资源描述
河北工业大学城市学院2013届本科毕业论文
河北工业大学城市学院
毕 业 论 文
作 者： 王佳兴 学 号： 098238
系： 信息工程
专 业： 通信工程
题 目： 基于无线传感器网络的环境参数
检测系统设计
指导者： 苏彦莽 讲师
(姓 名) (专业技术职务)
评阅者：
(姓 名) (专业技术职务)
年 月 日
毕业设计（论文）中文摘要
基于无线传感器网络的环境参数检测系统设计
摘要：
本文采用节能的无线收发器IP-Link1000，IEEE802.15.4标准。首先研究了远程信息收集以及综合传输技术，已经开发出了无线传感器网络路由协议与路由功能和子节点，并具有如下研究的主要节点（Sink Node）通过互联网接收数据的功能，也是PC使用的应用程序对应的节点，可以得到的数据主节点，在其中，由C8051F340芯片驱动的子节点可能会收到在IP-Link1000。集成网卡首席节点通过调度数据已经成功地安装了相应的软件与PC沟通，达到了设计目标。
关键词： 无线传感器网络 C8051F340 路由协议 环境监测
毕业设计（论文）外文摘要
Title Design Of Environmental Monitoring System Based On
WSN Technology
Abstract
The thesis adopts low power consumption wireless transceiver IP-Link1000 which follows IEEE802.15.4 standard.It has studied the wireless data collecting and the integrative transmission technology,has developed the child-node of WSN with the routing function and the routing protocol,and has researched the chief node(Sink Node)with the function of receiving data by Internet and also the PC application used to correspond with Sink Node that can get data from chief node.Among them,the child-node driven by the C8051F340 chip may receive and dispatch data through the IP-Link1000 accurately.The chief node Integrated with the net card has communicated with the PC installed the corresponding software successfully and achieved the design goal.
Keywords： WSN C8051F340 Routing Protocol Environmental Monitoring
目 录
1 绪论………………………………………………………………………………… 1
1.1 引言……………………………………………………………………………… 1
1.2 国内外发展概况及前景展望…………………………………………………… 1
1.3 课题研究的目的及意义………………………………………………………… 2
1.4 课题要研究的内容及要完成的任务…………………………………………… 3
1.5 系统整体方案设计……………………………………………………………… 4
2 系统硬件设计……………………………………………………………………… 5
2.1 基于C8051F340的各节点核心模块 ………………………………………… 5
2.2 ZigBee收发模块……………………………………………………………… 8
2.3 无线模块IP-Link1000………………………………………………………… 9
2.4 子节点硬件结构图…………………………………………………………… 12
2.5 主节点设计概述……………………………………………………………… 12
2.6 主节点硬件结构图…………………………………………………………… 13
2.7 温湿度传感器控制电路硬件设计…………………………………………… 13
2.8 电源电路……………………………………………………………………… 14
