【正文】 理， NRF905 無線發(fā)送和接收模塊的應(yīng)用， 4 位共陽極數(shù)碼管對(duì)溫度傳感器處理后的溫度進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)一定距離上的定點(diǎn)溫度自動(dòng)檢測(cè)和發(fā)送接收。 第二章 系統(tǒng)方案論證與選擇 系統(tǒng)總體方案描述 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為 2 個(gè)部分，第一個(gè)部分實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)、顯示和發(fā)送，第二個(gè)部分為數(shù)據(jù)的接收和顯示。第一個(gè)設(shè)計(jì)模塊中，利用單片機(jī) STC89C52 控制溫度傳 感器 DS18B20 定點(diǎn)檢測(cè)和處理溫度數(shù)據(jù)，單片機(jī)將采集的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，再通過單片機(jī)控制，對(duì)接收到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換和處理，然后存放在寄存器中，等待下一步處理，再經(jīng)過無線發(fā)送模塊 nRF905 將顯示的數(shù)據(jù)打包發(fā)送給第二個(gè)模塊。第二個(gè)設(shè)計(jì)模塊中，同樣利用 STC89C52 單片機(jī)作為控制主體，先控制 nRF905 無線接收模塊接收第一個(gè)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后控制 4 位共陽極數(shù)碼管顯示接收到的數(shù)據(jù)。則完成整個(gè)設(shè)計(jì)流程。 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖如圖 1 所示： 第一模塊 溫度采集 溫度顯示 發(fā)送溫度數(shù)據(jù) 接收溫度數(shù)據(jù) 第二模塊 顯示溫度數(shù)據(jù) 圖 1 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 系統(tǒng)硬件方面主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)，溫度傳感器 DS18B20， 4 位共陽極數(shù)碼管，還有 nRF905 無線收發(fā)模塊組成，目的在于實(shí)現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確檢測(cè)和無線收發(fā)所檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)。 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有五個(gè)部分組成，電源電路，復(fù)位電路，晶振電路，串口電路和控制主體的 STC89C52 單片機(jī)。 電源電路由一個(gè)六腳的按鍵開關(guān)，一個(gè) 1K 的電阻，一個(gè) 10uF 的極性電容和一個(gè)顯示電路供電狀態(tài)的發(fā)光二極 管組成。開關(guān)為了適應(yīng)各種情況下能夠方便供電，開關(guān)外接有一個(gè) USB 接口和一個(gè) DC5V 的標(biāo)準(zhǔn)電源接口作為供電設(shè)備使用。除此之外還設(shè)計(jì)了一個(gè)外接電源接口。電源電路如圖 2 所示。 圖 2 電源電路 復(fù)位電路組成很簡單，僅僅有 4 個(gè)小器件構(gòu)成，一個(gè)是作為復(fù)位控制的四腳按鍵，一個(gè) 10uF 的極性電容，還有兩個(gè)電阻，阻值分別為 1K 和 10K。電路與單片機(jī)的 RST 端口連接，電路上電后，按下按鍵控制系統(tǒng)復(fù)位。具體電路如圖 3所示： 圖 3 復(fù)位電路 晶振電路更為簡單，只有 3 個(gè)器件，一個(gè) 的晶振外加二個(gè) 30PF的普通電容組 成，晶振兩端分別與單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 口相接。電路如圖 4所示： 圖 4 晶振電路 串口電路主要利用 232 來實(shí)現(xiàn)， 232 是美信公司設(shè)計(jì)的一款單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，在本次設(shè)計(jì)中的使用的方法是在 232 的 1 和 3 管腳之間， 4 和 5 管腳之間，2 和 16 管腳之間， 6 和 15 管腳之間，還有 16 和 16 管腳之間全部加上一個(gè) 的電容， 7 和 8 管腳作為串口輸入端，外接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 9 孔串口母頭， 9 和 10 管腳作為輸出，分別與單片機(jī)的 和 連接。這樣就構(gòu)成了與單片機(jī)連接，可以進(jìn)行串口通信的串口電路。