【正文】 后來李老師通過郵件向我提一些問題（溫度怎么采集、監(jiān)控距離怎么辦、怎么連接）我根據(jù)所看資料去解決了這些問題，于是乎論文感覺有了一點(diǎn)頭緒。 （ 2）由于本系統(tǒng)的開關(guān)機(jī)次數(shù)不會(huì)太多，為了節(jié)省成本，未對(duì)單片機(jī) ROM區(qū)的資源進(jìn)行擴(kuò)展。 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 35 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(cè) 點(diǎn) 地 址開 中 斷N R F 9 0 5 接 收 地 址 改成 2 號(hào) 檢 測(cè) 點(diǎn) 地 址N R F 9 0 5 接 收 地 址 改成 3 號(hào) 檢 測(cè) 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(cè)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(cè)的需要，設(shè)置了 1號(hào)、2號(hào)、 3號(hào)溫度檢測(cè)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。D0～ D7 為數(shù)據(jù) 。 （中間夾有 CSN電平變化） 步驟三：延時(shí)。 步驟二：發(fā)送 RRP 指令。 步驟二： SCK 置高，主機(jī)讀取 MISO 線上的數(shù)據(jù)。下面要先介紹 SPI 的讀寫操作，再介紹相關(guān)配置字的選擇。 （ 5）立刻讀取溫度值。 （ 3）按先低位后高位的順序依次讀入 8 位。 （ 2） 延時(shí)確定的時(shí)間為 15 微秒。 （ 4） 延時(shí) 750 微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從 480 到 960微秒）產(chǎn)生復(fù)位脈沖。 主程序流程 設(shè)計(jì)中要完成按鍵設(shè)定溫度報(bào)警上限值（按鍵模式 1），按鍵更改顯示不同測(cè)量點(diǎn)的 溫度（按鍵模式 2），但單片機(jī)不能一直處于查詢狀態(tài)，那樣太浪費(fèi)單片機(jī)資源，又不利于系統(tǒng)整體流程的復(fù)雜程度，故采用了中斷方式。此時(shí)為典型段電流 37 mA。MAX7219 是 MAXIM 公司的 7 段共陰極 LED 數(shù)碼管專用驅(qū)動(dòng)器，每一片 MAX7219 最多可驅(qū)動(dòng) 8 位 LED，完全滿足本設(shè)計(jì)的要求，且集 BCD 碼譯碼器 、多路掃描器、段驅(qū)動(dòng)和位驅(qū)動(dòng)電路于一體，內(nèi)含 8 8位雙口靜態(tài) SRAM，可保存 8 位 LED 數(shù)據(jù)，不僅使用方便，連線簡單，而且還可串聯(lián)，大大簡化了硬件電路設(shè)計(jì)，減少軟件的工作量。 按鍵硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，按鍵基本有兩種功能，一是完成溫度上限的設(shè)定，二是完成測(cè)量點(diǎn)的選擇，二者工作不沖突，故為節(jié)省資源，可利用中斷的不同讓按鍵工作于兩種模式下，即采用按鍵復(fù)用。 射頻寄存器的各位的長度是固定的。 SPI接口由 5個(gè)寄存器組成，一條 SPI 指令用來決定進(jìn)行什么操作。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和 CRC 校驗(yàn)碼移去。相比藍(lán)牙它的產(chǎn)品制造成本更低，提供的數(shù)據(jù)傳輸速率更高。所以簡稱為 無線技術(shù)。在生活方面，無論用戶身在何處，都可以通過 WAP上網(wǎng)，進(jìn)行各項(xiàng)線上銀行服務(wù)，在娛樂方面，基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 13 WAP 也為用戶提供了嶄新的消費(fèi)模式，無論您走到那里，都可以隨心所欲地與朋友甚至其他 WAP 用戶，一起上網(wǎng)、玩游戲，一起分享 WAP 的樂趣。 UHF 波段則是指頻率為 300~3000MHz的特高頻無線電波。 寄生電源供電時(shí)， VCC 端接地，器件從單線總線上獲取電源，如圖所示。主機(jī)根據(jù) ROM的前 56 位來計(jì) 算 CRC值，并和存入 DS18B20 中的 CRC值做比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。頭 2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第 3 和第 4字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。 根據(jù)其時(shí)序特點(diǎn)給出了 DS1820 和 AT89S51 單片機(jī)構(gòu)成的溫度測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用電路如下： 圖 DS18B20典型應(yīng)用 DS18B20 采集到的模擬信號(hào)通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過一總 線 DQ 與單片機(jī)直接通信，無需 A/D 轉(zhuǎn)換，單片機(jī)從其寄存器中直接提取數(shù)據(jù)再做相應(yīng)處理后，交由無線模塊發(fā)射。 