摘要：选用STM32F10X系列的芯片为主芯片、SH79F32为辅芯片，温度传感器DS18B20做收集东西，PTR8000无线模块做通讯东西，完结无线传感器网络功用。经过Altium Designer Release 10进行原理图规划及PCB板的制造，并制造电路板、焊接电路板，之后运用Keil软件规划程序，完结不同单片机之间的无线传感器网络通讯，并完结了无线通讯渠道的规划与制造。
导言
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)是由散布在监测区域内的很多的传感器节点，经过无线通讯的方法构成的多跳自组织网络，能够组成区域内的无线传感器网络，广泛使用于环境监测，如温度、湿度、压力、短间隔无线通讯等。
无线传感器网络，其主题是低成本、低功耗、多功用的集成化传感器网络。这些传感器具有无线通讯、数据收集和处理、协同协作的功用。无线传感器网络能够经过各类集成化的传感器协作地实时监测、感知和收集各种环境或监测目标的信息，经过嵌入式体系对信息进行处理，并经过随机自组织无线通讯网络以多跳中继方法将所感知信息传送到用户终端，运用户彻底把握监测区域的状况并作出反应。
1 无线传感器网络通讯渠道体系的规划
无线传感器网络通讯渠道体系由主机和从机组成，如图1、2所示。从机的处理器为SH79F32单片机，外挂128×64液晶显现模块、nRF905无线模块、数字温度传感器DS18B20等。主机的处理器为芯片STM32F103R8T6，是依据ARM的32位微操控器俗称单片机，外挂LCM045段式液晶显现模块、nRF905无线模块等。
1.1 处理器
主机和从机别离选用两种芯片，别离是STM32F103R8T6和SH79F32。STM32F103R8T6是依据ARM核的32位微操控器的增强型单片机，64引脚，闪存存储器容量为64 KB，最终一位“6”阐明此款芯片的工业级温度规模是-40～85℃。中颖单片机SH79F32作为从机主芯片(单片机)。 SH79F3是一颗整合了低功耗时钟和存储周期的高速8051可兼容单片机。在相同的振动频率下，较之传统的8051芯片，它有着运转更快速的特性。
为了到达高可靠性和低功耗，SH79F32内建PLL时钟、SLP(Super Low Power)LCD驱动器、看门狗定时器、低电压复位功用、低电压检测功用。此外SH79F32还供给了低功耗省电方式。
1.2 LCM045显现模块
规划需要将无线通讯中传递的数据显现出来以便于终端进行数据收集和处理，并运用这些数据对监控区域进行调控，本规划选用北京青云立异科技出产的LCM045段式液晶显现模块产品。
1.3 128×64显现屏
节点显现选用KS0108操控器系列的128×64点阵液晶显现模块。它的特性有：作业电压为+5 V±10%，可自带驱动LCD所需的负电压;全屏幕点阵，点阵数为128(列)×64(行)，可显现8×4个(16×16点阵)汉字，也可完结图形、字符的显现，不带字库;与CPU接口选用5条位操控总线和8位并行数据总线输入/输出，适配M6800系列时序;内部有显现数据锁存器;具有简略的操作指令，如显现开关设置，显现起始行设置，地址指针设置和数据读/写等指令。
1.4 温度传感器
温度传感器选用Maxim公司出产的DS18B20，其能够供给9位温度读数，指示器材的温度。DS18B20有两种供电方法，能够运用寄生电源供电，也能够运用外部电源供电。假如运用寄生电源，不必外部电源，则当总线为高时由DQ端供给电源，一起向内部电容充电，以求在总线拉低时为DS18B20供给电量。上电后，DS18B20进入闲暇状况，要发动温度丈量和模仿到数字的转化，处理器须向其宣布Convert T[44h]的指令。转化完结后，DS18B20回到闲暇状况。温度数据是以带符号位的16位补码方式存储在温度寄存器中。
2 无线传感通讯渠道硬件规划
本规划主机选用STM32F103R8T6单片机。
2.1 依据STM32芯片的主机通讯单元
