【正文】 Flash存儲(chǔ)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(jì) 9 通過(guò) SPI 接口進(jìn)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(diǎn)。 無(wú)線通信模塊的 對(duì)比和 選擇 無(wú)線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，在設(shè)計(jì)中選擇合適芯片可以提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、節(jié)約成本。 ③ DS18B20[14]是美國(guó) Dallas 半導(dǎo)體公司繼 DS1820 之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。 2℃ ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 30ms。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)器件的選擇 傳感器 的對(duì)比 和 選擇 隨著溫度傳感器智能化、集成化技術(shù)的進(jìn)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(gè)無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)包含的測(cè)溫儀，可能會(huì)多達(dá)上百個(gè)，作為一款商用產(chǎn)品設(shè)計(jì)，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(chǎng)上更有競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)對(duì)比目前國(guó)內(nèi)外常用的元器件，著重介紹了多點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的傳感器和 無(wú)線收發(fā)芯片的選擇。該系統(tǒng)屬于無(wú)線通信系統(tǒng)，因此也需要對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃赃M(jìn)行研究。 設(shè)計(jì)方法 本設(shè)計(jì)用多塊 nRF24L01 組成一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) ，由一個(gè)主機(jī)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。溫度控制系統(tǒng)具有控制精度高、抗干擾力強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，尋找一種便捷的、能夠滿足數(shù)據(jù)通信要求的無(wú)線通信技術(shù)，以解除線纜搭接復(fù)雜的困擾，成為一個(gè) 及 需解決的問(wèn)題。 nRF24L01。 學(xué)科分類號(hào)： ___________ 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目： 基于單片機(jī)的無(wú)線溫度自動(dòng) 監(jiān)控 系 統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào) 06409118 系 部： 通信與控制工程系 專業(yè)年級(jí)： 電子信息工程 2020 級(jí) 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。 關(guān)鍵詞 ： 溫度傳感器； nRF24L01； 單片機(jī)； DS1302； 溫度采集 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(shí)對(duì)于一些臨時(shí)使用的傳感器，搭接線纜十分不便 ，另外還有一些 仍采用測(cè)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(cuò) 。其特點(diǎn)是適應(yīng)于大慣性、大滯后等復(fù)雜溫度測(cè)控系統(tǒng)，具有參數(shù)自 動(dòng)調(diào)整 功能和自學(xué)習(xí)功能，即溫控器對(duì)控制對(duì)象、控制參數(shù)及特性進(jìn)行自湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 動(dòng)整定，并根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)及控制對(duì)象的變化情況，自動(dòng)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(guó)外滯后。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 設(shè)計(jì)過(guò)程 應(yīng)注意的問(wèn)題 本課題所研究的多點(diǎn)無(wú)線溫度測(cè)量系統(tǒng)是短距離無(wú)線通信技術(shù)在溫度測(cè)量方面的一個(gè)具體應(yīng)用。本章介紹多點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)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(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展。 ③ 低成本。數(shù)據(jù)接收端與計(jì)算機(jī)通過(guò)串口通信，由芯片 MAX232 完成接口電平轉(zhuǎn)換。測(cè)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(hào)位，因此在其有效工作范圍內(nèi)可達(dá) ℃ 的分辨率，轉(zhuǎn)換時(shí)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(zhǔn)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(dú)特的單總線接口方式在多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)有明顯的優(yōu)勢(shì)，占用MCU 的 I/O 引腳資源少，和 MCU 的通信協(xié)議比較簡(jiǎn)單，成本較低，傳輸距離遠(yuǎn)，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(cè)量的傳感器。它的工作頻帶在 31 868 及 915MHZ，但 CC1000 很容易通過(guò)編程使其工作在 300～ 1000MHz 范圍內(nèi)。無(wú)線收發(fā)器 包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)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(jì) 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(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送等工作。 STC89C52單片機(jī)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(jì) 任何微處理器均需通過(guò)可靠復(fù)位，然后才能有序地執(zhí)行應(yīng)用程 序。單片機(jī)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(jī)接口的連接電路 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(chǔ)器、溫度傳感器、非易失性電可擦寫溫度報(bào)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(lái)設(shè)置傳感器的工作狀態(tài)， “1”為測(cè)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(duì)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(jì) 15 位溫度數(shù)據(jù)位，用戶可根據(jù)需要進(jìn)行修改，其余位無(wú)效。不過(guò)溫度轉(zhuǎn)換 位數(shù)越大，轉(zhuǎn)換時(shí)間也越長(zhǎng)。這個(gè)值以 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存放在便箋式存儲(chǔ)器中。 ⑤ 低功耗 ～ ，待機(jī)模式下?tīng)顟B(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(guò)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(lái)讀狀態(tài)寄存器 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 無(wú)線發(fā)射電路設(shè)計(jì) nRF24L01寄存器設(shè)置是通過(guò) SPI協(xié)議進(jìn)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(jī)的 、 、 、 、 。 它可以工作在很低的耗電狀態(tài)以保存時(shí)鐘信息和數(shù)據(jù)，功耗小于 1uw[3]。 在設(shè)計(jì)中，單片機(jī) I/O 口通過(guò)串行傳輸往 LCD 里傳送數(shù)據(jù)。其主機(jī)總流程圖如圖 所示： 開(kāi) 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(diǎn) 傳 來(lái) 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(diǎn) 溫 度P C 機(jī) 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(diǎn) 溫 度 相 比 溫 度 超 限 ？報(bào) 警 ， 啟 動(dòng)降 溫 裝 置啟 動(dòng) 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(diǎn) 溫 度在 L C D 和 P C 機(jī) 上顯 示 各 節(jié) 點(diǎn) 預(yù) 設(shè) 溫度 和 當(dāng) 前 溫 度啟 動(dòng) D S 1 3 0 2L C D 顯 示 系 統(tǒng) 名 稱溫 度 超 限 ？YNYNNY YNYN圖 主機(jī)部分軟件設(shè)計(jì)流程圖 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 節(jié)點(diǎn) 部分為 溫度采集發(fā)射，其流程圖如圖 所示： 開(kāi) 始初 始 化 S T C 8 9