【正文】 delay1ms(5)。 } /* 初始化 1602*/ void LCD1602_init(void) { delay1ms(15)。) { w_dat(*p++)。 P0=cmd。 delay1ms(1)。 EN = 1。ims。 sbit Key2 = P3^5。 typedef char int8。 while (1) { start_temp_sensor()。 for (。 PCON=0x00。 temp |= temp_data[0]。 // 讀出溫度暫放 int16 temp。 //4us if (DQ) value|=0x80。 i8。 //4us DQ = val amp。 } DQ=1。 delay(1)。 _nop_()。 typedef int int16。在電路的設(shè)計(jì)中充分考慮了系統(tǒng)的可靠性和安全性。} 仿真與調(diào)試 20 5 仿真與調(diào)試 由于無(wú)線(xiàn)模塊 NRF24L01 在模擬仿真中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，所以采用的是雙機(jī)通信原理實(shí)現(xiàn)部分仿真。) { w_dat(*p++)。 P0 = cmd。 EN = 0。 // 清屏 } /*等待繁忙標(biāo)志 */ void wait(void) { P0 = 0xFF。 delay(6)。 i++) { DQ=1。 0x01。 /* 18B20 寫(xiě) 1 個(gè)字節(jié)函數(shù) 向 1WIRE 總線(xiàn)上寫(xiě)一個(gè)字節(jié) */ 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 18 void write_byte(uint8 val) { uint8 i。i8。 while (READ_IRQ() == 1)。i16。 //讀溫度 dataout[1] = 0xFF dataout[0]。 w_data(0x0D, Rev_dat[0])。 write_more_byte(tra,2)。 // LCD 初始化 wireless_init()。主系統(tǒng) 流程圖如圖 41 所示。當(dāng)接通電源后（ ～ 15V 直流工作電壓） ， 多諧振蕩器起振 ， 輸出 ～ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。本系統(tǒng)采用它來(lái)作為顯示器件，不僅簡(jiǎn)化了硬件電路，而且極大的提高了系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 10 NFR24L01 模塊采用 ，其應(yīng)用電路及電源轉(zhuǎn)換電路如圖 36 所示。 接收數(shù)據(jù)時(shí) ， 首先將 NRF24L01 配置為接收模式，接著延遲 130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來(lái)。 VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN292827262524232221VSS20XLAT219XLAT118RES9RXD/1043215678TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17AT89S51123DA1VCC4K7R4GNDDQVCCDQGNDDQ 圖 34 溫度傳感器應(yīng)用電路 無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路模塊 的設(shè)計(jì) NRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ， 工作于 ～ ISM 頻段。本設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部時(shí)鐘電路。接收時(shí)，工作電流只有 ，多種低功率工作模式 (掉電模式和空閑模式 )使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便；顯示部份由 1602 LCD 來(lái)完成；報(bào)警電路采用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器及發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。 比較上述三種方案，方案三電 路簡(jiǎn)單、顯示信息量大、能很好的滿(mǎn)足題目要求，因此采用方案三 。 NRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ， 工作于 GHz～ GHz ISM 頻段。它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、測(cè)數(shù)距離、設(shè)計(jì)要求與方案論證 4 分辨率等方面比其他溫度傳感器有了很大的進(jìn)步，給用戶(hù)帶來(lái)了更方便的使用和更令人滿(mǎn)意的效果。 方案二：采用 8 位單片機(jī)作為主要的控制芯片。該系統(tǒng)由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)組成，發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行溫度采集以及數(shù)據(jù)發(fā)射，接收系統(tǒng)作為主系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)接收處理并顯示出來(lái)。選擇適當(dāng)?shù)膯纹瑱C(jī)和溫度傳感器以及前端處理電路，可以獲得較高的測(cè)量精度，不但方便快捷，成本低廉，省事省力，而且大 幅度提高了測(cè)量精度。 在溫度采集方法上，通常是利用熱電偶把熱化為電信號(hào)，再通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換得到溫度值。從食品生產(chǎn)到化工生產(chǎn)，從燃料生產(chǎn)到鋼鐵生產(chǎn)等等，無(wú)不涉及到對(duì)溫度的控制，可見(jiàn)，溫度控制在工 業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的地位，而且隨著工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，對(duì)溫度控制的速度和精度也會(huì)越來(lái)越高?；谶@種技術(shù)，本系統(tǒng)以 AT89S51 系列單片機(jī)為控制單元，采用 Dallas單線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 和無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊 NRF24L01 對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)測(cè)量與控制。 NRF24L01。它不需要像有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制耗費(fèi)巨大的通信資源，也不受網(wǎng)絡(luò)速度的影響。 近年來(lái)，單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以 微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、 國(guó)防，科研以及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于溫度監(jiān)控的研究和應(yīng)用已非常普遍，但對(duì)于無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控這方面的研究和應(yīng)用還有相當(dāng)大的提升空間。 系統(tǒng)基本方案選擇和論證 單片機(jī)芯 片選擇方案與論證 方案一：采用 FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程們陣列）作為系統(tǒng)的控制器。因此此方案不可行。 TX315A 由TX315AT01 發(fā)射組件和 TX315AR01 接收組件兩部分組成，因其頻率絕對(duì)一致，故在使用時(shí)可隨意增加發(fā)射和接收組件，以組成所需的功能系統(tǒng)。 