2.9 MAX813看门狗电路…………………………………………………………… 15
2.10 DAC108S085…………………………………………………………………… 18
3 系统软件设计…………………………………………………………………… 21
3.1 无线模块IP-Link1000……………………………………………………… 21
3.2 温湿度传感器控制电路软件设计…………………………………………… 24
4 网络路由………………………………………………………………………… 25
4.1 无线传感器网的络路由协议简介…………………………………………… 25
4.2 网络拓扑结构………………………………………………………………… 26
4.3 路由实现方法………………………………………………………………… 26
5 系统调试………………………………………………………………………… 27
5.1 调试准备……………………………………………………………………… 27
5.2 地址配置……………………………………………………………………… 29
5.3 收发程序……………………………………………………………………… 29
5.4 通信协议……………………………………………………………………… 33
5.5 调试结果……………………………………………………………………… 33
结论……………………………………………………………………………………34
参考文献……………………………………………………………………………… 35
致谢……………………………………………………………………………………37
附录A 硬件电路原理图…………………………………………………………… 38
附录B 硬件电路实物图 ………………………………………………………… 39
1 绪论
1．1 引言
本文主要研究选择WSN来实现无线通信，来完成基于上位机的远程无线方式去监测环境的参数。本章首先介绍了无线传感器网络的国内外发展概况，随后对本课题研究的意义进行了说明，接下来简明的阐述了课题研究的主要内容及要完成的任务。
1．2 国内外发展概况及前景展望[3]
我国现有的环境指标有400余项，包含了水质、大气、土壤、辐射、噪声、农药和固体废物等领域。已开展了预报监测日报、 环境质量的监测、 环境质量监测周报等。需监测污染因子有百余种[1][2][3]。
环境检测以及其仪器发展趋势：
1、目前人工采样与实验室的分析为主，转向智能化、自动化、网络化的监测方向发展；
2、从劳动密集型到技术密集型方向发展；
3、从较窄的领域监测到全方位的领域监测发展；
4、从单纯的地面环境的监测到和遥感环境的监测互相结合方向发展；
5、环境监测的仪器将要向质量高、多功能、集成化、自动化、系统化与智能化方面发展；
6、环境监测的仪器向生物、化学、物理、光学、电子等技术的综合应用高技术领域方向发展。
无线传感器网络的发展现状：
野外复杂环境的监测中存在布线困难，维护难度高的问题，于是使用了无线的形式进行了监测点之间数据的传输，无线传感器网络就产生了。
无线传感器网络[3][4] （WSN— Wire Less Sensor Networks）由称为“微尘（mote）”的智能PC所构成，微型的计算机具无线网络的功能独立功耗低的微处理器。若干“微尘”能经无线功能合成网络，实现彼此的通信并交换之间的各种信息。无线传感器网络的节点之典型结构图1-1。节点的组成有四个部分：（1）运算部分是微处理器所构成；（2）通信部分：无线的收发电路；（3）检测部分由一个或若干传感器所构成；（4）电源部分：供电的电池。
图 1-1 无线传感器网络节点结构
无线传感器网络的特点[5][6]：
低功耗；
计算的能力与存储的容量有限；
通信的能力有限；
传感器的数量大、范围分布广；
以数据当作中心；
数据率低；
复杂度低、生产成本低、运营成本低。因为无线传感器网络的这些特点，它己经被广泛应用于各个环境监测系统。
1．3 课题研究的目的及意义[3][30]
随着半导体技术、计算机技术、通讯技术等信息技术的飞速发展和现在高科技的进步，人们的生活水平有了很大的提高，人们对于环境要求亦愈来愈高，环境的问题已经开始取得了社会的重视。目前，开发合适中国国情、价格足够低的远程的监测系统是环境监测发展的一个重要方向，然而环境的监测系统非常重要的一点是怎样取得环境参数，没缺乏环境参数就不能进行随后的分析和决策等工作。
