【正文】 ⑥ 內置 ，體積小巧 15mm22mm。 nRF24L01 基本結構圖 nRF24L01的收發(fā)模式有 3種，分別是 Enhanced ShockBurst TM模式、 ShockBurst TM模式、直接收發(fā)模式。其 引腳 圖如圖： 圖 nRF24L01 引腳 圖 nRF24L01 的寄存器設置 nRF24L01 所有配置都在寄存器中，所有的寄存器都是通過 SPI 口進行配置的。寫操作全部從字節(jié) 0 開始，應用于 發(fā)射 模式下。 VCC腳接電壓范圍為 ～ ，不能在這個區(qū)間之外，超過 。 實時時鐘 /日歷提供秒、分、時、日、周、月、年信息 ， 月末日期自動調整， 包括閏年的修正 。其模塊電路圖如圖 ： 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 20 2KR5VCC21X12X23GND4VCC15SCLK6I/O7RST8U4DS1302BT1Battery2KR32KR4VCC12Y2104C11Cap104C10CapVCC 圖 實時時鐘電路 報警電路 設計 本設計還具有 超限報警功能，當節(jié)點溫度大于預設的溫度時，系統(tǒng)會自動啟動報警，提示用戶，并自動啟動降溫裝置?？梢燥@示 84行 1616 點陣的漢字 ， 也可完成圖形顯示 。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1STC89C52VCCVSS1VDD2VO3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714PSB15NC16/RES17NC18LED19LED220*LCD 圖 LCD 顯示電路 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 22 第四章 系統(tǒng)軟件的設計 系 統(tǒng) 的 軟件設計時充分考慮到各傳感器和無線收發(fā)器之間的時序問題，既要做到程序簡單，又要盡量降低無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，保證 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實際應用時，當上電后該系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，當接到 PC 機的啟動命令后，進行數(shù)據(jù)采集，并把數(shù)據(jù)發(fā)送給 PC 機 ； 在測量任務完成后， PC 機向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)送結束指令 ；當系統(tǒng)接收到 PC 機的結束指令后，系統(tǒng)進入休眠狀態(tài)停止采集數(shù)據(jù)。內存訪問命令完成溫度轉換、讀取等工作 (單總線在 ROM 命令發(fā)送之前存儲命令和控制命令不起作用 )。 DS18B20 對時序及電特性參數(shù)要求較高，必須嚴格按照 DS18B20 的時序要求去操作。寫數(shù)據(jù) ： 將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產生寫起始信號。主機在讀時間下降沿之后 的 15us 內完成 讀位。初始化時序如圖 所示，其圖例同樣適用于寫時序和讀時序 [2]： 圖 DS18B20 復位及應答關系示意圖 DS18B20 的初始化是通過以下代碼實現(xiàn)的： /********************************************************************* *功能 :延時函數(shù) *******************************************************************/ void delay1(unsigned int i) { while(i)。 //稍做延時 DQ = 0。 x=DQ。寫時間隙分為寫 “0”和寫 “1”，時序如圖 。 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 28 圖 DS18B20 寫時間隙圖 下面為根據(jù)寫數(shù)據(jù)的時序圖編寫的 DS。每一位的發(fā)送都應該有一個至少 15us 的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù) “0”或 “1”應該在 45us 內完成。 delay1(15)。 //精確延時 大于 480us DQ = 1。 DQ = 1。 DS18B20 的初始化 DS18B20 的初始化時序：總線的所有的操作都是從初始化開始的，主機從總線發(fā)送一個復位脈沖最短為 480us 的低電平信號，接著主機釋放總線進入接收狀態(tài)。在開始另一個寫周期前必須有 1us 以上的高電平恢復期。主機 控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即 主機發(fā) 一個復位脈沖 (最短為 480us 的低電平 )，接著主機釋放總線進入接收狀態(tài)。 