【正文】 基于 51 單片機(jī)的 無(wú)線 溫度 檢測(cè) 系統(tǒng) 姓 名： XXX 學(xué) 號(hào)： XXX 專 業(yè)：電器自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： XXX 完成時(shí)間： 摘要 本文提出了基于 MCS51 系列單片機(jī)的 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 的制作電路和編程思想。該 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 以 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機(jī)為主控，配以達(dá)拉斯公司的 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，采用 1602 雙行英文字符液晶作顯示。實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的測(cè)量，顯示，和報(bào)警等功能。 關(guān)鍵詞： AT89S52 單片機(jī)；數(shù)字傳感器 DS18B20；顯示器 1602LCD，無(wú)線傳輸NRF24l01； 目 錄 摘要 ........................................................................................... I ABSTRACT ........................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 1 緒論 ....................................................................................... 3 選題的背景 ....................................................................... 3 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 簡(jiǎn)介 ......................................................... 3 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 的特征 ....................................................... 3 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) .................................................................... 4 2 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 的方案設(shè)計(jì) ........................................................ 4 設(shè)計(jì)方案論證與比較 ............................................................ 4 顯示電路方案 ........................................................................ 4 測(cè)溫電路方案 ........................................................................ 4 無(wú)線收發(fā) 電路方案 ................................................................. 4 系統(tǒng)總體方案 ..................................................................... 8 3 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 的硬件電路設(shè)計(jì) .................................................. 9 控制電路 .......................................................................... 9 MCU 簡(jiǎn)介 ............................................................................. 9 最小系統(tǒng)模塊 ...................................................................... 16 溫度傳感器設(shè)計(jì) ................................................................ 17 DS18B20 簡(jiǎn)介 ..................................................................... 17 溫度傳感器與單片機(jī)的連接 .................................................. 19 復(fù)位信號(hào)及外部復(fù)位電路 ..................................................... 20 無(wú)線模塊 nrf24L01 電路 ...................................................... 21 顯 示電路 ........................................................................ 22 4 軟件設(shè)計(jì) ................................................................................ 24 DS18b20 的讀操作 ............................................................ 24 DS18b20 的溫度數(shù)據(jù)處理 .................................................... 25 1602 顯示部分 .................................................................. 26 無(wú)線發(fā)送接收 部分 ............................................................. 26 參考文獻(xiàn) ................................................................................... 30 附錄 1 電路原理圖 .................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 附錄 1 程序源代碼 .................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 1 緒論 選題的背景 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn)．能夠獨(dú)立工作的溫度檢測(cè)和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號(hào)處理電路，而且可靠性相對(duì)較差，測(cè)溫準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相 比，這里設(shè)計(jì)的無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點(diǎn)。選用 AT89S52 單片機(jī)作為主控制器件， DSl8B20 作為測(cè)溫傳感器通過(guò) LCD1602 并行 傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。通過(guò) DSl8B20 直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在 55℃ ~125℃最大線性偏差小于 ℃ 。