【正文】 共陰數(shù)碼管，溫度傳感器采用 DS18B20。正是基于此，本設(shè)計(jì)才采用 AT89C52作為核心控制器件。 電源接口： VCC供電電壓； GND接地。 P3 口， P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。 ALE/PROG，當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖控制單片機(jī) I/O口輸出的低位字節(jié)信號(hào)，微處理器 AT89C52 可以控制讓外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止。 /EA/VPP，在 AT89C52 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器期間，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器， /EA 都要保持低電平。常說(shuō)的計(jì)數(shù)器其實(shí)和這里的定時(shí)器是同一個(gè)物理的電子元件，只不過(guò)區(qū)別在于計(jì)數(shù)器記錄的是單片機(jī)外部發(fā)生的事情 (接受的是外部脈沖 ),而定時(shí)器則是由單片機(jī)自身提供的一個(gè)非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)器，這個(gè)穩(wěn)定的計(jì)數(shù)器就是單片機(jī)上連接的晶振 部件， MCS51 單片機(jī)的晶振經(jīng)過(guò)分頻之后能提供給單片機(jī)相應(yīng)的穩(wěn)定脈沖，而且晶振的頻率非常準(zhǔn)確，這樣就能保證單片機(jī)的計(jì)數(shù)脈沖之間的時(shí)間間隔同樣也非常準(zhǔn)確。 89C52 單片機(jī)設(shè)計(jì)了兩個(gè) 8 位的特殊功能寄存器來(lái)控制定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)，即 TMOD 和 TCON，它倆都在特殊功能寄存器區(qū)。其溫度檢測(cè)原理為單片機(jī)利用溫度傳感器檢測(cè)溫度，在數(shù)碼管上進(jìn)行溫度顯示并實(shí)時(shí)上傳至上位 PC 機(jī)的數(shù)據(jù)處理軟件。 （ 1）、 復(fù)位電路 。 （ 2）、電源電路。 圖 4 ASM1117 穩(wěn)壓芯片 第 7 頁(yè) 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 DS18B20 是美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，從 DS18B20讀出或?qū)懭诵畔H需要一根口線，這是它的最大特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。 C 范圍內(nèi)精度為177。 DS18B20 雖然只與微處理器鏈接一條口線，但仍然可實(shí)現(xiàn)與微處理器的雙向通訊。這里需要注意， 掛在單總線上的器件稱為單總線器件，為了區(qū)分總線上的不同器件 ， 生產(chǎn)單總線器件時(shí) ， 廠家都刻錄了一個(gè) 64 位的二進(jìn)制 ROM代碼作為芯片的唯一序列號(hào) ，但是由于本系統(tǒng)不考慮多點(diǎn)采集，所以本 設(shè)計(jì)中的DS18B20 不涉及編程系列號(hào)問(wèn)題 。此外，其突出特點(diǎn) 是功耗非常低，輸出發(fā)射模式時(shí)電流只有 11mA，接收模式時(shí)的電流也只為 ，內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，便于節(jié)能。在無(wú)線模塊接收到數(shù)據(jù)時(shí)，將 CD、 AM 信號(hào)置高電平 ,在數(shù)據(jù)接收完后，將DR 端置為高電平，再將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò) SPI 接口 MISO 和 MOSI 口傳輸?shù)絾纹? 第 9 頁(yè) 機(jī)上。NRF24L01P+PA+LNA 無(wú)線模塊集成度極高，尺寸也只有 *，方便 嵌 入 于 任 何 空 間 緊 張 的 產(chǎn) 品 中 ， 而 在 本 系 統(tǒng) 中 通 過(guò) SPI 口控制NRF24L01P+PA+LNA 無(wú)線模塊即可完成超遠(yuǎn)距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 視覺暫留效應(yīng)是指景物發(fā)出或反射的光，在人的視網(wǎng)膜上所形成的物像會(huì)在人的視覺中保留一段時(shí)間。若數(shù)碼管的位數(shù)不大 第 10 頁(yè) 于 8 位時(shí)，只需兩個(gè) 8 位 I／ O 口。 第 11 頁(yè) 2 下位機(jī)部分介紹 DS18B20 是整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)元件，由于它采用一線總線技術(shù)，使采樣后的數(shù)據(jù)與單片機(jī)的傳輸變得簡(jiǎn)單。 