自20世纪70年代的时候传感器网络概念的出现起，无线传感器网络（WSN）已然是传感器网络的第四代，无线传感器网络为当前国际上非常受关注的并涉及多学科的高度交叉、知识高度集成的非常前沿的热点研究的领域。它包含了传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等，能够经各类集成的微型的传感器互相协作实时监测并感知采集各种的环境或者监测对象信息，此信息经无线方式发送，并用自组多跳网络的方式传送至用户终端，能在任何时间和地点向人们供给所需的信息。繁荣的前景卷起了人们对WSN研究的热潮。
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斗医每年新增100～150万公顷的速度发展。指引温室用户因作物要求去调节环境因子来提高作物的产量与品质，此为温室环境因子调控决策支持系统的主要方向和目标。但是，现在的温室测控系统多数选择有线方式布网、人工方式测量，致使现场的安装困难，工作效率低，测量的精度较差，这不仅大大增加了电气工程施工的费用，同时也致使施肥等工作困难；除此之外，系统中个个监控点无自组织的功能和自愈的能力，维护的工作量大，亦妨碍系统的升级。所以，想要实现温室作物的高产、优质和高效，开发研制新型的温室环境测控系统是非常必要的。
无线传感器网络技术为现代的传感器技术、通信技术、微电子技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等多个技术的综合。将无线传感器网络技术引用至温室大棚的生产中，农业有可能渐渐的由以人力为中心、依赖孤立生产模式改以信息与软件作为中心生产模式。达成温室信息的采集的自动部署和智能控制还有自组织的传输和大幅提高的单位面积劳动的生产率与资源的产出率，从而改善温室和其他设施工作的环境与工作的条件，来提高工作的效率、农民身体的健康、农民生活的质量，有助于“三农”的问题解决，对于实现温室的作物生产可持续的发展有重要的意义。
1．4 课题研究的内容及要完成的任务
本文以“基于无线传感器网络的环境参数检测系统设计”为研究内容，利用WSN、以单片机为核心搭建系统各节点硬件电路，实现上位机与终端节点的无线收发功能，添加终端节点控制电路，最终实现系统的功能。
本课题主要完成的基本任务是：第一，了解环境参数检测与WSN技术，完成基于无线传感器网络的环境参数检测系统的硬件设计；第二，编写主控及节点控制和通信程序，完成系统的软件设计；第三连接各终端节点传感器及控制装置，完成系统设计。
1．5 系统整体方案设计
IEEE802.3
IEEE802.3
ZigBee
ZigBee
ZigBee
ZigBee
ZigBee
ZigBee
node
node
node
node
node
node
route
node
route
node
Sink
node
route
node
route
node
ZigBee
ZigBee
ZigBee
ZigBee
internet
PC
图 1-2 系统结构图
图1-2为本设计的系统结构图。由图可知，无线传感器网络中的检测节点（子节点为图中的node和route node，子节点的结构图如图2-5）把检测的数据经ZigBee模块IP-Link1000或直接或经其他节点（route node）转发的方式来发送给主节点（Sink node），主节点不单集成无线模块，还集成网卡协议芯片，使主节点有因特网的功能，能把所接收的数据传送到Internet，安装了接收软件的上位机能接收到这部分数据。
本设计有四大部分：子节点、子节点之间的组织方式、主节点、上位机软件。
2 系统硬件设计
2．1 基于C8051F340的各节点核心模块[5][31]
MCU（Micro Control Unit微控制单元）模块是主控制节点和终端节点的核心部分，无线发射模块和串行通信的驱动都要由MCU来完成，此外MCU还承担着对收发的数据进行处理的任务，因此MCU 的选择关系到系统的性能。
C8051F340器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU。
*高速、流水线结构的8051兼容的微控制器内核（达48MIPS）
*全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）
*通用串行总线（USB）功能控制器，有8个灵活的端点管道，集成收发器和1K FIFO RAM
*电源稳压器
*真正10位200 ksps的单端/差分ADC，带模拟多路器
*片内电压基准和温度传感器
*片内电压比较器（两个）
*精确校准的12MHz内部振荡器和4倍时钟乘法器
*多达64KB的片内FLASH存储器
*多达4352字节片内RAM（256+4KB）