ROM 操作命令均為8 位，命令代碼分別 為 ： 讀 ROM(33H)、匹配 ROM(55H)、跳過 ROM(CCH)、搜索ROM(F0H)和告警搜索 (ECH)命令。無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)的總體設計分為主機和節(jié)點兩個部分，其節(jié)點為溫度采集部分，主機部分為溫度處理部分。 系統(tǒng)的 主要程序模塊 程序主要由以下功能模塊組成：上電初始化程序、無線收發(fā)程序、數(shù)據(jù)包打包拆包程序、數(shù)據(jù)處理程序。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 帶中文字庫的 12864 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864 內置 8192 個 1616 點漢字和 128 個 168 點 ASCII 字符集 。 數(shù)據(jù)傳送從單片機到實時時鐘 /RAM或實時時鐘 /RAM到單片機， 可以每次 1字節(jié)或每次 31字節(jié) 。除電源 VCC和接地端，其余腳都可以直接 和普通的 5V單片機 I/O口直接相連，無需電平轉換。 FLUSH_RX 1110 0010 清除 RX_FIFO 寄存器，應用于發(fā)射模式。讀操作全部從字節(jié) 0 開始，當讀 RX 有效數(shù)據(jù)完成后， FIFO 寄存器中有效數(shù)據(jù)被清除，應用于接受模式下。 nRF24L01還集成了自動應答功能 ，即接收端 接 收到數(shù)據(jù)后自動發(fā)送一個應答信號 ， 發(fā)送端 接 收到應答信號后確認完成這次數(shù)據(jù)的發(fā)送 ； 在默認的發(fā)送時間內如果沒有收到應答信號 ， 那么 發(fā)送端的MAX_RT位置 1， 觸發(fā)發(fā)送端的中斷信號 ， 并停止數(shù)據(jù)的發(fā)送。 ⑧ 內置專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括 DC/DC開關電源均 有很好的通信效果。 ④ 內置硬件 CRC檢錯和點對多點通信地址控制。 圖 為 溫度采集電路的設計 [10]： 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 17 GND1DQ2VCC3U5DS18B20VCCRXD 圖 溫度采集電路 無線數(shù)據(jù)傳送模塊 nRF24L01是一款工作在 ～ ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片。這時寄存器中的值就是被測的溫度值。如圖 所示。 DS18B20 的溫度轉換位數(shù)可以選擇 9～ 12 位，分別對應的測溫分辨率為 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 、℃ 。溫度傳感器的轉換結果以 16 位二進制補碼的形式存放在便箋式存儲器中，其中第一個字節(jié) (Byte0)存放測溫結果的低 位 (LS Bytes)，第二個字節(jié)母 (Byte1)存放測溫結果的高位 (MS Bytes)， S 為符號位，其它位為數(shù)據(jù)位，溫度為負時 S=l； 溫度為正時 S=0。第三、四字節(jié)是溫度上下限報警值 (TH， TL)。所以多片 DS1SB20 能夠連接在同一條數(shù)據(jù)線上而不會造成混亂。（三孔接線座的 1 腳接地， 2 腳接 RXD， 3 腳接 TXD）就可以直接用串口線，將開發(fā)板與計算機串口相連，使用 STC_ISP 下載軟件，將寫好的程序直接下載到 STC89C52 里面。復位電路應具有上電復位和手動復位功能。其 P3口各引腳的第二功能如表 [3]: 表 P3 口各引腳的第二功能定義 接口線 引腳 第二功能 10 RXD (串行輸入口 ) 11 TXD (串行輸出口 ) 12 INT0 (外部中斷 0) 13 INT1 (外部中斷 1) 14 T0 (定時器 0外部輸入 ) 15 T1 (定時器 1外部輸 入 ) 16 WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖 ) 17 RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖 ) 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 12 電源電路設計 任何電路都離不開電源部分，單片機系統(tǒng)也不例外，而且我們應該高度重視電源部分，不能因為電源部分電路比較簡單而有所忽略，其實有將近一半的故障或制作失敗都和電源有關，電源部分做好才能保證電路的正常工作。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適 于常規(guī)編程器。 