【正文】 及通信穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。該器件工作于 GHz 全球開放 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，并融合增強(qiáng)型 Shock Burst 技術(shù)，其輸出功率和通信頻道可通過程序配置。 本系統(tǒng)測溫模塊采用的是 DS18B20 溫度傳感器， DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有 LTM8877， LTM8874 等等。 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 DS18B20 獨(dú)特的一線接口，只需要一條口線通信 多點(diǎn)能力，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用 無需外部元件 可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為 V 至 V 無需備用電源 測量溫度范圍為 55 攝氏度 至 +125 攝氏度 。 描述該 DS18B20 的數(shù)字溫度計(jì)提供 9 至 12 位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù) )。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入 WTO，我國政府及企業(yè)對此都非常重視，對相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)使用 STC89C52 單片機(jī)，使溫度采集大為簡便。軟件代碼需要燒寫在單片機(jī)內(nèi)，供電后，單片機(jī)運(yùn)行程序即可開始運(yùn)行，隨著事先的設(shè)定實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。因?yàn)槠浞€(wěn)定的性能和性價(jià)比很高深受大眾喜愛。開發(fā)者能夠簡單快速的構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)、高容量的無線 通信系統(tǒng) 。 LED 數(shù)碼管（ LED Segment Displays）由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。 電源模塊電路 電源是系統(tǒng)運(yùn)行的一切的基礎(chǔ)，所以電源供電電路必不可少，它必須給系統(tǒng)的各個(gè)器件進(jìn)行供電，保證系統(tǒng)的運(yùn)行。單片機(jī)最小系統(tǒng)是功能實(shí)現(xiàn)的控制單元，此模塊還必須包含時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，由于運(yùn)行環(huán)境和很多不確定的因素導(dǎo)致的系統(tǒng)不正常運(yùn)行，外部復(fù)位電路是必不可少的，在系統(tǒng)運(yùn)行不正常時(shí)，內(nèi)部復(fù)位電路已經(jīng)無法正常復(fù)位，所以外部復(fù)位電路必不可少。 電源模塊的設(shè)計(jì)必須滿足電路內(nèi)部一切供電電壓電路的需求，對于不同的電壓需求必須有相應(yīng)的電路和電源模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。無線模塊能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程收發(fā)，通過 的頻率進(jìn)行無線通信。只有具有顯示電路才是更加先進(jìn)和美觀的電路， LED 顯示模塊主要負(fù)責(zé)在使用過程中數(shù)據(jù)的查看，保證在有輸入時(shí)液晶顯示電路會(huì)有相應(yīng)的顯示，將輸入的內(nèi)容顯示在液晶顯示屏上。 系統(tǒng)開 發(fā)環(huán)境 硬件環(huán)境：硬盤 40G， 內(nèi)存 1024MB 軟件環(huán)境： windows xp/7 系統(tǒng)任務(wù)的可行性分析 技術(shù)可行性 本系統(tǒng)采用雙控制模塊化結(jié)構(gòu)，分兩部分進(jìn)行控制。 本系統(tǒng)選用的單片機(jī) STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。另外， STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。STC89C52 具有豐富的資源，而且性價(jià)比很高，對于一個(gè)有市場意義的項(xiàng)目來說成本的控制是非常重要的。 系統(tǒng)采用行業(yè)范圍內(nèi)比較經(jīng)典且有一定使用經(jīng)驗(yàn)的傳感器和器件。本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無線收發(fā)功能可以實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控的功能。這樣就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)遠(yuǎn)程的溫度檢測系統(tǒng)。在控制時(shí)序的過程中實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸。 這兩部分電路互相獨(dú)立，控制不同，代碼不同，流程不同，其互相之間不產(chǎn)生干涉。各自不同功能的模塊需要配置不同的電路，以實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的收發(fā)功能。連接點(diǎn)越多其故障率也會(huì)越高。這兩個(gè)電路其主要實(shí)現(xiàn)的功能是無線信號(hào)傳輸，其表現(xiàn)形式溫度能夠正常的顯示。 一個(gè)程序，無論復(fù)雜或簡單，總體上都是一個(gè)“函數(shù)”；這個(gè)函數(shù)就稱為“ main 函數(shù)”，也就是“主函數(shù)”。由于 DLL 模塊不是獨(dú)立的程序，因此不需要 main 函數(shù)。主函數(shù)中定義了各個(gè)函數(shù)后，再將需要調(diào)用的函數(shù)進(jìn)行編程，就可以在主函數(shù)中進(jìn)行調(diào)用。 DS18B20 溫度讀取函數(shù)主要是對系統(tǒng)時(shí)序的控制，因?yàn)?DS18B20 的硬件電路是單總線信號(hào)傳輸，這對于時(shí)序的控制非常復(fù)雜。軟硬件電路互相依存，互相彌補(bǔ)。軟件程序根據(jù)硬件電路設(shè)計(jì)的需要對硬件控制，讓各個(gè)模塊之間有序協(xié)調(diào)的工作。包含對LED 數(shù)碼管顯示控制函數(shù)和 NRF24L01 驅(qū)動(dòng)函數(shù)。 temp=0。 DQ=0。 _nop_()。 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 } DS18B20_delay(4)。 float tempp。 DS18B20_delay(50)。 tempL = DS18B20_Read()。 tempp = temperature*100。 temp4 = (tempptemp1*1000temp2*100temp3*10)。 TxBuf[3]=temp4。 //P0=0xBF。 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,0XFF)。單片機(jī)的最小系統(tǒng)是單片機(jī)運(yùn)行的最低保障，簡單說就是單片機(jī)能正常工作和實(shí)現(xiàn)功能所必須的組成部分。