*硬件实现的SMBus/ I2C、增强型UART（最多两个）和增强型SPI串行接口
*4个通用的16位定时器
*具有5个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列（PCA）
*片内上电复位、VDD监视器和时钟丢失检测器
*多达40个端口I/O（容许5V输入）
具有片内的上电复位、电压的调整器、VDD的监视器、看门狗的定时器与时钟振荡器C8051F340/1/2/3/4/5/6/7器件可独立进行工作。FLASH存储器还有系统的重新编程的能力，能用在非易失性数据的存储，并且允许现场进行更新的8051固件。用户软件可对外设有完全控制，能断掉任何或者所有外设来节省功耗。
片内Silicon Labs二线（C2）开发接口可允许使用装在最后应用系统的产品——MCU来进行全速的非侵入式（节省片内的资源）的系统调试。修改存储器、寄存器和调试逻辑的支持观察，单步、运行停机、支持断点和命令。当使用C2去调试时，全部的模拟与数字外设可全功能的运行。2个C2接口引脚可以和用户功能达到共享，使得在系统的调试功能时不占封装的引脚。
每种器件都可在工业温度的范围（-45℃到+85℃）内用2.7V-5.25V的电压下工作。电源的电压大于3.6V时，必须用内部的稳压器。USB通信时，电源电压的最小值是3.0V。端口I/O和/RST引脚容许5V的输入信号电压。C8051F340/1/2/3/4/5/6/7采用48脚TQFP封装或32脚LQFP封装。
图 2-1 C8051F340原理框图
引脚名称
引脚号
引脚类型
说明
48脚
32脚
VDD
10
6
电源输入
电源输出
2.7V - 3.6V电源电压输入
3.3V稳压器输出。
GND
7
3
地。
/RST
C2CK
13
9
数字I/O
数字I/O
器件复位。内部的上电复位、VDD监视器漏极开路的输出。1个外部源能经把该脚驱动是低电平（至少15us）来启动1次系统的复位。
C2调试接口时钟的信号。
C2D
14
-
C2调试的接口双向的数据的信号。
P3.0
C2D
-
10
数字I/O
数字I/O
端口
C2调试接口双向数据的信号。
REGIN
11
7
电源输入
稳压器5V输入。此引脚为片内的稳压器输入。
VBUS
12
8
数字输入
VBUS的检测输入。此引脚应该被连接到USB网络的VBUS信号。此引脚上的5V信号指示此有USB的连接。
D+
8
4
数字I/O
USB的D+。
D-
9
5
数字I/O
USB的D-。
P0.0
6
2
数字I/O 或模拟输入
端口P0.0
P0.1
5
1
数字I/O 或模拟输入
端口P0.1
P0.2
4
32
数字I/O 或模拟输入
端口P0.2
P0.3
3
31
数字I/O 或模拟输入
端口P0.3
P0.4
2
30
数字I/O 或模拟输入
端口P0.4
P0.5
1
29
数字I/O 或模拟输入
端口P0.5
P0.6
48
28
数字I/O 或模拟输入
端口P0.6
P0.7
47
27
数字I/O 或模拟输入
端口P0.7
P1.0
46
26
数字I/O 或模拟输入
端口P1.0
P1.1
45
25
数字I/O 或模拟输入
端口P1.1
P1.2
44
24
数字I/O 或模拟输入
端口P1.2
P1.3
43
23
数字I/O 或模拟输入
端口P1.3
P1.4
42
22
数字I/O 或模拟输入
端口P1.4
P1.5
41
21
数字I/O 或模拟输入
端口P1.5
P1.6
40
20
数字I/O 或模拟输入
端口P1.6
P1.7
39
19
数字I/O 或模拟输入
端口P1.7
P2.0
38
18
数字I/O 或模拟输入
端口P2.0
P2.1
37
17
数字I/O 或模拟输入
端口P2.1
P2.2
36
16
数字I/O 或模拟输入
端口P2.2
P2.3
35
15
数字I/O 或模拟输入
端口P2.3
P2.4
34
14
数字I/O 或模拟输入
端口P2.4
P2.5
33
13
数字I/O 或模拟输入
端口P2.5
P2.6
32
12
数字I/O 或模拟输入
端口P2.6
P2.7
31
11
数字I/O 或模拟输入
端口P2.7
P3.0
30
数字I/O 或模拟输入
端口P3.0
P3.1
29
数字I/O 或模拟输入
端口P3.1
P3.2
28
数字I/O 或模拟输入
端口P3.2
P3.3
27
数字I/O 或模拟输入
端口P3.3
P3.4
26
数字I/O 或模拟输入
端口P3.4
P3.5
25
数字I/O 或模拟输入
端口P3.5
P3.6
24
