【正文】 ......................................... 32 結(jié)論 ..................................................................................................................... 33 參考文獻 ........................................................................................................... 364 致謝 ..................................................................................................................... 35 附錄 1 實物圖 附錄 2 程序 第 1 章 緒論 3 第 1 章 緒論 引言 溫度與我們的生活息息相關(guān)，它涉及到我們生活的各種領(lǐng)域。比如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫室大棚、酒窖發(fā)酵、無土栽培；工業(yè)生產(chǎn)中的食品加工、化工制藥等， 無處不存在到對溫度的監(jiān)督控制，可見，溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)發(fā)展中占據(jù)著非常重要的地位。而溫度系統(tǒng)為大滯后系燕山大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 統(tǒng)，較大的純滯后可引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。單片機的出現(xiàn)使得溫度數(shù)據(jù)的采集和處理得 到了很好的解決。對應于不同的溫度段及測量精度要求，測溫裝置也不盡相同，從傳感器方面看，己出現(xiàn)有各種金屬材料、非金屬材料、半導體材料制成的傳感器，也有紅外傳感器。 目前國內(nèi)外的溫度控制方式越來越趨向于智能化，溫度測量首先是由溫度傳感器來實現(xiàn)的。一般用測溫探頭（比如鉑電阻、熱電偶等）對液體進行測溫， 變換成其它信號接入溫控儀表，再通過溫控儀表來顯示溫度，并控制加熱或者冷卻設(shè)備或者儀器的起停，達到自動控制的目的。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，例如酒莊發(fā)酵、溫室大棚等，遠程溫度監(jiān)控也發(fā)揮著重要的作用。（ 3）按鍵設(shè)定系統(tǒng)能否長時間穩(wěn)定運行，對系統(tǒng)穩(wěn)定性的完善問題。而且采用 3 線制與單片機相連，減少了外部硬件電路，具有低成本和易使用的特點。 TX315A 由 TX315AT01 發(fā)射組件和 TX315AR01 接收組件兩部分組成，因其頻率絕對一致，故在使用時可隨意增加發(fā)射和接收組件，以組成所需的功能系統(tǒng)。 而且價格相對其他無線模塊較低，易于購買，因此選 擇此方案。 LED 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似 于 3 位 “+1”型。 本章小結(jié) 最終方案確定為 采用單片機芯片 STM8 作為主控制芯片， DS18B20 數(shù)字溫度傳感， CC1101 作為無線收發(fā)模塊， QC1602A 作為顯示模塊，采用蜂鳴器和發(fā)光二極管進行聲光報警。STM8S105xx 基礎(chǔ)型系列所有的單片機具有以下性能： 更低的系統(tǒng)成本 ， 它的 內(nèi)部集成真正的 EEPROM 數(shù)據(jù)存儲器，可以達到 30 萬次的擦寫周期 并且 高度集成了內(nèi)部時鐘震蕩器、看門狗和掉電復位功能 。在家用電器、加熱通風空調(diào)系統(tǒng)、工業(yè)自動化、電動工具、個人護理設(shè)備和電源控制管理系統(tǒng)等各種產(chǎn)品設(shè)備中，新產(chǎn)品配備的豐富外設(shè)可支持精確控制和監(jiān)視功能。引腳兼容燕山大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 還有益于平臺化設(shè)計決策，產(chǎn)品平臺化可節(jié)省 上市時間，簡化產(chǎn)品升級過程。封裝后的DS18B20 可用于電纜溝測溫，鍋爐測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各 種非極限溫度場合。表 2是對應的一部分溫度值。 在由 DS18B20 芯片構(gòu)建的溫度檢測系統(tǒng)中，采用達拉斯公司獨特的單總線數(shù)據(jù)通訊方式，允許在一條總線上掛載多個 DS18B20，在對 DS18B20的操作和控制中，由總線控制器發(fā)出的時隙信號就顯得尤為重要。通過開啟集成在調(diào)制解調(diào)器上的前向誤差校正選項，能使性能得到提升。 CC1101 增加了頻率范圍。 PATABLE 是一個 8 字節(jié)表，定義了 8 個 PA 功率值。 RSSI_dBm=(RSSI256)/274 (RSSI=128) RSSI_dBm= (RSSI/2)74 (RSSI128) CS 只在 RX 模式下才能有效，當信號質(zhì)量高于設(shè)定門限值時， CS 狀態(tài)將會被聲明。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、 PDA 移 動通信工具等眾多領(lǐng)域。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應的地址，設(shè)立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。該報警方式和聲光報警器有異曲同工之妙。當接通電源后（ ～ 15V 直流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出 ～ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 在電工學上，因為可快速切斷交流與直流 主回路和可頻繁地接通與大電流控制電路的裝置，所以經(jīng)常運用于電動機做為控制對象﹐也可用作控制工廠設(shè)備﹑電熱器﹑工作母機和各樣電力機組等電力負載，接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護作用。交流接觸器在失電后，依靠彈簧復位。 