DS18B20 溫度采集模塊 DS18B20 簡(jiǎn)介 前面已經(jīng)介紹，該模塊 采用美國(guó) DALLAS 公司推出的數(shù)字測(cè)溫芯片 DS18B20，它體積小，有多種封裝，具有獨(dú)特的單線接口。 圖 7 DS18B20 芯片封裝 引腳定義： 第 12 頁(yè) (1)DQ 為單數(shù)據(jù)總線，是數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接 供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 DS18B20 用具有 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制數(shù)據(jù)補(bǔ) 碼讀數(shù)形式提供，以 176。 uint get_temp() //讀取寄存器中存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù) { uchar a,b。 tempwritebyte(0xbe)。 第 14 頁(yè) temp=8。 //乘以 10 表示小數(shù)點(diǎn)后面只取 1 位，加 是四舍五入 return temp。 LED 有段碼和位碼之分，所謂段碼就是讓 LED 顯示出“ 8.”的八位數(shù)據(jù)，一般情況下要通過(guò)一個(gè)譯碼電路，將輸入的 4位 2 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為與 LED 顯示對(duì)應(yīng)的 8 位段碼。多個(gè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示，是將所有數(shù)碼管的相同段并聯(lián)在一起，通過(guò)選通信號(hào)分時(shí)控制各個(gè)數(shù)碼管的公共端，循環(huán)點(diǎn)亮多個(gè)數(shù)碼管，并 利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象，只要掃描的頻率大于 50Hz，將看不到閃爍現(xiàn)象。 第 16 頁(yè) 圖 11 LED 動(dòng)態(tài)顯示流程圖 相關(guān)顯示子程序如下。j) { i=t/100。 //在第 2 個(gè)數(shù)碼管上顯示，有小數(shù)點(diǎn) i=t%100%10。通過(guò) SPI 總線寫入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸高效可靠，并且具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再發(fā)射功能。 CSN，芯片的片選線， CSN 為低電平芯片工作。 IRQ，中斷信號(hào)。 該模塊發(fā)送模式的工作流程如 13 所示。 CSN=1。 SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x03)。 SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07)。 圖 14 nRF24L01 接收流程圖 無(wú)線接收模塊相關(guān)程序如下。 inerDelay_us(130)。由于利用 API 函數(shù)編寫串行通信程序較為復(fù)雜，需要調(diào)用許多繁瑣的 API 函數(shù)，而 的相關(guān)通訊控件提供了標(biāo)準(zhǔn)的事件處理函數(shù)、事件和方法，用戶不必了解通 信過(guò)程中的底層操作和 API 函數(shù)，從而可以比較容易、高效地實(shí)現(xiàn)串口通信 [3]。 MCU 與數(shù)碼管、DS18B Nrf24l01 模塊和上位機(jī)都有通信的實(shí)現(xiàn)，都涉及數(shù)據(jù)的讀取或?qū)懭搿?PC 機(jī)和單片機(jī)的接口電平轉(zhuǎn)換芯片采用 MAX232C，接口電路圖如圖 15 所示。單片機(jī)控 制并檢測(cè)溫度，實(shí)時(shí)地通過(guò) RS232 串口將溫度數(shù)據(jù)傳送給 PC機(jī)。再給兩端設(shè)定通信協(xié)議。 USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)是指：同步 /異步串行接收 /發(fā)送器， 第 24 頁(yè) USART 是一個(gè)全雙工通用同步 /異步串行收發(fā)模塊，該接口是一個(gè)高度靈活的串行通信設(shè)備。 AT89C52 的 TXD 腳與 MAX3221 的 11 腳（ DIN）相連， AT89C52 的 RXD腳與 MAX3221 的 9 腳（ ROUT）相連；輸入 DIN 的信號(hào)轉(zhuǎn)換為 RS232 電平后，經(jīng) MAX3221 的 13 腳（ DOUT）輸出到 J5（ DB9）的 2 腳（ DB9 的 2 腳為串口的 RXD 腳），接口 J5（ DB9）的 3 第 25 頁(yè) 腳（串口的 TXD腳）與 MAX3221 的 8 腳（ RIN）相連，這樣的連接方式已將 AT89C52的輸出腳 TXD（本設(shè) 計(jì)中 AT89C52 的 管腳）和輸入腳 RXD（本設(shè)計(jì)中 AT89C52的 管腳）連接對(duì)調(diào)，可以直接通過(guò)延長(zhǎng)線與 PC 機(jī)相連。 