目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化和網(wǎng)基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 6 絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器例如 (TC652/653)中還包含了刀轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。 AT89S51 總結(jié) 具有如下特點(diǎn) ： ● 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容 ● 4K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 ● 1000 次擦寫周期 ● 全靜態(tài)工作： 0Hz— 33MHz ● 32 個(gè)可編程 I/O 口線 ● 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ● 6 個(gè)中斷源 ● 全雙工 UART 串行通道 ● 低功耗空閑和掉電模式 ● 掉電后中斷可喚醒 ● 看門狗定時(shí)器 ● 雙數(shù)據(jù)指針 ● 靈活的 ISP 編程（字或字節(jié)模式） 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 4 ● 電壓工作范圍 最小單片機(jī)系統(tǒng) 下圖是本設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)最小系統(tǒng)： 圖 系統(tǒng)采用 12MHZ 晶振，由于系統(tǒng)對(duì)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。 單片機(jī)主模 塊 主控單片機(jī)采用一片 ATMEL AT89S51。所以學(xué)習(xí)并研究溫度測(cè)量及相關(guān)知識(shí)可做為一 個(gè)較為實(shí)用的課題的方向，能獲得較實(shí)用的知識(shí)和方法。 溫度是工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的和最基本的參數(shù)之一，在生產(chǎn)過程中常需對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，采用微型機(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)、數(shù)字顯示、信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用。本系統(tǒng)中所用到的器件是AT89S51 單片機(jī)、數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 和無線芯片 NewMsgNRF905，數(shù)據(jù)接收后由單片機(jī) AT89S51 作為核心控制部件譯碼，由 MAX7219 驅(qū)動(dòng)的LED 數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度值，外加執(zhí)行電路來完成系統(tǒng)的報(bào)警等預(yù)期任務(wù)。尤其是各種智能化的儀器、儀表在農(nóng)、工業(yè)的廣泛應(yīng)用給社會(huì)帶來了極大的便利。但是它提供了一個(gè)通過溫度來控制設(shè)備的基本思想和原理。 LED digital tube display。多個(gè)溫度傳感節(jié)點(diǎn)通過單總線與單片機(jī)相連形成分布式系統(tǒng)。 。而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡單，安裝方便。不過在居民住宅中使用已可滿足要求。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一（僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器 (或寄存器 )和接口電路。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。 3) 高速暫存存儲(chǔ) ，可以設(shè)置 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的精度。 Bye0 溫度測(cè)量值 LSB（ 50H） Byte1 溫度測(cè)量值 MSB（ 50H） E2PROM Byte2 TH 高溫寄存器 ?? TH 高溫寄存器 Byte3 TL 低溫寄存器 ?? TL 低溫寄存器 Byte4 配位寄存器 ?? 配位寄存器 Byte5 預(yù)留（ FFH） Byte6 預(yù)留（ 0CH） 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 9 Byte7 預(yù)留（ IOH） Byte8 循環(huán)冗余碼校驗(yàn)（ CRC） 圖 DS18B20 內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶要去改動(dòng)， R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。 當(dāng)符號(hào)位 S＝ 0 時(shí)，表示測(cè)得的溫 度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位 S＝ 1 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。電源檢測(cè)電路用于判定供電方式。