【正文】 可達(dá)到 1MPS。 方案二：采用 TI 公司 CC2430 無線通信模塊，此模塊采用 Zigbee總線模式，傳輸速率可達(dá) 250kbps，且內(nèi)部集成高性能 8051 內(nèi)核。 考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性和程序的復(fù)雜度，我們采用方案三作為本系統(tǒng)的通信模塊。 方案二： 采用美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 可組 網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。考慮到電路的設(shè)計(jì)，成本，還有多點(diǎn)通信，我們選擇方案二，即用 DS18B20 作為本系統(tǒng)的溫度傳感器。 方案三：采用 LED7 段數(shù)碼顯示管顯示，其成本低，容易顯示控制，但不能顯示字符。 系統(tǒng)最終方案 發(fā)送端： 發(fā)送端由溫度傳感器 DS18B20， AT89S52單片機(jī)， nRF24L01 無線射頻模塊，數(shù)碼管顯示模塊和外設(shè)繼電器組成?？偟亩詥纹瑱C(jī)的特點(diǎn)可以歸納為以下幾個(gè)方面：集成度高、存儲容量大、外部擴(kuò)展能力強(qiáng)、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗、性能價(jià)格比高、可 靠性高這幾個(gè)方面。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。引腳圖如圖 此外， AT89S51 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 178。 2個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 178。 2個(gè)外部中斷源 178。 看門狗（ WDT）電路 178。 VCC： AT89S52 電源正端輸入，接 +5V。 RESET： AT89S52 的重置引腳，高電平工 作，當(dāng)要對晶片重置時(shí)，只要對此引腳點(diǎn)評提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。此外，在將程序代碼燒錄至8751 內(nèi)部 EPROM 時(shí)，可以利用此引腳來輸入 21 V的燒錄高壓（ Vpp）。設(shè)計(jì)者必須外加一個(gè)鎖存器將端口 0送出的地址鎖住成為 A0― A7，再配合端口 2 所送出的 A8― A15 合成一個(gè)完整的 16 位地址總線，而定位地址到 64K 的外部存儲器空間。 PORT2(― )：端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4 個(gè) LS 的 TTL 負(fù)載，同樣地，若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。 ： TXD,串行通信輸出。 ： T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1 輸入。 （ 1）、晶振電路 晶振電路由兩個(gè) 30pF 電容和一個(gè) 12MHz 晶體振蕩器構(gòu)成，接入單片機(jī)的 X X2引腳。 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。 引腳功能及描述 nRF24L01 的封裝及引腳排列如圖所示。 工作模式 通過配置寄存器可將 nRF241L01 配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式，如表所示。若自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么 nRF24L01 在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR 一致）。最后發(fā)射成功時(shí) ,若 CE 為低則 nRF24L01 進(jìn)入空閑模式 1。當(dāng)接收方檢測到有效的地址和CRC 時(shí)，就將數(shù)據(jù)包存儲在 RX FIFO 中，同時(shí)中斷標(biāo)志位 RX_DR置高， IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知 MCU去取數(shù)據(jù)。如下圖，給出 SPI 操作及時(shí)序圖： 圖 SPI 讀操作 圖 SPI 寫操作 配置字 SPI 口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為 10 Mb/s，傳輸時(shí)先傳送低位字節(jié)，再傳送高位字節(jié)。 nRF24L0l 所有的配置字都由配置寄存器定義，這些配置寄存器可通過 SPI 口訪問。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感 器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。 2176。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ： 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （ 1）光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LS Byte 23 22 21 20 21 22 23 24 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 MS Byte S S S S S 26 25 24 圖 DS18B20溫度值格式表 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個(gè) 8比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實(shí)際溫度。在講解其工作流程之前我們有必要了解 18B20 的內(nèi)部存儲器資源。 （ 2） RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， DS18B20 共 9 個(gè)字節(jié) RAM，每個(gè)字節(jié)為 8 位。第 8 個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。當(dāng) 18B20 接到此復(fù)位信號后則會(huì)在 15~60uS 后回發(fā)一個(gè)芯基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 片的存在脈沖。 （ 3） 控制器發(fā)送 ROM 指令：雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了， ROM 指令共有 5 條，每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條， ROM指令分別是讀 ROM 數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍 ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。 （ 4） 控制器發(fā)送存儲器操作指令：在 ROM 指令發(fā)送給 18B20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲器操作指令了。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機(jī)）必須等待 18B20 執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為 500uS。如果在多芯片掛接時(shí)使用此 指令將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“ 0”，當(dāng)儲存工作完成時(shí)，總線將輸出“ 1”。然后，單片機(jī)釋放總線，等待 DS18B20 的應(yīng)答脈沖。 讀時(shí)隙需 15～ 60 μs ，且在 2 次獨(dú)立的讀時(shí)隙之間至 少需要1 μs 的恢復(fù)時(shí)間。寫時(shí)隙起始于單片機(jī)拉低總線。 接收端顯示模 塊 本設(shè)計(jì)在接收端部分采用 LCD1602 液晶顯示模塊 來顯示溫度， ,P0由上拉電阻提高驅(qū)動(dòng)能力，作為數(shù)據(jù)輸出并作為 LCD 的驅(qū)動(dòng)， P2 口的 分別作為 液晶顯示模塊 的使能信號 E， 數(shù)據(jù) /命令選擇 RS，R/W 端則配置成寫。 如圖 所示： e1d2dp3c4g5s46b7s38s29f10a11s112U37 S E GD0 D1D2D3D4D5D6D7S1 S2 S3S4 圖 基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 報(bào)警電路 當(dāng)外界溫度超過預(yù)設(shè)溫度上下限時(shí)，為更加有效的引起用戶的注意，及時(shí)關(guān)注溫度的變化，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了聲報(bào)警電路。 MAX232 泵電源引腳必須接 0． 1μf 電容，如圖中的 C C C C10。該電路把先前轉(zhuǎn)換得到的＋ 5V電源經(jīng)過 低壓差電壓調(diào)節(jié)器 lm1117 轉(zhuǎn)換為＋ 電源。其中包括 DS18B20和 nRF24L01模塊的初始化配置。最后單片機(jī)把數(shù)據(jù)經(jīng) 串口傳輸給 PC 機(jī)。如圖 圖 +5V 電源設(shè)計(jì)仿真 發(fā)送端溫度采集與顯示仿真 發(fā)送端溫度采集與顯示電路由 Protues 仿真 軟件進(jìn)行仿真。顯示仿真成功。用 Protue 顯示仿真結(jié)果如圖 。 無線模塊控制模塊：無線模塊由 P2 口控制。 單片機(jī)主控電路由 AT89S52 最小系統(tǒng)組成。串口通信一邊接單片機(jī)的 RXD 和 TXD，一邊連接 PC 機(jī)。 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 10 / T1P 11 / T2P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U180C 5 2C130P FC230P FC310UR110KY112M H zV C CGND1I/ O2V C C3U2D S 18 B 20V C CV C C12345678J1nR F 2 4l 01+ 3. 3 VV in1V o ut2GND3U5L M 111 7C8104C 11104+C910u+C 10100ue1d2dp3c4g5s46b7s38s29f10a11s112U37S E G123456789R P A KR E S P AV C CD0D1D2D3D4D5D6D7D0 D1D2D3D4D5D6D7S1 S2 S3S4S1S2S3S4V B U S1D2D+3GND4s he ll5s he ll6A1U S BV C CP 33+ 3. 3 V基于 nRF24L01 模塊的無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 E A / V P3 1X 11 9X 21 8R E S E T9R D1 7W R1 6I N T 01 2I N T 11 3T 01 4T 11 5P 1 0 / T1P 1 1 / T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 03 9P 0 13 8P 0 23 7P 0 33 6P 0 43 5P 0 53 4P 0 63 3P 0 73 2P 2 02 1P 2 12 2P 2 22 3P 2 32 4P 2 42 5P 2 52 6P 2 62 7P 2 72 8P S E N2 9A L E / P3 0T X D1 1R X D1 0U 18 0 C 5 2C 13 0 p FC 23 0 p FX 11 2 M H z1234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 0J 1C O N 2 01234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 0J 2C O N 2 0X 1X 2V C CR 11 0 KC 31 0 u FR E S E TP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5ER SD 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7R E S E T R X DT X DA L EP S E NI N T 0I N T 1T 0T 1R DW RX 1X 2P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7R E S E TR X DT X DI N T 0I N T 1T0T 1W RR DX 1X 2G N D P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5ER SP S E NA L EV C CD 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7V C CV B U