【正文】 內(nèi)容提要須書寫 200 左右漢字，開題報(bào)告（文科除外）的內(nèi)容要根據(jù)不同專業(yè)的課題任務(wù)要求，闡述查閱文獻(xiàn)、文案論證、解題思路、工作步驟等； 正文（含引言、結(jié)論等）； 參考文獻(xiàn)（或資料） 河南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）承諾書 論文題目 基于 AT89S51 單片機(jī)倉庫無線溫度檢測系統(tǒng) 姓 名 王宣峰 所學(xué)專業(yè) 自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 05023369 完成時(shí)間 2020 年 5 月 20 日 指導(dǎo)教師姓名職稱 張延宇 （ 助教 ） 承諾內(nèi)容： 本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）是學(xué)生 王宣峰 在導(dǎo)師 張延宇 的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，沒有抄襲、剽竊他人成果，沒有請人代做，若在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）的各種檢查、評比中被發(fā)現(xiàn)有以上行為，愿按學(xué)校有關(guān)規(guī)定接受處理，并承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。 本文首先從理論上論述了溫度的檢測重要意義，討論了糧堆溫度變化的主要原因以及糧食倉庫中溫度的允許變化范圍。溫度控制目標(biāo)范圍為 10℃ 至 30℃ ，控制點(diǎn)的間隔為 1℃，超過目標(biāo)范圍時(shí)報(bào)警提示，以方便管理人員對溫度的把握與控制。 本系統(tǒng)采用無線射頻技術(shù)，有效距離達(dá)到 300 米，完全可以滿足中小型糧食倉庫的溫度檢測。 隨著微型計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，倉 庫的溫度自動(dòng)監(jiān)測控制方面的研究有了明顯的進(jìn)展。 本文所做 的工作 本文分別 介紹了系統(tǒng)的構(gòu)成有及各個(gè)模塊的組成原理；其中包括：溫度采集模塊 DS18B單片機(jī)主模塊、無線通信模塊鍵盤與顯示模塊以及報(bào)警和電源模塊。文中給出了各個(gè)子模塊的程序流程圖及相關(guān)代碼實(shí)現(xiàn)。 ? 3. 無線射頻模塊發(fā)射接收數(shù)據(jù)。 單片機(jī)的 可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000 次。 下圖是本設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)最小系統(tǒng)： 系統(tǒng)采用 12MHZ 晶振，由于系統(tǒng)對晶振要求不高，可以根據(jù)情況適當(dāng)改變晶振頻率；另外系統(tǒng)的復(fù)位可上電復(fù)位，也可手動(dòng)復(fù)位。它的這些特點(diǎn)完全適合于項(xiàng)目的要求。最高工作速率 50kbps 抗干擾能力強(qiáng)，溫度范圍是－ 40~+85℃，特別適合于工業(yè)控制場合，低工耗 ~ 工作，待機(jī)模式下狀態(tài)僅為；模塊可 以軟件設(shè)地址，可直接與各種單片機(jī)相接使用，無需電平轉(zhuǎn)換。 （ 1） ShockBurst 模式 ShockBurstTM 收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先放先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 6 頁 從微控制器送入，但高速發(fā)射， 這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率，與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號(hào)處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用；數(shù)據(jù)在空中停留的時(shí)間短，抗干擾性高。 （ 2） 節(jié)能模式 RF905 的節(jié)能模式包括關(guān)機(jī)模式和節(jié)能模式。在空閑模式下， RF905 內(nèi)部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。 