PTR8000无线通讯模块的中心是nRF905芯片，该芯片作业在433/868/915 MHz的ISM频段。nRF905的RF作业频率由装备寄存器中的CH_NO和HFREQ_PLL设置。在本次规划中写装备寄存器榜首字节设置作业频率为433.0 MHz。装备各字节寄存器内容为write_nrf(0x0c)，即不重发数据、正常方式、+10 dBm输出功率、433 MHz频段;write_nrf(0x44)，即4字节TX地址宽度、4字节RX地址宽度;write_nrf(0x20)，即32字节RX有用数据宽度;write_nrf(0x20)，即32字节TX有用数据宽度;write nrf(‘s’)，RX地址第0字节;write_nrf(‘l’)，RX地址第1字节;write_nrf(‘a’)，RX地址第2字节;write_nrf(‘l’)，RX地址第3字节;write nrf(0x5b)，8位CRC校验位、答应、晶体16 MHz、没有外部时钟。无线通讯模块PTR8000电路如图3所示。
2.2 依据STM32主机的显现单元
LCM045液晶模块无论是写指令仍是读/写数据都是依据其自身的格局和时序完结的，它有三种时序，别离是读数据RAM时序、写指令/数据时序和接连写数据时序。对应的三种格局，即读数据格局、写指令格局和写数据格局。
2.3 依据SH79F32节点电源单元
电源单元作业原理：首要外部220 V规范电压经变压器转化为12 V沟通电压，12 V沟通点在经过由二极管组成的桥式全波整流电路后变为12 V直流电压，然后12 V的直流经LM7805芯片转化为单片机可用的+5 V电压，再经过LM117T电压芯片转化输出安稳的+3.3 V作业电压，+3.3 V电压为无线模块供电，+5 V电压为单片机和其他模块电路供电，其间各个电容起到滤波的效果。
2.4 依据SH79F32节点处理单元
如图4所示，为SH79F32单片机的接口电路，所选取的晶振频率为6 MHz，图中J4为向芯片烧入程序的接口，经过向TCK、TMS、TDO、TDI四个引脚灌入特定的序列进入烧写方式。P0口的8条数据线接液晶模块的数据口，P1.2～P1.7接液晶模块的操控口，P4口、P2.6、P2.7、P3.7和无线模块接口相连，P3.0与P3.1引出的两条线归于串口通讯线，经过MAX202电压转化芯片，直接与PC机进行通讯。操控DS18B20测温只需要一条数据线即可，本规划由P3.3口操控温度收集并读取温度值。
3 无线通讯软件规划
nRF905有两个激活(收发)方式和两种省电方式，nRF905方式决定于trx_ce、tx_en和pwp_up的设置。典型的ShockBurstTM TX的流程图如图5所示，当使用单片机的长途节点的数据、接纳节点地址(TX地址)和有用载荷数据(TX载荷)送入nRF905经过SPI接口。然后单片机置trx_ce和tx_en高，这激活了nRF905 ShockBurst TM传输。然后接纳机自动开机，数据包完结(CRC核算)和传达(100 kbps，GFSK，曼彻斯特编码)，DR设置为高，传输完结。
典型的ShockBurstTM RX接纳流程图见图6。首要，ShockBurstTM RX是经过设置高和低trx_ce、tx_en完结的。当nRF905的检测到载波，载波检测(CD)引脚设置高。当一个有用的地址收到，地址匹配(AM)引脚设置高。当一个有用的数据包现已收到(正确CRC发现)，数据预备(DR)引脚设置高。当nRF905的数据预备(DR)和地址匹配(AM)低了。该芯片是现在预备进入单片机TX或RX，掉电方式。
4 功用测验
测验成果如图7所示，图中左面是主机电路，显现被测温度为30.7℃;图中右边为节点(从机)电路，其显现屏为128×64液晶屏，其上显现第1行字样temperature;第2行字样030.7;第3行字样为“TX：0041”(即节点发送第41次)。节点的温度由DS18B20拾取，显现在节点机的液晶屏上，一起，由在从机上的无线模块以无线信号宣布去。
主机上的无线模块接纳信号，并把温度值也显现在主机屏上。经测验，主从机之间的间隔到达500 m时，温度传感、通讯成功。
结语
本文经过主机和传感器节点硬件的规划以及软件体系的布置，规划电路，焊接电路，编程，调试等，用两种不同单片机别离作为主从机的处理器，外挂无线通讯模块PTR8000、数字温度传感器DS18820，完结了温度传感器体系渠道的功用，通讯间隔能够到达500m。