方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合 ， 如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi) ， 且價(jià)格也相對(duì)較高 ,所以也不用此種作為顯示。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)硬件電路主要分為：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89S51 主、從 系統(tǒng)、接收電路、顯示電路、鍵盤(pán)電路、溫度采集電路、 發(fā)射電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，它是 DALLAS公司生產(chǎn)的單總線(xiàn)式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、搞干擾能力強(qiáng)、易配處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字 信號(hào)（提供 9 位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，且在同一總線(xiàn)上可以?huà)旖佣鄠€(gè)傳感器芯片。 CE1CSN2SCK3MOSI4MISO5VDD_PA11ANT112ANT213VSS14VDD151616VSS VSSDVDD18VDD1719IREF2076VSSVDD8XC1XC2IRQ109 圖 35 NRF24L01管腳圖 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(xiě)入 NRF24L01 緩存區(qū) ， TX_PLD 必須在 CSN為低時(shí)連續(xù)寫(xiě)入，而 TX_ADDR 在發(fā)射時(shí)寫(xiě)入一次即可，然后 CE 置為高電平并保持至少 10μs，延遲 130μs后發(fā)射數(shù)據(jù) ； 若自動(dòng)應(yīng)答開(kāi)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）。但針對(duì)單個(gè)字節(jié)而言，要先送高位再送低位。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 壓電式蜂鳴器 ： 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 鳴箱、外殼等組成。 VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN292827262524232221VSS20XLAT219XLAT118RES9RXD/1043215678TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17AT89S511KR11KR2LED1LED2VCCVCCVCCQ19012SpeakerGND 圖 39 報(bào)警電路 電路原理及說(shuō)明 將以上各個(gè)電路模塊連接起來(lái)，即構(gòu)成無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，總系統(tǒng)工作原理如下：溫度傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度進(jìn)行采集，副控芯片 AT89S51 對(duì)采集溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將有用數(shù)據(jù)送給發(fā)射模塊 NRF24L01，主系統(tǒng)的接受模塊 NRF24L01 接受數(shù)據(jù)送給主控芯片 AT89S51， AT89S51 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度進(jìn)行顯示；另外，可以人工通過(guò)獨(dú)立鍵盤(pán)對(duì)所測(cè)溫度進(jìn)行監(jiān)控，先設(shè)定好規(guī)定的溫度范圍，當(dāng)采集的溫度超過(guò)此范圍時(shí)，蜂鳴器響，同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管，通過(guò)按鍵選擇，可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警、發(fā)光報(bào)警及聲光同時(shí)報(bào)警；當(dāng)檢測(cè)溫度不在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行，時(shí)刻顯示著現(xiàn)場(chǎng)的溫度值。 圖 43 溫度報(bào)警子程序流程圖 設(shè)定值與實(shí)際值比較 溫度小 于報(bào)警下限 ？ 溫 度 大于報(bào)警上限 ？ 報(bào)警上限處理 N Y Y N 報(bào)警下限處理 報(bào)警子程序 返回 溫度采集 數(shù)據(jù)處理 實(shí)際值發(fā)送 主程序 返回 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 15 主程序首先對(duì) LCD 進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行按鍵掃描，設(shè)定溫度上下限值，接著初始化無(wú)線(xiàn)接收模塊，然后溫度數(shù)據(jù)，并判斷是否超出設(shè)定范圍，超過(guò)即啟動(dòng)報(bào)警程序，不超過(guò)則繼續(xù)判斷，如此循環(huán)。 //按鍵操作內(nèi)容 if (IRQ == 0) //是否接收到數(shù)據(jù) { read_chip_state()。 w_string(0x0C, )。 //初始化無(wú)線(xiàn)模塊 while (1) { start_temp_sensor()。 CLR_SCN()。i60。 Write_more_byte(tra1,1)。 // 發(fā)時(shí)鐘 CLR_SCK()。 DQ = 0。 } /*18B20 讀 1 個(gè)字節(jié)函數(shù) 從 1WIRE 總線(xiàn)上讀取一個(gè)字節(jié) */ uint8 read_byte(void) { uint8 i, value=0。 //4us DQ = 1。 // 16*2 顯示， 5*7 點(diǎn)陣， 8 位數(shù)據(jù)接口 w_cmd(0x0C)。 }while (BUSY == 1)。 EN = 0。 } /*發(fā)送字符串到 LCD*/ void w_string(uint8 addr_start, uint8 *p) { w_cmd(addr_start | 0x80)。 w_dat(dat%10 + 39。 89S51 單片機(jī)的采用，不僅便于數(shù)據(jù)采集，而且擴(kuò)展了各種功能，比如顯示、外部中斷等。 typedef unsigned int uint16。 {_nop_()。 void delay(uint16 t)。 // 66us flag = DQ。 _nop_()。 delay(1)。 nops()。 write_byte(0xCC)。 //溫度低 8位 temp_data[1]=read_byte()。 /*允許串行口中斷 */ TMOD=0x20。 TI = 0。 } main() { int8 dataout[16]。 } } 附錄 30 主系統(tǒng)仿真程序 include include typedef unsigned char uint8。 sbit EN = P1^5。 sbit LED2 = P1^1。 do{ RS = 0。 RW=0。 RS=0。 } /* 發(fā)送字符串到 LCD*/ void w_string(uint8 addr_start, uint8 *p) { w_cmd(addr_start | 0x80)。 w_dat(dat%10 + 39。 w_cmd(0x01)。 } void rece_init(void) { EA=1。 w_cmd(0x08)。039。 delay1ms(1)。 EN=0。 } /* 寫(xiě)數(shù)據(jù) */ void w_dat(uint8 dat) { dela