一片 nRF24L01 無線收發(fā)模塊與一片溫度傳感器 DS18B20 組成 一個 溫度采 集模塊 ， 通過無數(shù)個溫度采集模塊 完成多點 溫度數(shù)據(jù)的采集和無線發(fā)送 ； 另一片 nRF24L01 無線收發(fā)模塊 和 一片 STC89C52 通過 RS232接口模塊，完成溫度數(shù)據(jù)的接收和上傳。掉電模式和待機模式下電流消耗更低。 ④ nRF24L01[16]是一款工作在 ～ 世界通用 ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片。該芯片集成了高頻發(fā)射、高頻接收、 PLL合成、 FSK 調制、 FSK 解調、雙頻道切換等功能，具有性能優(yōu)異、功耗低、使用方便等特點。常用的無線收發(fā)芯片主要有 ： ① CC1000 是根據(jù) Chipcon 公司的 S martRF 技術，在 工藝下制造的一種理想的超高頻單片收發(fā)通信芯片。 ② 收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量 ； 芯片外圍元器件的數(shù)量直接關系到系統(tǒng)的復雜程度和成本，因此應該選擇外圍元件少的收發(fā)芯片。 Dallas 公司的單總線技術具有較高的性能 價格比，有以下特點 ： 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 7 ① 適用于低速測控場合，測控對象越多越顯出其優(yōu)越性 ； ② 性價比高 、 硬件施工、維修方便 、 抗干擾性能好 ； ③ 具有 CRC 校驗功能，可靠性高 ； ④ 軟件設計規(guī)范，系統(tǒng)簡明直觀，易于掌握。可以分別在 和750ms 內完成 9 位和 12 位的數(shù)字量。 LM74 具有休眠模式，在休眠時消耗的電流不超過 10pA，適用于對功率消耗有嚴格限制 的系統(tǒng)。AD7418 可以級聯(lián)至多 8 片在同一個 I2C 總線上。其內部包含有帶隙溫度傳感器和 10 位 A/D 轉換器。在如此眾多的產品 中選擇出合適的器件，應該把握以下幾點 [l]:外圍電路應該盡量簡單 ； 測溫的精度、分辨率要合適，以便減少不必要的電路和軟件開發(fā)成本 ； 溫度傳感器采用的總線負載能力如何，能否滿足多點測溫的需要 ； 占用 MCU 的 I/O 引腳數(shù)情況如何，因為 MCU 的系統(tǒng)資源非常寶貴，輸入通道有限 。系統(tǒng)硬件實現(xiàn)簡單，數(shù)據(jù)采集和接收端均采用無線收發(fā)一體芯片，微處理器 采用STC89C52 單片機。數(shù)據(jù)采集端負責數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送 ； 數(shù)據(jù)接收端負責數(shù)據(jù)的接收和處理。 因此，系統(tǒng)要有一定的抗干擾性能 ， 按照要求系統(tǒng)必須在需要溫度數(shù)據(jù)時獲得相關信息，所以系統(tǒng)對實時性也有很高的要求。測溫系統(tǒng)的體積要盡可能的小，這樣才能減少占用的空間， 而且更便于安裝和更換。因此，系統(tǒng)的總體設計方案應在滿足系統(tǒng)整體性能指標的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所選的結構要盡量簡單實用、易于實現(xiàn)，器件的選用要著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗、低廉的成本以及較好的互換性。 ② 在硬件設計時，結構要盡量簡單實用、易于實現(xiàn)，應盡量使用各種總線技術，以節(jié)約系統(tǒng)有限的 I/O 口 資源，并使系統(tǒng)電路盡量簡單。 ③ 對傳輸?shù)接嬎銠C內實際得到的溫度數(shù)據(jù)，可以通過 PC 機的超級終端和 LCD液晶進一步實現(xiàn)溫度信息的智能化管理。主機端由一塊 STC89C52，一塊 DS1302，一塊液晶和 MAX232 組成通過串口將傳輸過來的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，用戶可以對每個節(jié)點按照需要自行設定一個溫度，如果 傳輸過來的溫度比設定的溫度低，那么主機將自動啟動加熱系統(tǒng)對當節(jié)點溫度進行提高處理，相反當傳輸過來的溫度比預設的溫度高，主機將會報警，并自動啟動降溫裝置，對該節(jié)點溫度進行降溫。目前，國內企業(yè)復雜的及精度要求高的溫度控制系統(tǒng)大多采用進口溫度控制儀表。目前我國在測控儀表研究與生產應用中，總結了很多經驗，但從國內生產的溫度控 制器及測溫儀表來說，總體發(fā)展水平仍然不高。 其中 以日本、美國、德國、瑞典等國家技術領先，都生產出了一批商品化、性能優(yōu)異的溫度控制儀表，在各行業(yè)廣泛應用。特別是在有線網絡不通暢或現(xiàn)場環(huán)境因素受限不便架設線路的情況下，高效、快捷。布置傳感器帶來的眾多的線纜不僅帶來布線復雜的不便，而且存在著短路、斷線隱患，成