該器件可直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸與處理過(guò)程。 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 簡(jiǎn)介 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 的特征 溫度 是 我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中實(shí)時(shí)在接觸到的物理量，但是它是看不到的，僅憑感覺(jué)只能感覺(jué)到大概的溫度值，傳統(tǒng)的指針式的溫度計(jì)雖然能指示溫度，但是精度低，使用不夠方便，顯示不夠直觀， 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 的出現(xiàn)可以讓人們直觀的了解自己想知道的溫度到底是多少度。 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 采用進(jìn)口芯片組裝精度高、高穩(wěn)定性，誤差 ≤% ， 內(nèi)電源、微功耗、不銹鋼外殼，防護(hù)堅(jiān)固，美觀精致。 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng)采用進(jìn)口高精度、低溫漂、超低功耗集成電路和寬溫型液晶顯示器，內(nèi)置高能量電池連續(xù)工作 ≥5 年無(wú)需敷設(shè)供電電纜 ，是一種精度高、穩(wěn)定性好、適用性極強(qiáng)的新型現(xiàn)場(chǎng)溫度顯示儀。是傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)指針雙金屬溫度計(jì)的理想替代產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各類工礦企業(yè)，大專院校，科研院所。 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器（如鉑電阻，熱電偶，半導(dǎo)體，熱敏電阻等），將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號(hào)的變化有一定的關(guān)系，如線性關(guān)系，一定的曲線關(guān)系等，這個(gè)電信號(hào)可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路即 AD 轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再送給處理單元，如單片機(jī)或者 PC機(jī)等，處理單元經(jīng)過(guò)內(nèi)部的軟件計(jì)算將這個(gè)數(shù)字信號(hào) 和溫度聯(lián)系起來(lái)，成為可以顯示出來(lái)的溫度數(shù)值，如 攝氏度，然后通過(guò)顯示單元，如 LED,LCD 或者電腦屏幕等顯示出來(lái)給人觀察。這樣就完成了 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 的基本測(cè)溫功能。 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 根據(jù)使用的傳感器的不同， AD轉(zhuǎn)換電路，及處理單元的不同，它的精度，穩(wěn)定性，測(cè)溫范圍等都有區(qū)別，這就要根據(jù)實(shí)際情況選擇符合規(guī)格的 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 。 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 1) 采集測(cè)溫范圍為 55～ +120 ℃ . 2) 溫度精度在 ℃；誤差177。 ℃ . 3) 顯示模塊，采用 1602 液晶顯示 . 4) 通過(guò) NRF24L01 無(wú)線發(fā)送溫度數(shù)據(jù) . 5) 通過(guò) NRF24L01 無(wú)線接收溫度數(shù)據(jù)并顯示在液晶屏上 . 2 無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng) 的方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案論證與比較 顯示電路方案 方案一：采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 使用七段 LED 數(shù)碼管，采用動(dòng)態(tài)顯示的方法來(lái)顯示各項(xiàng)指標(biāo)，此方法雖然價(jià)格成本低，但是顯示單一，且功耗較大。 方案二：采用 LCD 液晶顯示 采用 1602 LCD 液晶顯示，此方案顯示內(nèi)容相對(duì)豐富，且價(jià)格不高。 綜合上述原因，采用方案二，使用 LCD 液晶作顯示電路。 測(cè)溫電路方案 方案一：采用模擬溫度傳感器測(cè)溫 由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，可 以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)，這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 方案二：采用數(shù)字溫度傳感器 進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。 綜合考慮，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較 簡(jiǎn)單，故采用了方案二。 無(wú)線傳輸方案 方案一 nRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ,工作于 GHz～ GHz ISM 頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊 ,并融合了增強(qiáng)型 ShockBurst 技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。nRF24L01 功耗低 ,在以 6 dBm 的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有 9 mA。接收時(shí)，工作電流只有 mA，多種低功率工作模式 (掉電模式和空閑模式 )使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。 nRF24L01 主要特性如下： GFSK 調(diào)制： 硬件集成 OSI 鏈路層 。 具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再發(fā)射功能 。 片內(nèi)自動(dòng)生成報(bào)頭和 CRC 校驗(yàn)碼 。 數(shù)據(jù)傳輸率為 l Mb/s 或 2Mb/s。 SPI 速率為 0 Mb/s～ 10 Mb/s。 125 個(gè)頻道： 與其他 nRF24 系列射頻器件相兼容 。 QFN20 引腳 4 mm179。 4 mm封裝 。 供電電壓為 V～ V。 nRF24L01 的 CE， CSN， SCK， MOSI， MISO． IRQ 引腳可接 STC 89C52的任意端口，但需在編程時(shí)注意 nRF24L01 工作模式 通過(guò)配置寄存器可將 nRF241L01 配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式，如表所示。 8 掉電 0 待機(jī)模式 1 主要用于降低電流損耗，在該模式下晶體振蕩器仍然是工作的； 待機(jī)模式 2 則是在當(dāng) FIFO 寄存器為空且 CE=1 時(shí)進(jìn)入此模式； 待機(jī)模式下，所有配置字仍然保留。 在掉電模式下電流損耗最小，同時(shí) nRF24L01 也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。 nRF24L01 引腳功能及描述 nRF24L01 的封裝及引腳排列如圖所示。各引腳功能如下： 圖 nRF24L01 封裝圖 CE：使能發(fā)射或接收 。 CSN， SCK， MOSI， MISO： SPI 引腳端，微處理器可通過(guò)此引腳配置nRF24L01： IRQ：中斷標(biāo)志位； VDD：電源輸入端； VSS：電源地； XC2， XC