数字I/O 或模拟输入
端口P3.6
P3.7
23
数字I/O 或模拟输入
端口P3.7
P4.0
22
数字I/O 或模拟输入
端口P4.0
P4.1
21
数字I/O 或模拟输入
端口P4.1
P4.2
20
数字I/O 或模拟输入
端口P4.2
P4.3
19
数字I/O 或模拟输入
端口P4.3
P4.4
18
数字I/O 或模拟输入
端口P4.4
P4.5
17
数字I/O 或模拟输入
端口P4.5
P4.6
16
数字I/O 或模拟输入
端口P4.6
P4.7
15
数字I/O 或模拟输入
端口P4.7
表 1 C8051F340引脚和封装定义
2．2 ZigBee收发模块[3]
作为新一代无线网络技术，ZigBee的核心基础协议是IEEE802.15.4，其收发模块功耗低，距离短的特点使其更适合在本设计中应用[7]。
它具有以下几个特点：
1、 系统功耗低；
2、 系统成本低；
3、 安全的数据传输；
4、 灵活的工作频段；
5、 灵活的网络结构，支持星型、树簇型和对等型三种网络结构；
6、 超大的网络容量，能够容纳256个设备。ZigBee技术在工业控制、无线传感器网络、智能交通、现代农业等领域都有用武之地，特别适合在智能家居系统中使用。
ZigBee网络
中断设备
ZigBee网络
中继器
ZigBee网络
协调器
图 2-2 ZigBee 网状网络结构
2．3 无线模块IP-Link1000
2.3.1 无线模块IP-Link1000概述[3]
本模块是一个主要处于ISM工作频率段的低功耗无线收发器，应用广泛，且IP-Link1000网络层具有灵活可靠性，是无线网络的应用提供的1种新方法。IP-Link1000里FCC授权的915MHz无线模块。
其主要的特点有:
支持255多网络节点链接方式；
300MHz到1000MHz的无线收发模块；
FSK的调制方式；
高效率的发射和高灵敏度的接收；
内置的集成的微处理器；
具有UART接口；
微功耗待机模式。
2.3.2 电气特性和接口定义[3]
IP-Linkl000模块分为双列的直插型（图2-3）和电缆接口型（图2-4）。
图 2-3 IP-Link1000-B 双列直插型 图 2-4 IP-Linkl000-A 扁平电缆型
图2-3中，1、40、39号引脚：接地引脚（GND）
VDD、GND：模块电源、地引脚。VDD接+3V至+3.6V电源，GND与电源的接地端连接。为了保证模块工作稳定，在供电电路中可以加入电源退耦元件。
/RESET：模块复位，低电平有效。在/RESET引脚上施加2ms以上的低电平可使模块复位。
AD_IN：模拟量输入通道。内部电路将该引脚上的模拟信号以10bit的量化精度、23Khz的采样率进行模/数转换，转换结果保存在模块内部的存储器中。
BUSY：模块状态指示。当BUSY=1时，表明模块处于忙状态，此时不能由UART与模块通信；当BUSY二O时，表明模块处于空闲状态，此时可以与模块通信。
TXD0、RXDO：通用异步串行通讯接口UARTO。UARTO可以按全双工方式、半双工方式或单工方式工作，其波特率可以通过AT命令进行设置，出厂时的默认值是19200bps，lbit起始位，lbit停止位，无校验位。
WAKE：唤醒模块信号。当WAKE=1时，模块处于活动模式（内部的MCU、RF电路正常工作）；当WAKE=0时，模块处在节电模式（内部的MCU、RF停止工作）。也就是说WAKE引脚出现的下降沿使模块从活动模式转入节电模式，WAKE引脚出现上升沿使模块从节电模式转入活动模式。
ANT：外接天线引脚。不合适的天线会影响模块的性能（例如无线数据速率、误码率、无线通信距离等），甚至可能造成模块永久性损坏。
NC：保留引脚，使用时应悬空。
2．4 子节点硬件结构图
数据的采集和传输有硬件结构简单的子节点负责实现，图2-5为子节点硬件组成。JTAG调试用于调试程序,通过JTAG接口调试,并通过该接口将程序写入Flash存储器。
图 2-5 子节点硬件结构图
2．5 主节点设计概述[3]
主节点设计为无线传感器网络实现的核心部分。其作用为将所有子节点采集的数据通过internet发送至上位机，没有主节点，所有子节点所采集的数据都无法送达给用户，所以主节点设计为本设计的重点。而相对于软件的设计而言，主节点硬件设计的部分相对容易，由接收数据的无线模块与实现因特网功能的网络协议芯片通过MCU驱动构成。
2．6 主节点硬件结构图
图 2-6 主节点硬件结构图
主节点的数据发送到物理线路上之后，等待着上位机的接收。
2．7 温湿度传感器控制电路硬件设计