具體電路圖 5 所示： 圖 5 串口電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)的主體部分使用的是 STC89C52 單片機(jī)，它是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)寄存器可反復(fù)擦洗，含有 32個(gè)可編程雙向 I/O 口， 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，共 8 個(gè)中斷源。需要指出且注意的是，單片機(jī)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，管腳 EA 要始終接高電平。因?yàn)?EA 接高電平時(shí)，單片機(jī)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)擴(kuò)展有外部 ROM 時(shí)，讀取完內(nèi)部 ROM 后自動(dòng)讀取外部 ROM,EA 接低電平時(shí)，單片機(jī)直接讀取外部 ROM。 而設(shè)計(jì)中使用的 STC89C52是有內(nèi)部 ROM 的，所以此引腳始終接高電平。一 般在設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)，大多會(huì)加上流水燈和獨(dú)立鍵盤的設(shè)計(jì)，但是在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中把這些部分作了改進(jìn)?？紤]到流水燈和獨(dú)立鍵盤這些設(shè)計(jì)如果完整的加入就會(huì)造成一定的浪費(fèi)，而且由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的條件有限， PCB 板的刻錄存在很多問題，因此這些設(shè)備會(huì)大大增加硬件調(diào)試過程的難度，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。同時(shí)，在設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)，考慮到不加入這些設(shè)備的話，以后又有可能需要用到。所以中和上面各種因素，在最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分最后只是增加了二個(gè)獨(dú)立鍵盤和二個(gè) LED 發(fā)光二極管作為調(diào)試或需要時(shí)使用，同時(shí)，考慮到以后可能還會(huì)外接其它設(shè)備的介入，為了 方便，特意留有兩排 20 腳的單排插針外接端口，這樣，設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)模塊在需要時(shí)也可以控制其它外接裝置。使得設(shè)計(jì)模塊更加靈活多用，不僅僅局限在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中使用，還可以留作以后的開發(fā)板學(xué)習(xí)。 最小系統(tǒng)的主體 STC89C52 如圖 6 所示： 圖 6 STC89C52 管腳接線圖 數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)顯示電路使用的是 SMA410364 型號(hào)的 4 位共陽極數(shù)碼管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下面圖 7 所示： 圖 7 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 該數(shù)碼管共有 12 個(gè)管腳，其中 11， 7， 4， 2， 1， 10， 5， 3 管腳分別對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的 A,B,C,D,E,F,G,DP 段選位，與單片機(jī)的 P0 口連接，對(duì)應(yīng)單片機(jī)的 口，用來控制數(shù)碼管顯示數(shù)值大小， 6， 8， 9， 12 管腳控制數(shù)碼管的位選，分別與單片機(jī)的 口連接，通過單片機(jī)指令選擇需要顯示數(shù)據(jù)的數(shù)碼管位。 我們知道，在單片機(jī)的端口上電后會(huì)一直存在高電平，而數(shù)碼管的位選正好是高電平有效，所以會(huì)導(dǎo)致在不需要使用數(shù)碼管的時(shí)候，數(shù)碼管依然會(huì)保持打開狀態(tài)。通常情況下會(huì)在單片機(jī)最小系統(tǒng)中使用鎖存器與數(shù)碼管連接，但是在這次設(shè)計(jì)中沒有使用鎖存器，而是改用在數(shù)碼管與單片機(jī)端口連接之間加一個(gè) PNP三極管的方法 ，讓三極管發(fā)射極接電源，基集與單片機(jī)端口連接，集電極與數(shù)碼管連接，這樣的設(shè)計(jì)就會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)端口給低電平時(shí)才會(huì)選通數(shù)碼管，不僅方便控制，而且電路設(shè)計(jì)簡單。 