1）、狀態(tài)寄存器（ StatusRegister） 寄存器包含數(shù)據(jù)就緒 DR 和地址匹配 AM 狀態(tài)。 5）、接收有效數(shù)據(jù)（ TXPayload） 寄 存器包含接收到的有效 ShockBurst 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。然而，在 ShockBurstTM收發(fā)過程中， TX_PAYLOAD、 RX_PAYLOAD、 TX_ADDRESS和 RX_ADDRESS 4個(gè)寄存器使用字節(jié)數(shù)由配置字決定。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 8 頁 鍵盤模塊 由于本系統(tǒng)按鍵較少，采用矩陣式鍵盤，電路復(fù)雜且會(huì)加大編程難度。這樣并能實(shí)現(xiàn)按鍵功能實(shí)時(shí)性的要求，其硬件 電路如下所示： R 1 21 0KR 1 11 0KK1S W P BK3S W P BK2S W P BR 1 31 0KR 1 51 0KR 1 41 0KK0S W P BK4S W P B+5K5S W P BR 1 11 0KP 00P 01P 02P 03I N T 0I N T 1 圖 25 按鍵電路 如圖中所示， K0為按鍵模式 1（上限溫度設(shè)定）的中斷觸發(fā)信號(hào)： K5為按鍵模式 2（溫度顯示點(diǎn)選擇）的中斷觸發(fā)信號(hào)， K K K K4為復(fù)用鍵，在模式 1時(shí)分別為調(diào)節(jié)位選上調(diào)下調(diào)完成功能；在模式 2時(shí)分別為顯示 1號(hào)、 2號(hào)、 3號(hào)測量點(diǎn)溫度及模式結(jié)束鍵。在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并且 對溫度 適應(yīng) 性較強(qiáng)。 在第 16個(gè) CLK 上升沿 ， LOAD 引腳若變?yōu)楦唠娖?， 則數(shù)據(jù)就會(huì)被鎖存到內(nèi)部寄存器中。 通過 V+ 引腳和 ISET 引腳之間所接的外部電阻 RSET控制 MAX7219，RSET越大 ， 段電流越小 ， 但是其為 9 530 Ω 。河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 11 頁 按鍵模塊 為了報(bào)警達(dá)到目的，直到工作人員采用相應(yīng)措施改善溫度條件，故采用了蜂鳴器置的方法報(bào)警，其硬件電路如下所示： R41 0 KV C CQ2N P NS0S W S P D TDD I O D EU2B E L LR61KR51 0 KP 3 7 圖 28 報(bào)警電路 當(dāng)溫度超過上限時(shí)，置位 P37使報(bào)警電路工作，可通過開關(guān) S0關(guān)掉報(bào)警， 但當(dāng)報(bào)警作用起到后，為了不讓它在處理溫度問題同時(shí)不繼續(xù)報(bào)警，故加上一個(gè)單刀雙擲開關(guān)和一個(gè)反指示燈，可人工先擇報(bào)警狀態(tài)，或?yàn)榉澍Q器或?yàn)橹甘緹艄ぷ鳌? 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 13 頁 第三章 軟件設(shè)計(jì) 本章主要介紹單片機(jī)通過 NRF905 模塊及 DS18B20 檢測溫度的軟件實(shí)現(xiàn)方法，包括溫度的采集，采樣點(diǎn)的識(shí)別，數(shù)據(jù)的處理及發(fā)射與接收，以及溫度的顯示的控制。 具體流程如下 : 開 始N R F 9 0 5 初 始 化 設(shè) 置 N R F9 0 5 為 發(fā) 送 模 式讀 取 D S 1 8 B 2 0 當(dāng) 前 的 溫 度 值在 溫 度 值 中 加 入 芯 片 代 碼 發(fā) 送 兩 字 數(shù) 據(jù)包 括 溫 度 值 和 芯 片 代 碼延 時(shí) 3 0 s 圖 溫度采集端主程序流程圖 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 14 頁 系統(tǒng)主機(jī)終端主程序?qū)崿F(xiàn) 接收端主要完成把發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)接收，并送到 MAX7219 顯示出來，中途接收按鍵中斷， 設(shè)定溫度報(bào)警上限值（按鍵模式 1），更改顯示不同測量點(diǎn)溫度（按鍵模式 2），模式的切換通過不同的外部中斷來區(qū)別。 （ 2） 延時(shí)（該時(shí)間要求 的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短） （ 3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平 “0”。） 數(shù)據(jù)的讀取與處理 由于設(shè)計(jì)中選用的的溫度傳感器芯片要寫入命令字來控制相應(yīng)的動(dòng)作，且有嚴(yán)格的時(shí)序要求，當(dāng)然需要有相應(yīng)的子程序；由 于本設(shè)計(jì)中要求對不同的溫度點(diǎn)加以區(qū)別，并顯示出來，故采用自行給編碼比較容易實(shí)現(xiàn)，這里的編碼必須由溫度采集點(diǎn)給出，才能達(dá)到區(qū)別的目的，所以在發(fā)射擊的溫度值中直接加入相應(yīng)編碼，與溫度值一同發(fā)出，并在接收端解碼、顯示出其編碼信息，與其溫度值相對應(yīng)的出現(xiàn)在 LED 顯示屏上。 （ 3） 把要寫入的數(shù)據(jù) 按從低位到高位的順序 按位 發(fā)送字節(jié)。 （ 7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高 ，返回 。 （ 4）將數(shù)據(jù)線拉高 “1”。 （ 2）跳過讀序列號(hào)，并啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換。 （ 6） 數(shù)據(jù)處量，包括分離出小數(shù)部分，整數(shù)部分，以及加入編碼部分。 以下是無線模塊的初始化流程： 開 始結(jié) 束S P I 使 能寫 N R F 9 0 5 配 置 命 令 字循 環(huán) 寫 入 1 0 字 節(jié) 的 配 置 信 息C S N = 1 結(jié) 束 本 次 S P I 操 作 圖 無線模塊的初始化流程圖 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 20 頁 由于無線模塊是通過 SPI 與單片機(jī)進(jìn)行通信的，所以要先打開 SPI 接口，在循環(huán)寫入相關(guān)的十字節(jié)的配置信息，寫入完成后，關(guān)閉 SPI，以便其它操作。 配置字都是通過 SPI 接口送給 RF905。 T R X _ C E = 0S P I 使 能 ， C S N = 0S P I 寫 ， 讀 入 數(shù) 據(jù) 命 令 字循 環(huán) 讀 入 兩 字 節(jié) 數(shù) 據(jù) ， 入 到 R x B u f [ i ] 中C S N = 1 。 S P I 使 能S P I 寫 ， 寫 入 數(shù) 據(jù) 命 令 字依 次 寫 入 兩 個(gè) 字 節(jié) 的 數(shù) 據(jù) ， 存 放 到 送 數(shù) 據(jù) 寄 存 器 中S P I 寫 ， 寫 入 地 址 命 令 字依 次 寫 入 4 個(gè) 字 節(jié) 的 數(shù) 據(jù) ， 存 放 到 送 地 址 寄 存 器 中S P I 禁 止 ； C S N = 1延 時(shí) 1 m sS P I 使 能 ； C S N = 0S P I 禁 止 ； C S N = 1令 T R X _ C E = 1 啟 動(dòng) 發(fā) 射延 時(shí) 1 m s 保 證 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 完 畢T R X _ C E = 0 。D0～ D7 為數(shù)據(jù) 。 MAX7219 與 AT89s51 的編程 ， 主要為初始 化子程序 。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 26 頁 按鍵模式 2： 開 始返 回關(guān) 中 斷N R F 9 0 5 接 收 地 址 改成 1 號(hào) 檢 測 點(diǎn) 地 址開 中 斷N R F 9 0 5 接 收 地 址 改成 2 號(hào) 檢 測 點(diǎn) 地 址N R F 9 0 5 接 收 地 址 改成 3 號(hào) 檢 測 點(diǎn) 地 址K E Y 1 = 1 ?K E Y 4 = 1 ?K E Y 3 = 1 ?K E Y 2 = 1 ?NNNNYYYY 圖 3． 