) { unsigned char status=0; status=twi_start();//开始 status=twi_writebyte(TSL2561_ADDR|TSL2561_WR);//写 TSL2561 地址 status=twi_writebyte(0x80|addr);//写命令 status=twi_writebyte(c);//写数据 twi_stop( );//停止 delay_ms(10);//延时 10 ms36山东交通学院毕业设计（论文）return 0; } unsigned char TSL2561_read_byte( unsigned char addr, unsigned char *c) { unsigned char status=0; status= twi_start( );//开始 status=twi_writebyte(TSL2561_ADDR|TSL2561_WR);//写 TSL2561 地址 status=twi_writebyte(0x80|addr);//写命令 status=twi_start( );//重新开始 status=twi_writebyte(TSL2561_ADDR|TSL2561_RD);//写 TSL2561 地址 status=twi_readbyte(c,TW_NACK);//写数据 twi_stop( ); delay_ms(10); return 0; }37曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统结 论无线传感器网络在环境监测、生态监控等领域应用日益广泛，尤其是在艰苦或恶劣 环境条件下，具有传统监测技术不可比拟的优势。本设计将基于 ZigBee 的无线传器网 络技术应用于精准农业环境测控，利用无线传感器网络对农作物现场信息进行采集，设 计了簇状的无线传器监测网络组网方案，完成了传感器节点硬件设计和软件设计。这种 无线测控的方式相对于传统农业来说，其优点在于网络组建简单，一次性构建成本低， 扩展性强，灵活性大，能有效地改善现有的农业生产管理模式，并极大地提高农业生产 效力。致 谢在贺桂芳导师的悉心指导下，我顺利完成了本毕业设计，在毕业设计的过程中，贺 老师的认真指导使我少走了很多弯路，解决了我在毕业设计当中遇到的很多困难和问38山东交通学院毕业设计（论文）题，对我的论文提出了很多的改进意见。在此，我首先向贺老师致以深深的敬意和衷心 的感谢！ 同时，感谢其他在我论文完成过程中帮助我和指导我的老师、同学，以及大学四年 来在学习、生活中给我帮助的老师和同学们。 最后，感谢养育我的父母，是他们给予了我物质上的支持和精神上的关怀。参考文献[1] 宋文.无线传感器网络技术与应用，):5-7 [2] Endress+Hauser.Nivosonic/Prosonic.. [3] 华邦 AT89S52 的单片机资料[EB/OL].,2006 [4]STR-15 型微功率无线数传模块技术手册[EB/OL].,2006.39曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统[5] 贾伯年，俞朴.传感器技术.南京：东南大学出版社，2000. [6] 何希才.传感器及其应用电路.北京：电子工业出版社，2001 [7] 徐仁贵,廖哲智.单片微型计算机应用技术.北京:机械工业出版社,2001. [8]Jack Blitg and GeoffSimpson.Ultrasonic Chapman&Hall, 1996 Methods of Nondestructive Testing.附录 A 硬件电路图附图 1：下位机系统电路图40山东交通学院毕业设计（论文）+5V 1 +5V 1 2 3 4 NC NC NC NC SHT11 GND GND +5V 10uF VCC CS DI DO PWR TXEN 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 P1.0/T2 VCC P1.1/T2EX P0.0/AD0 P1.2 P0.1/AD1 P1.3 P0.2/AD2 P1.4 P0.3/AD3 P1.5/MOSI P0.4/AD4 P1.6/MISO P0.5/AD5 P1.7/SCK P0.6/AD6 RST P0.7/AD7 P3.0/RXD EA/VPP P3.1/TXD ALE/PROG P3.2/INT0 PSEN P3.3/INT1 P2.7/A15 P3.4/T0 P2.6/A14 P3.5/T1 P2.5/A13 P3.6/WR P2.4/A12 P3.7/RD P2.3/A11 XTAL2 P2.2/A10 XTAL1 P2.1/A9 GND P2.0/A8 AT89S52 GND 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 VDD SDA ADSEL INT GND TSLK GND +5V SCL 2K 6 5 4 2K VCC SDA SCK GND 5 6 7 8 GND VI GND VO 2+6V10K7GND PTR2000GND+5V 10uF 22pF 10K SW-PB GND GND 211M 122pF附图 2：上位机系统电路图413LM7805曹大伟：基于无线传感器网络的环境监测系统+5V 1 VI GND VO 2+6V10KGND3LM7805GND +5V +5V 0.1uF +5V 0.1uF 0.1uF 5 6 VCC CS DI DO PWR TXEN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 GND GND GND 1 2 3 4 C1+ C1C2+ C2T1IN T2IN R1OUT R2OUT GND MAX232 VDD VCC 0.1uF 16 15 1 6 2 7 3 8 4 9 5 0.1uF PCT1OUT T2OUT R1IN R2IN VEE14 13 12 11 107 10uFGND PTR2000附录 B 程序42
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