【正文】 Flash存儲器。輸出功率、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 通過 SPI 接口進行設(shè)置。它具有低電壓(～ )，極低的功耗， 可編程輸出功率 (20～ 10dBm)， 高靈敏度 (一般 109dBm)，小尺寸 (TSSOP 28 封裝 )，集成了位同步器等特點。 無線通信模塊的 對比和 選擇 無線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，在設(shè)計中選擇合適芯片可以提高產(chǎn)品開發(fā)周期、節(jié)約成本。 ③ DS18B20[14]是美國 Dallas 半導(dǎo)體公司繼 DS1820 之后最新推出的一種改進型智能溫度傳感器。 2℃ ，轉(zhuǎn)換時間為 30ms。 系統(tǒng)設(shè)計器件的選擇 傳感器 的對比 和 選擇 隨著溫度傳感器智能化、集成化技術(shù)的進步，數(shù)字式溫度傳感器也得到了快速發(fā)展，世界上許多公司推出了新型的數(shù)字溫度傳感器系列。每個無線測溫系統(tǒng)包含的測溫儀，可能會多達上百個，作為一款商用產(chǎn)品設(shè)計，應(yīng)充分考慮成本，在滿足系統(tǒng)要求的前提下，盡量降低成本低，才能 在市場上更有競爭力。通過對比目前國內(nèi)外常用的元器件，著重介紹了多點無線測溫系統(tǒng)的傳感器和 無線收發(fā)芯片的選擇。該系統(tǒng)屬于無線通信系統(tǒng)，因此也需要對數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃赃M行研究。 設(shè)計方法 本設(shè)計用多塊 nRF24L01 組成一個無線網(wǎng)絡(luò) ，由一個主機，多個節(jié)點組成。溫度控制系統(tǒng)具有控制精度高、抗干擾力強等特點。因此，尋找一種便捷的、能夠滿足數(shù)據(jù)通信要求的無線通信技術(shù)，以解除線纜搭接復(fù)雜的困擾，成為一個 及 需解決的問題。 nRF24L01。 學(xué)科分類號： ___________ 本科生畢業(yè)設(shè)計 題 目： 基于單片機的無線溫度自動 監(jiān)控 系 統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué)號 06409118 系 部： 通信與控制工程系 專業(yè)年級： 電子信息工程 2020 級 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授 本科畢業(yè)設(shè)計誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科 畢業(yè)設(shè)計，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 關(guān)鍵詞 ： 溫度傳感器； nRF24L01； 單片機； DS1302； 溫度采集 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 II Design of wireless temperature automatic monitor system based on microcontroller Abstract ： With the development of puter technology, espec ially microputer tec hnology, many sheds, warehouse is c ontrolled gradually intelligent, but it still uses the thermometer devic e w ith traditional methods just like artific ial transcription. This is not only ineffic ient but also errorprone. This paper designed a w ireless temperature monitoring system which can automatic ally monitor the temper ature of greenhouse and storage. This system inc lude STC89C52 MCU, nRF24L01 transceivers whic h for the w ireless transmission module and some external ponents. What’s more, w ith DS1302 to show the time and DS18B20 to c ollect the temperature. Then the temperature data is rec eived by the LCD which c an not only display the temperature but also show directly to the PC through th e RS232 munication protocol. I design the program w ith C language, make all the node collect temperature and send it through the wireless work master control node. These control node receiving management data and it send the serial data to the puter screens or w ith the LCD, so to automatic ally monitor the temperature. Key Words： temperature sensor。同時對于一些臨時使用的傳感器，搭接線纜十分不便 ，另外還有一些 仍采用測溫儀器與人工抄錄、管理相結(jié)合的傳統(tǒng)方法 ,這不僅效率低 ， 還易出錯 。其特點是適應(yīng)于大慣性、大滯后等復(fù)雜溫度測控系統(tǒng)，具有參數(shù)自 動調(diào)整 功能和自學(xué)習(xí)功能，即溫控器對控制對象、控制參數(shù)及特性進行自湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 動整定，并根據(jù)歷史經(jīng)驗及控制對象的變化情況，自動調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化。 ③ 儀表控制用關(guān)鍵技術(shù)、相關(guān)算法及控制軟件方面的研究較國外滯后。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 設(shè)計過程 應(yīng)注意的問題 本課題所研究的多點無線溫度測量系統(tǒng)是短距離無線通信技術(shù)在溫度測量方面的一個具體應(yīng)用。本章介紹多點無線測溫系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，給出結(jié)構(gòu)框圖 ， 提出了系統(tǒng)的功能和技術(shù)要求，介紹了短距離無線通信系統(tǒng)的發(fā)展。 ③ 低成本。數(shù)據(jù)接收端與計算機通過串口通信，由芯片 MAX232 完成接口電平轉(zhuǎn)換。測溫范圍為 55℃ ～ +125℃ ，具有 10 位數(shù)字輸出溫度值，分辨率為 ℃ ，精度為 177。 LM74 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為 12 位外加符號位，因此在其有效工作范圍內(nèi)可達 ℃ 的分辨率，轉(zhuǎn)換時間為 425ms。 表 幾種數(shù)字溫度傳感器的比較 溫度傳感器 LM75 LM74 MAX6575 DS1820 DS18B20 適用總線線 IIC SPI 1_Wire 1_Wire 1_Wire 溫度準確度 3℃ 3℃ ℃ ℃ ℃ 溫度范圍 25～ 100℃ 55～ 125℃ 55～ 125℃ 55～ 125℃ 55～ 125℃ 最多掛接數(shù) 8 8 8 80～ 100 80～ 100 由于 DS18B20 具有獨特的單總線接口方式在多點測溫時有明顯的優(yōu)勢，占用MCU 的 I/O 引腳資源少，和 MCU 的通信協(xié)議比較簡單，成本較低，傳輸距離遠，和其他數(shù)字溫度傳感器相比，它更適合本系統(tǒng)，所以，選用 DS18B20 作 為溫度測量的傳感器。它的工作頻帶在 31 868 及 915MHZ，但 CC1000 很容易通過編程使其工作在 300～ 1000MHz 范圍內(nèi)。無線收發(fā)器 包括：頻率發(fā)生器、增強型 Schock Burst 模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器、解調(diào)器。 微處理器 電路設(shè)計 微控制器的主要功能是管理系統(tǒng)的所有外圍設(shè)備 ， 主要完成溫度數(shù)據(jù)的采集、處理 ， 然后進行數(shù)據(jù)的發(fā)送等工作。 STC89C52單片機的 5V直流供電電路如圖 ： 12P4Header 2HP1BNCVin VoutGND7805100pFC14100pFC13100pFC15100pFC16S2SWPBD11N4007D21N4007D31N4007D41N4007VCCGND 圖 電源 電路 復(fù)位電路設(shè)計 任何微處理器均需通過可靠復(fù)位，然后才能有序地執(zhí)行應(yīng)用程 序。單片機與 MAX232 的電路連接原理圖如圖 所 示 [9]： C1+1VS+2C13C2+4C25VS6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U2MAX232N12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1STC89C5220UFC6Cap Pol230pfC430pFC52KR8Res212Y2S1SWPBVCC+5V+5V104C1Cap104C2Cap104C3Cap104C4Cap 圖 MAX232 與單片機接口的連接電路 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 DS18B20 主要由四部分組成 ： 64 位光刻 ROM 數(shù)據(jù)存儲器、溫度傳感器、非易失性電可擦寫溫度報警觸發(fā)器 TH、 TL 以及非易失性電可擦寫設(shè)置寄存器。第五字節(jié)是系統(tǒng)配置寄存器， 寄存器各位定義如下 ： 第八位用來設(shè)置傳感器的工作狀態(tài)， “1”為測試狀態(tài)， “0”為操作狀態(tài)，出廠設(shè)置為操作功能狀態(tài)，用戶不能修改 ； 第七、六兩位是溫度轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)位的設(shè)置 (00， 01， 10， 01 分別對應(yīng) 9， 10， 11， 12 位溫度數(shù)據(jù) )，出廠設(shè)置為 12湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 位溫度數(shù)據(jù)位，用戶可根據(jù)需要進行修改，其余位無效。不過溫度轉(zhuǎn)換 位數(shù)越大，轉(zhuǎn)換時間也越長。這個值以 16 位二進制補碼的形式存放在便箋式存儲器中。 ⑤ 低功耗 ～ ，待機模式下狀態(tài)為 22uA；掉電模式下為 900nA。使用這 2種技術(shù)可以明顯降低該射頻模塊的工作電流 ， 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 REUSE_TX_PL 1110 0011 重新使用上一包有效數(shù)據(jù)，當(dāng) CE 為高電平的過程中 ，數(shù)據(jù)包被不斷的重新發(fā)射 NOP 1111 1111 空操作，可以用來讀狀態(tài)寄存器 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 無線發(fā)射電路設(shè)計 nRF24L01寄存器設(shè)置是通過 SPI協(xié)議進行的，其外接電路如圖 ，其各引腳 MISO、 MOSI、 SCK、 CE CSN、 IRQ分別與單片機的 、 、 、 、 。 它可以工作在很低的耗電狀態(tài)以保存時鐘信息和數(shù)據(jù)，功耗小于 1uw[3]。 在設(shè)計中，單片機 I/O 口通過串行傳輸往 LCD 里傳送數(shù)據(jù)。其主機總流程圖如圖 所示： 開 始初 始 化 S T C 8 9 C 5 2 、 初 始 化n R F 2 4 L 0 1 、 初 始 化 D S 1 3 0 2 、 初 始 化液 晶 、 設(shè) 置 串 口 方 式 、 波 特 率設(shè) 置 n R F 2 4 L 0 1 為接 收 模 式L C D 顯 示 日 歷根 據(jù) 不 同 地 址 判 斷各 不 同 節(jié) 點 傳 來 的溫 度 數(shù) 據(jù)結(jié) 束接 到 數(shù) 據(jù) ？數(shù) 據(jù) 接 收預(yù) 設(shè) 各 節(jié) 點 溫 度P C 機 上 顯 示 系 統(tǒng) 名稱 ， 并 提 示 輸 入 密碼密 碼 正 確 ？各 接 收 的 溫 度 與 預(yù)設(shè) 各 節(jié) 點 溫 度 相 比 溫 度 超 限 ？報 警 ， 啟 動降 溫 裝 置啟 動 升 溫 裝 置 重 設(shè) 溫 度 鍵 是 否 按 下 ？提 示 重 新 輸 入 各 節(jié)預(yù) 設(shè) 點 溫 度在 L C D 和 P C 機 上顯 示 各 節(jié) 點 預(yù) 設(shè) 溫度 和 當(dāng) 前 溫 度啟 動 D S 1 3 0 2L C D 顯 示 系 統(tǒng) 名 稱溫 度 超 限 ？YNYNNY YNYN圖 主機部分軟件設(shè)計流程圖 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 24 節(jié)點 部分為 溫度采集發(fā)射，其流程圖如圖 所示： 開 始初 始 化 S T C 8 9