14 溫度檢測點(diǎn)選擇子程序流程圖 同樣為了利用外部中斷的不同來區(qū)別不同的模式，采用了單獨(dú)的觸發(fā)按鍵，本模式由外部中斷 1（ INT1）端觸發(fā)，另外，為了多點(diǎn)檢測的需要，設(shè)置了 1號(hào)、 2號(hào)、 3號(hào)溫度檢測終端選擇按鍵，為節(jié)省資源，以上 4鍵分別為上調(diào)、下調(diào)、改變 調(diào)節(jié)位與中斷返回按鍵的復(fù)用；另外為了系統(tǒng)使用的方便，專門增加的中斷結(jié)束按鍵。因此，該課題本身具有很大現(xiàn)實(shí)意義和一定的借鑒價(jià)值。他的治學(xué)精神和生活態(tài)度和對細(xì)節(jié)的關(guān)注程度也深深地影響著我，使我受益無窮！ 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 29 頁 參考文獻(xiàn) [1]51 單片機(jī) C 語言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì) .電子工業(yè)出版社 ， 2020 [1] 孫育才 .MCS51 系列單片微型計(jì)算機(jī)及其 應(yīng)用 .第 4 版，東南大學(xué)出版社 ， 2020 [2] 于永 .51 單片機(jī) C 語言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講 .電子工業(yè) 出版社， 2020 [2] 劉軍 .單片機(jī)原理與接口技術(shù) .華東理工大學(xué)出版社， 2020 [4] 趙亮 .單片機(jī) C 語言編程與實(shí)例 .人民郵電出版社， 2020 [5] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分，第 5 版 .高等教育出版社， 2020 [6] 王慶 . Protel 99 SEamp。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 28 頁 致 謝 四年的大學(xué)本科階段很快就要過去了，在我的畢業(yè)論文即將完成之際，謹(jǐn)向所有在四年的學(xué)習(xí)過程中給予我指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示深深的謝意。鑒于其系統(tǒng)特性以及成本低的特點(diǎn)，它較適用于中小型糧倉溫度管理，尤其在偏遠(yuǎn)的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)條件不好的地方。數(shù)據(jù)送到相應(yīng)寄存器后，其輸出就會(huì)有相應(yīng)動(dòng)作。MAX7219 接收的第 1 位為 D15。 開始發(fā)送數(shù)據(jù) 延時(shí)， nRF905數(shù)據(jù)發(fā)送完成 溫度的顯示模塊 同樣節(jié)省 了 I/O接口資源， MAX7219 和 AT89s51 采用串行方式傳輸數(shù)據(jù) ， 數(shù)據(jù)格式為 16 位 ， 發(fā)送到 DIN 端的串行數(shù)據(jù)在每個(gè) CLK 的上升沿移至內(nèi)部 16 位移位寄存器中 ,然后在 LOAD 的上升沿 ， 將數(shù)據(jù)鎖存到數(shù)字或控制寄存器中 。 T R X _ C E = 1YN返 回 圖 無線模塊接收兩個(gè)字節(jié)的子程序流程圖 步驟一： TRX_CE=0。并 初 始 i = 0D A T A B U F 左 移 一 位 ， 準(zhǔn)備 好 接 收 下 一 位 數(shù) 據(jù)S P I 時(shí) 鐘 線 S C K = 1輸 入 端M I S O = 1 ?D A T A B U F 中 最 低 位 置 1 D A T A B U F 中 最 低 位 置 0S P I 時(shí) 鐘 線 S C K = 0 讀 入 數(shù) 據(jù)返 回YYNNi = i + 1循 環(huán) 次 數(shù)i = 8 ? 圖 SPI 的讀子程序流程圖 步驟一： MISO線準(zhǔn)備好需要讀取的數(shù)據(jù)位 步驟二： SCK置高，主機(jī)讀取 MISO線上的數(shù)據(jù) 步驟三： SCK置低，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的下一位 以上步驟循環(huán)執(zhí)行 8次，通過 SPI向器件發(fā)送數(shù)據(jù)完成！ 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 22 頁 所有的 SPI 操作都是為了數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，這里介紹數(shù)據(jù)通過