設(shè)計(jì)原理圖如圖 8 所示： 圖 8 數(shù)碼管電路 信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì) 信號(hào)采集部分主要由溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行 1． DS1820 溫度傳感器外觀圖和引腳圖如圖 9 所示，三個(gè)管腳定義如下： [10] ① 引腳 1 接地； ② 引腳 2 數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出； ③ 引腳 3 接高電平 5V 高電平。 2． DS18B20 溫度采集模塊設(shè)計(jì) [10] 此模塊的設(shè)計(jì)中 STC89C52 單片機(jī) 作為控制主體，溫度傳感器 DS18B20 采集溫度， 溫度傳感器 DS18B20 是一種單線接口傳感器，所以連接電路很簡單，只要將其管腳 DQ 接單片機(jī)的一個(gè)端口進(jìn)行溫度采集， VDD 接高電平， GND 接地即可。設(shè)計(jì)中的 DQ 端被設(shè)計(jì)成連接單片機(jī)的 端口。 根據(jù) DS18B20 的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、時(shí)序圖，還有 DS18B20 的 ROM 指令操作碼，編寫 DS18B20 的操作代碼，采集溫度樣本，將采集的樣本數(shù)據(jù)存放在寄存器中等待下一步處理。 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì) 無線收發(fā)模塊的功能實(shí)現(xiàn)主要是用 nRF905 無線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)的 1． nRF905 接口電路和管腳說明 [9] 圖 11 nRF905 管腳圖 （ 1） VCC 為電源接入端，一般接入的電壓在 之間，不能超過 ，不然很容易將模塊燒壞，建議使用 （ 2） TX_EN 為數(shù)字輸入端口，當(dāng) TX_EN 置 1 時(shí)為 TX 輸入模式，當(dāng) TX_EN 置0 時(shí)為 RX 輸入模式 （ 3） TRX_CE 也是數(shù)字輸入端，它控制使能芯片的發(fā)射和接收 （ 4） PWR_UP 是給芯片上電的數(shù)字輸入端口 （ 5） uCLK 為時(shí)鐘輸出端口，此管腳在使用過程中一般廢棄不用 （ 6） CD 數(shù)字輸出端進(jìn)行載波檢測(cè) （ 7） AM 數(shù) 字輸出端進(jìn)行地址匹配 （ 8） DR 數(shù)字輸出端，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)完成 （ 9） MISO 和 MOSI 分別為 SPI 輸出輸入端口 （ 10） SCK 和 CSN 分別為 SPI 的時(shí)鐘和使能端口 （ 11） 13 和 14 管腳為相同的二個(gè)接地端口 . 2． nRF905 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì) 該模塊的設(shè)計(jì)中使用到了 AMS1117 芯片，目的是將上電端口輸入的 5V 電壓轉(zhuǎn)換成適合 nRF905 模塊使用的 工作電壓，轉(zhuǎn)換電路中由于使用的是AMS1117 芯片，所以設(shè)計(jì)簡單許多，只需要在芯片的輸入端和接地端之間，輸出端和接地端之間分別并聯(lián)上一個(gè)普通電容和一個(gè)極性 電容即可，電路設(shè)計(jì)如圖12 所示： 圖 12 AMS1117 變壓電路 芯片 AMS1117 輸出的電壓與無線收發(fā)模塊的 VCC 口連接， PWR_UP， TX_EN，TRX_CE， MISO， MOSI， SCK， CSN 分別對(duì)應(yīng)單片機(jī)的 ， ， ， ， ， 端口， AM， DR， CD 分別對(duì)應(yīng)單片機(jī)的 ， ， 端口，uCLK 端口廢棄不用，最后的兩個(gè) GND 端口全部接地，這樣就組成了 nRF905 的無線控制模塊?？梢赃M(jìn)行程序的調(diào)控使用了。 nRF905模塊的無線發(fā)射接收電路主要 利用 nRF905與外圍器件構(gòu)成的電路組成，設(shè)計(jì)中使用的是購買的成品模塊，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)沒有詳細(xì)研究，其主要部分是天線。他利用特定的形狀可以將電流轉(zhuǎn)化為射頻能量并以電波形式發(fā)射出去．或?qū)o線電波接收進(jìn)來。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)思路 程序設(shè)計(jì)使用的軟件是是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng) Keil C51。與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。 程序設(shè)計(jì)過程中，首