因此，無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)得到了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域廠商的廣泛關(guān)注，未來，無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)很有可能代替現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)系統(tǒng)，成為今后數(shù)據(jù)傳基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 12 輸?shù)闹髁鳌? 技術(shù) WAP 是 Wireless Application Protocol（即無線應(yīng)用協(xié)議）的縮寫。 3） WAP 承載網(wǎng)絡(luò)是低功率的網(wǎng)絡(luò)，一般在辦公環(huán)境中的帶寬多為 11M。此外 無線技術(shù)還擁有理論上 2M 的數(shù)據(jù)傳輸速率，比藍(lán)牙的 1M理論傳輸速率提高了一倍。 其引腳說明如表 1 所示： 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 14 表 針號(hào) 功能說明 縮寫 1 電源＝ ~ VCC 2 TX_EN＝ 1為 TX模式， TX_EN＝ 0為 RX模式 TX_EN 3 發(fā)送或接收數(shù)據(jù)使能 TRX_CE 4 芯片上電 PWR_UP 5 時(shí)鐘輸出（不用） uCLK 6 載波檢測(cè) CD 7 地址匹配 AM 8 接收或發(fā)送數(shù)據(jù)完成 DR 9 SPI輸出 MISO 10 SPI輸入 MOSI 11 SPI時(shí)鐘 SCK 12 SPI使能 CSN 13 接地 GND 14 接地 GND NewMsgRF905 工作模式 NewMsgRF905 由 PWR 、 TRX_CE、 TX_EN 組成控制 四種工作模式：兩種活動(dòng) RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式?？臻e模式有利于減小工作電流，其從空閑模式到發(fā)送模式或接收模式的啟動(dòng)時(shí)間也比較短。 4）、發(fā)送有效數(shù)據(jù)（ TXPayload） 寄存器包 含發(fā)送的有效 ShockBurst 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置。 鍵盤模塊 基于本系統(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。而采用 LED 顯示器在亮度、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢(shì)。 可達(dá) 500 mA，在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出＋ V； SEGA～ SEGG 和 DP 為驅(qū)動(dòng)顯示器 7 段及小數(shù)點(diǎn)的輸出電流，約 40 mA，可軟件調(diào)整，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，接入 GND； DOUT 為串行數(shù)據(jù)輸出端，通常直接接入下一片 MAX7219 的 DIN 端。 其它模塊 電源模塊 本系統(tǒng)中除了 NRF905 使用 電壓外，其它均采用 5V 電壓。 x = 1 則 初 始化 成 功 。 本文此處介紹 DS18B20 讀一字節(jié)子程序，寫一字節(jié)子程序，和讀取溫度值及數(shù)據(jù)處理子程序。 （ 7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高，返回。 （ 2）跳過讀序列號(hào)，并啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換。 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 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。 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。 S P I 禁 用數(shù) 據(jù) 讀 完D R | | A M ＝ 0 ？N R F 9 0 5 進(jìn) 入 接 收 模 式 。 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 。 延時(shí)， nRF905數(shù)據(jù)發(fā)送完成。 程序流程如下： 開 始設(shè) 置 M A X 7 2 1 9 的 初 始 狀 態(tài) ；C S = 1 , C L K = 1 , D A T A = 1設(shè) 置 為 全 顯 示 方 式設(shè) 置 為 全 譯 碼 方 式置 為 正 常 顯 示 模 式清 除 所 有 顯 示 位置 為 最 大 亮 度返 回 圖 MAX7219初始化子程序流程圖 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉庫溫度采集系統(tǒng) 34 如上圖所示，所有向 MAX7219中寫的數(shù)據(jù)都是 DIN準(zhǔn)備好，在 CLK上升沿時(shí)送入相應(yīng)寄存器。 (3)研究設(shè)計(jì)了功能齊全、簡單有效、易于操作的溫度采集控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。從去年12月到現(xiàn)在讓我對(duì)單片機(jī)以及無線串口通信有了很重要的了解。另外也讓我看到到李老師為人的和藹可親，工作的實(shí)事求是精神。短短的五個(gè)多月論文設(shè)計(jì) ，在 李老師的要求下 ， 上報(bào)論文進(jìn)度不下于二十次。為此，本文研究所取得的創(chuàng)新性成果有