为保证室内温湿度检测传感器的高质量性能，选用可靠性高、稳定性好、工作时间长的的单精度SHT芯片，如图2-7。其内含有一电容性聚合体敏感元件应用在相对湿度与温度带隙传感元件，芯片上还无缝连接了一个14位模拟/数字转换器以及相应接口电路，如图，保证了良好信号质量、较短反应的时间、抗干扰能力及合理的售价。SHT的产品都用湿度精度协议与冷藏镜式的湿度计为依据校准。具有功耗小、体积小等优点。
数字
2—线接口
&
CRC
发生器
校验存储器
Amplification
D
A
SCK
DATA
GND
VDD
温度
传感器
温度
传感器
图2-7 SHT内部结构图
于室内温湿度的检测中，我们采用了SHT系列的SHT71。该模块电路简单，数据交换简单，温度精度±0.5%，湿度±3.5%。
2．8 电源电路
根据需要，节点将被配置与没有电源的地方，所以需要采用电池进行供电。这种情况下，所面临的一个问题为如何通过各种方法去延长整机的连续供电时间。所以，本小节主要所要论述的是第二种，经过合理的采用低功耗的设备、确定适合的功耗低的模式和合理的电源管理等电路设计方面的方法使整机功耗降低。
IP-Link1000模块的工作电压为3～3.6V。LPC2104需要用双电源来供电，分别为3.3V、1.8V。电池供电的系统中，往往选择高能的容量大的碱性电池为系统来提供电能。然而随碱性电池的电能消耗，碱性电池电动势将不断降低，因此需要采取措施去稳定系统的工作电压。本系统采用了电源管理芯片MAXI724来解决这一问题，电源的电路如图2-7。
输入电压于0.8V～5.5V范围内时，输出电压典型值为3.3V，这个样子就可以于电池的电动势发生变化的时候使系统工作电压稳定在3.3V。对于1.8V的电路只需将MAX1724EZK33更换成一片MAX1724EZK18即可。
图2-7电源电路
2．9 MAX813看门狗电路[4]
本电路主要收到CPU复位定时器控制，可定时产生复位和中断信号。
在系统成本的允许下，采用专用的看门狗的芯片或者片内所带的看门狗单片机。如果条件不达不到，应该加入软件的看门狗。软件看门狗就是利用程序，在运行的时间上对条件达不到而不能退出的一模块、一非正常的结束任务去进行约束。
看门狗电路能分成”内看门”和”外看门”两类。内看门狗电路是指看门狗硬件电路被包含于单片机的内部里。对于无内看门狗定时器单片机或者认为内看门狗不可靠时，可采用外部看门狗定时器。然而外部的看门狗电路可以使专用的看门狗的芯片，也能用普通的芯片组成。
主要功能：
1. 掉电、上电和降压的情况下有RESET输出。
2. 独立的看门狗电路。看门狗的定时是时间为1.6s
3. 1.25V门限检测器，用在低压报警，合适时监视+5V以外电源电压。
4. 具有手工复位输入端。
图 2-8 MAX813L
引脚说明：
1脚：手动复位的输入端，当该端输入低电平保持140ms以上，MAX813就输出复位信号。该输入端最小输入的脉宽要求能有效的消除开关抖动，与TTL/CMOS兼容。
2脚VCC：5V的电源。
3脚GND：电源地。
4脚PFI：电源检测的输入端。能把需检测电源连接在这，不用的时候接地或者电源。
5脚：电源检测的输出端。被检测的电源正常的时候，输出高的电平，不然输出低的电平。
6脚WDI：看门狗输入端，俗称为“喂狗”。程序在正常运行的时候，必须于小于1.6s时间间隔里向这个输入端发一个脉冲，清除芯片里的看门狗定时器。如果超过1.6s此输入端则收到脉冲，则内部的定时器会溢出，8脚从高电平变成低电平。
7脚：上电的时候自动产生了200ms复位脉冲；手动的复位端当输入低的电平时，此端也会产生复位的信号输出。
8脚：看门狗输出端喂狗信号在1.6s内能及时送入时，该脚即产生1个低电平信号。
2．10 DAC108S085
DAC108S085是一个全功能的、通用的八路10位电压输出数字-模拟转换器（DAC），工作电压+2.7 V至+5.5 V电源。 DAC108S085有两种封装LLP16脚和TSSOP16脚，前种封装在同类产品中最小，三线串行接口工作在整个电源电压范围为40 MHz的时钟速率。串行接口是标准的SPI™，QSPI，MICROWIRE和DSP接口兼容。
有DAC108S085两个引用。一个参考输入供应渠道A至D，同时参考其他供应渠道ê通过H.每个引用都可以独立设置在0.5V和VA之间，提供尽可能广泛的输出动态范围。DAC108S085具有一个16-bit的输入移位寄存器，所有八个DAC输出可以同时更新或个别。
上电复位电路，确保DAC输出功率高达零伏。DAC108S085断电功能允许每个DAC独立供电，三种不同的终止权。与所有的DAC通道断电相同，功耗将降低到小于0.3μW、3V和小于1μW、5V。低功耗和小封装的DAC108S085它使用电池供电设备的最佳选择。