其他外設(shè)主要有： 12/10 位或 8 位 ADC； 2 個(gè) 12 位 DAC； 3 個(gè)模擬捕捉 /比較器；硬件實(shí)現(xiàn) SPI/SMBus 和 UART 串口三種接口同時(shí)支持，對于系統(tǒng)的可擴(kuò)展性非常有利；單片機(jī) AT89S51 共包含通用的 16 位定時(shí)器 5 個(gè)；其具有 6 個(gè)可編輯計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器陣列的捕捉 /比較模塊；單片機(jī)內(nèi)還包含看門狗定時(shí)器、溫度傳感器和VDD 監(jiān)視器。 時(shí)鐘電路是單片機(jī)系統(tǒng)中最重要的電路之一， 如圖 ， 它是給系統(tǒng)源源不斷的提供動(dòng)力的電路，時(shí)鐘信號(hào)就是它所提供的動(dòng)力。其輸入管腳 XTAL1 和輸出管腳 XTAL2 用于接外部晶振。在使用外部時(shí)鐘時(shí)單片機(jī)的 XTAL2 引腳輸入外部時(shí)鐘信號(hào)，而 XTAL1 接地。由于系統(tǒng)電路和外部環(huán)境有不可預(yù)知性的問題，而導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。單片機(jī)微控制器的復(fù)位引腳 RST 引腳 9 高電平在兩個(gè)以上的機(jī)器周期就執(zhí)行復(fù)位操作。隨著 +5 V 電源電壓對電容的充電電阻逐 漸減小，最后約等于 0V 芯片的工作，無論是在什么工作條件下，按下手動(dòng)復(fù)位按鈕都能實(shí)現(xiàn)復(fù)位效果。報(bào)警模塊電路圖如下圖 所示。在講解其工作流程之前我們有必要了解 DS18B20 的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。 電路設(shè)計(jì)非常簡單， DS18B20 共三個(gè)引腳， 2 引腳連接到單片機(jī)以后，采用單總線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。 圖 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu) 數(shù)碼管由 7 個(gè)發(fā)光二極管組成，行成一個(gè)日字形，它們可以共陰極連接，也可以共陽極連接。 （ 2） 數(shù)碼管顯示電路 LED 數(shù)碼管的工作原理： LED 顯示器連同小數(shù)點(diǎn)在內(nèi)，一共是 8 個(gè) LED 數(shù)碼管可以通過向 LED 數(shù)碼管中送入不同的顯示碼，使其 8 段發(fā)光二極管的不同的段點(diǎn)亮發(fā)光，顯示出不同的字符。 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 圖 數(shù)碼管引腳圖 LED 數(shù)碼管的顯示方式分為：靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。 在多個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)，一般是采用動(dòng)態(tài)顯示方式。但這種方法的數(shù)碼管接口電路中數(shù)碼管也不宜太多，一般在 8 個(gè)以內(nèi)，否則每個(gè)數(shù)碼管所分配到的實(shí)際的導(dǎo)通時(shí)間會(huì)太少，顯的亮度不足。 由于單片機(jī)或 CPU 的數(shù)據(jù) /地址 /控制總線端口都有一定的負(fù)載能力，如果負(fù)載超過其負(fù)載能力，一般應(yīng)加驅(qū)動(dòng)器。如果 DIR=“ 0” OE=“ 0”則 B1 輸入 A1 輸出，其它類同。 第 20 腳 VCC，電源正極。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過 SPI 接口進(jìn)行設(shè)置。 發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將 NRF24L01 配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR 和有效數(shù)據(jù) TX_PLD 按照時(shí)序由 SPI 口寫入 NRF24L01 緩存區(qū)，TX_PLD 必須在 CSN 為低時(shí)連續(xù)寫入，而 TX_ADDR 在發(fā)射時(shí)寫入一次即可，然后 CE 置為高電平并保持至少 10μ s，延遲 130μ s 后發(fā)射數(shù)據(jù) ， 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(hào)（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）。若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且 CE 為高，則進(jìn)入空閑模式 2。最后接收成功時(shí)，若 CE 變低，則 NRF24L01 進(jìn)入空閑模式 1。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求編制設(shè)計(jì)方案，對功能意義測試。 測試方案 在設(shè)計(jì)程序完成后 ，著手完成真正的實(shí)物制作，我采用的是網(wǎng)孔電路板焊接器件，按照電路圖排版。通過顯示數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)對比的方式來檢測系統(tǒng)的功能。 讀取數(shù)據(jù)并對比 在 5 分鐘的時(shí)間內(nèi) LED 數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)和實(shí)際溫度如下： 表 LED 數(shù)碼管顯示溫度 時(shí)間 1min 2min 3min 4min 5min LED 顯示溫度（℃） 實(shí)際溫度（℃） 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果 本系統(tǒng)在組裝 調(diào)試完成后，進(jìn)行了實(shí)地測試，測試地點(diǎn)選擇了實(shí)驗(yàn)室，測試中，傳感器與接收端的距離在 5 米，實(shí)際溫度采用了水銀溫度計(jì)，測試一共進(jìn)行了 50 次，我們在表格中選取了部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 從 收錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中我們發(fā)現(xiàn)， 由 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25 于實(shí)際溫度采用 水銀 溫度計(jì)讀取，有一定誤差，會(huì)導(dǎo)致一定的差別。本系統(tǒng)基于 NFR24L01無線收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)成功完 成。對電路的設(shè)計(jì)、布局要先有一個(gè)好的構(gòu)思，才顯得電路板美觀、大方。此次設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多很多東西，這是最重要的。 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27 參 考 文 獻(xiàn) [1] 李華 ． MCU51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) [M]． 北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx， 3. 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