Timer2 是為保證串口出錯(cuò)或串口無(wú)信號(hào)時(shí)自動(dòng)跳出的，時(shí)間為 1 分鐘。 SPI 接口的 英文名 全稱是 Serial Peripheral Interface，意 思是 串行外圍接口 ，是 摩托羅拉公司 首先在 自己的 MC68HCXX 系列 微型 處理器上 開始 定義的。 圖 17 nRF24L01 引腳圖 下面是 SPI 接口各主要端腳的簡(jiǎn)介。 在多個(gè)從器件 ，即多個(gè)無(wú)線發(fā)送點(diǎn)向一個(gè)上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的 系統(tǒng)中，每個(gè)從器件需要獨(dú)立的使能信號(hào)，硬件上比 單個(gè)從 系統(tǒng)要復(fù)雜一些。訪問(wèn)命令 會(huì) 完成溫度轉(zhuǎn)換 和 溫度讀取等工作。 DS18B20 的數(shù)據(jù)讀寫由 單片機(jī) 來(lái)完成，包括初始化、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)。在 DS18B20 的操 作中，短時(shí)間延時(shí)是指 10us 以下的延時(shí)，在 C 語(yǔ)言下采用若干個(gè) _nop_()。因這些延時(shí)均為 15us 的整數(shù)倍， 因此也 可編寫一個(gè) Delayl5(n)函數(shù)， 并使它成為隨時(shí)能夠調(diào)用的延時(shí)子函數(shù)， 該函數(shù)就 可 以 實(shí)現(xiàn)約 15us*n 的延時(shí)。系統(tǒng)調(diào)試一般為如下步驟。 按硬件電路圖， DS18B20 主要 C 程序如下： void display(uchar num,uchar dat) //數(shù)據(jù)顯示程序 { uchar i。break。 case 2:i=0x0b。 } P0=table[dat]。j0。 i=t%100/10。 //100 取余再用 10 取余，為溫度的小數(shù)位 display(0,i)。 相關(guān)調(diào)試后結(jié)果如下圖 19。我在別人那里找到了相關(guān) DS18B20 的軟硬件資料，然后自己組合了 DS18B20模塊的子程序，自己設(shè)計(jì)了 LED 顯示的子程序，就直接用主程序調(diào)用了這些子程序，結(jié)果總是不很理想，如數(shù)碼管的顯示閃爍很厲害、數(shù)碼管只是瞬間顯示，數(shù)碼管顯示亂碼等，但是很慶幸的是這些問(wèn)題卻表 明我的硬件沒(méi)有問(wèn)題，我隨后都通過(guò)資料和同學(xué)老師的幫助解決了軟件上的問(wèn)題。再給這個(gè)系統(tǒng)增加更多其他模塊，如時(shí)鐘、報(bào)警等就能實(shí)現(xiàn)更多的功能，實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。該方案簡(jiǎn)單易行，數(shù)據(jù)傳輸可靠性高。 uint wendu=0。 sbit CE =P1^0。 unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, //帶小數(shù)點(diǎn)的 09 編碼 0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef ,//不帶小數(shù)點(diǎn)的 09 編碼 }。x) for(y=10。 。y)。 for(x=z。 sbit IRQ =P1^5。 sbit MOSI =P1^3。 uchar const RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]= {0x35,0x43,0x10,0x10,0x03}。 本文主要闡述了無(wú)線溫度采集設(shè)計(jì)方案。 在解決這些問(wèn)題的過(guò)程中，可以深化也學(xué)習(xí)了更多專業(yè)課知識(shí)， C 程序流程圖的重要性，學(xué)會(huì)子程序調(diào)用的方法，了解 SPI 總線通信的原理等。單片機(jī)引腳和單片機(jī)中斷控制， C 語(yǔ)言，通信技術(shù)（一線總線 ， SPI 總線， RS232 總線），CAD 制圖，模擬電路基礎(chǔ)等等，在整個(gè)過(guò)程中遇到了困難，也獲得了更多的知識(shí)。 圖 18 LED 調(diào)試結(jié)果圖 nRF24L01 發(fā)送與接收模塊調(diào)試 數(shù)據(jù)發(fā)送是本設(shè)計(jì)下位機(jī) 部分的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，要能讓單片機(jī)將 DS18B20 采集的數(shù)據(jù)通過(guò) nRF24L01 發(fā)送出去并在 PC 機(jī)端的單片機(jī)控制的 nRF24L01 接收。 //在第 2 個(gè)數(shù)碼管上顯示，有小數(shù)點(diǎn) delay(4)。 //除以 100 得到商，為溫度的十位 display(2,i)。 } void dis_temp(uint t) //顯示溫度數(shù)值函數(shù) t 傳遞的是整型的溫度 第 29 頁(yè) { uchar i,j。break。P2=i。 switch(num) { case 0:i=0x0e。 下面是對(duì)