DAC108S085是引脚兼容的数模转换器（DAC），包括8位DAC088S085和12位DAC128S085一个家庭之一。所有这三个部分都提供相同的引脚，使系统设计人员能够选择一个适合自己的分辨率应用，而无需重新设计其印制电路板。 DAC108S085工作在温度范围为-0°C至+125°C。
主要功能：
1. 电池供电设备
2. 数字增益和失调调整
3. 可编程电压和电流源
4. 可编程衰减器
5. ADC的参考电压
6. 传感器的供电电压
7. 量程探测器
图 2-9 DAC108S085
表 2-10 DAC108S085原理框图
引脚名称
引脚号
引脚类型
说明
DIN
1
数字输入
串行数据输入。数据移入16位的移位寄存器SCLK的下降沿后同步下降。
DOUT
2
数字输出
串行数据输出。DOUT被利用菊花链操作和在DIN引脚直接连接到在另一DAC108S085。的数据是可在DOUT，除非保持同步低超过16SCLK周期。
VOUTA
3
模拟输出
模拟输出电压通道A。
VOUTB
4
模拟输出
模拟输出电压通道B。
VOUTC
5
模拟输出
模拟输出电压通道C。
VOUTD
6
模拟输出
模拟输出电压通道D。
VA
7
供应
电源输入。必须去耦GND。
VREF1
8
模拟输入
无缓冲参考电压共享通道A，B，C和D。必须去耦GND。
VREF2
9
模拟输入
无缓冲基准电压共享通道E，F，G和H。必须去耦GND。
GND
10
接地
所有片上电路的接地参考。
VOUTH
11
模拟输出
通道H模拟输出电压。
VOUTG
12
模拟输出
通道G模拟输出电压。
VOUTF
13
模拟输出
通道F模拟输出电压。
VOUTE
14
模拟输出
通道E模拟输出电压。
SYNC
15
数字输入
帧同步输入。当此引脚变为低电平时，数据是DAC的输入移位寄存器的下降沿写入SCLK。后16下降沿SCLK的上升沿同步导致DAC进行更新。如果拉高SYNC前15SCLK下降沿，上升沿同步充当中断和写序列被忽略的DAC。
SCLK
16
数字输出
串行时钟输入。数据移入输入移位寄存器该引脚的下降沿。
表 2 DAC108S085引脚说明
3 系统软件设计
3．1 无线模块IP-Link1000
3.1.1 无线模块IP-Link1000通信协议[3]
IP-Linkl000支持两种类型外部的指令集。1种AT命令集和二进制的指令，前者，用来查询和配置模块，用后者，可以令主处理器可以把IP-Linkl000当作一个无线网络接口来使用。通常AT指令配置完成后，主机程序就用二进制指令通过无线网络来发送命令和交换数据。基于不同指令集，IP-Link1000支持2种模式：AT模式和二进制模式。
主应用程序用数据请求帧和数据响应帧来交换用户数据。IP-Linkl000采用数据对等传输，无需处理数据响应帧中的数据。目标模块会自动产生一个收到数据响应帧以表明数据请求帧己收到。当网络拓扑结构建立成，数据请求帧为用户在若干模块之间交换数据主要的方式。这些帧还可以让IP-Linkl000被扩展至用户要求的所有命令。
所有这些帧都能在同一个的网络内从1个模块传送到另外1个模块。接下来介绍几种帧格式。这四种帧是：命令响应、数据请求、数据响应与命令请求。通用格式如下：包头描述(3字节)，帧负载(0～198字节)，异或校验和(1字节)。所有IP-Linkl000二进制帧都有下面不定长的帧结构：
控制头
（1字节）
目的地址
（1字节）
负载长度
（1字节）
负载
（0-198字节）
XOR校验和
（1字节）
控制头的字节二进制位定义：
Bit 5、6、7:1）100，命令请求。2）110，命令响应。3）101，数据请求。4）111，数据响应。
Bti 4：无定义，默认为0。
Bit 0、1、2、3：信息包顺序号。
目的地址是一个字节表示，因此每个网络的理论上能有256个节点。事实上，0号为中心节点，254、255为保留地址，254用来返回发送者自身，255为广播地址。
负载的长度字节描述通信的信息中的有效信息长度，其理论上能到256个字节，事实上因为存储空间的限制，IP-Link1000模块最大能带198个字节。信息最后1个字节为异或校验和。发送的信息节点将前面的所有的信息按照二进制位来进行异或操作，如果最后收到的信息最后一位字节和信息本身最后的字节相同，那么表示的信息正确，反之，能申请
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