溫度傳感器對實驗現(xiàn)場的溫度進行采集，副控芯片 STM8 對采集溫度數(shù)據(jù)進行處理，將有用數(shù)據(jù)送給發(fā)射模塊 CC1101，主系統(tǒng)的接受模塊 CC1101 接受數(shù)據(jù) 送給主控芯片 STM8， STM8 對數(shù)據(jù)進行分析處理，對現(xiàn)場實際溫度進行顯示；另外，可以人工通過獨立鍵盤對所測溫度進行監(jiān)控，先設(shè)定好規(guī)定的溫度范圍，當采集的溫度超過此范圍時，蜂鳴器響，同時點亮發(fā)光二極管，通過按鍵選擇，可以獨立實現(xiàn)聲音報警、發(fā)光報警及聲光同時報警；當檢測溫度不在設(shè)定范圍內(nèi)時，系統(tǒng)正常運行，時刻顯示著現(xiàn)場的溫度值。 溫度小于報警下限？ 報警子程序 設(shè)定值與實際值比較 溫度大于報警上限？ 報警上限處理 報警下限處理 返回 燕山大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 圖 44 初始化流程圖 初始化程序如下，當需要初始化 LCD1602 的時候，只需要調(diào)用下邊的初始化程序。高電平讀指令，低電平時寫指令。 LCD_EN_1。 圖 47 內(nèi)部顯示地址 第 4 章 系統(tǒng)程序設(shè)計 29 void lcd1602_gotoxy(u8 x,u8 y) { u8 add。為操作各器件作好準備。寄生供電時 DS1820 發(fā)送“ 0 ”，外接電源供電 DS1820 發(fā)送“ 1 ”。 delay_us(700)。 //釋放總線 } 上邊是 DS18B20 的初始化過程，其中 flag 是復位成功的標志位，DS18B20 對時隙要求嚴格，能否成功初始化是后邊對數(shù)據(jù)進行讀寫操作的保證。 燕山大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 無線收發(fā)系統(tǒng)程序的設(shè)計 CC1101 工作流程 :(1)初始化 SPI,MCU 各引腳。 void CC1101Init( void ) { volatile INT8U i, j。每次寫操作時SO 返回的值為寫操作前的 CC1101 狀態(tài)值，讀狀態(tài)命令為當前 CC1101 狀態(tài)值 。需要注意的是不同單片機的機器周期是不盡相同的，所以程序中的延時函數(shù)并不是完全一樣，根據(jù)單片機不同的機器周期進行調(diào)試。 GPIO_Init(GPIOC,GPIO_PIN_5,GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST)。 delay_us(5)。 復制暫存器 48H 將 RAM 中第 3 、 4 字節(jié)的內(nèi)容復制到 EEPROM 中。 表 48 和 49 分別是 DS18B20 溫度傳感器的 ROM 指令表 表 48 ROM 指令表 指令 約定代碼 功能 讀 ROM 33H 讀 DS1820 溫度傳感器 ROM 中的編碼（即 64 位地址） 符合ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應的 DS1820 使之作出響應，為下一步對該 DS1820 的讀寫作準備。在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預。 Delay_ms(5)。 RS 是數(shù)據(jù)命令選擇，當 RS 是高電平時，是對操作寄存器的控制，當 RS 是低電平時候，是對數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)字節(jié)操作。 在對 LCD1602 進行讀寫操作 之前一定要確認模塊的忙，液晶顯示模塊是一個慢顯示器件要顯示字符時要先輸入顯示字符地 ， 否則此指令失效 ，表 示不忙標志為低電平的內(nèi)部顯示地址 [13]。另外，該設(shè)計師遠程溫度監(jiān)控設(shè)計，遠程的數(shù)據(jù)傳輸也尤其重要，本章節(jié)對無線傳輸進行了比較詳細的介紹。交流接觸器的動作動力來源于交流電磁鐵，電磁鐵由兩個“山”字形的幼硅鋼片疊成，其中一個固定，在上面套上線圈，工作電壓有多種供選擇。 溫度調(diào)節(jié)控制模塊 接觸器分為交流接觸器（電壓 AC）和直流接觸器（電壓 DC），它應用于電力、配電與用電。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 第 16 腳：背光源負極。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。這就是 LCD 顯示的 用 LCD 顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 68 或 88 點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “1”，其它的為 “0”，為 “1”的點亮，為 “0”的不亮。 當寫操作時，最后一個字節(jié)被傳送至 SI 腳后， 被 SO 腳接收的狀態(tài)位會表明在 TX FIFO 中只有一個字節(jié)是空閑 [10]。 （ 2： 0）從 8 個功率值中選擇 1 個，且振幅為相應數(shù)等級。 TX/RX 后要校準。 CC1101 可以在最佳靈敏度的低數(shù)據(jù)速率用 ADC 配置喚醒而不用編寫任何寄存器。 RF 收發(fā)器集成了一個高度可配置的調(diào)制解調(diào)器。 針對于 DS18B20 中 TH（高溫觸發(fā)寄存器）和 TL（低溫觸發(fā)寄存器），可以找到的代碼資料很少，而如果在某一測溫系統(tǒng)中需要用到 TH 和 TL 寄存器時， 其實不必覺得無從下手，總線控制器的讀操作將從位 0 開始逐步向下讀取數(shù)據(jù)，直到 讀完位 8，而且 TH 和 TL 寄存 器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式和片內(nèi)其他寄存器是相同的，當然，針對 TH 和 TL 寄存器的讀寫和其他片內(nèi)寄存器的讀寫也是相同的，所以在實際應用中，當 DS18B20 初始化完成后，首先通過總線控制器發(fā)出的 [B8H]指令將 EEPROM 中保存的數(shù)據(jù)召燕山大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 回到暫存器的 TH 和 TL 中，然后通過總線控制器發(fā)出的 “讀時隙 ”對器件暫存器進行讀操作，只要將讀到的每 8bit 數(shù)據(jù)及時獲取，就可以很容易地通過總線控制器讀出 TH 和 TL 寄存器數(shù)據(jù)；總線控制器對器件的寫 操作原理亦然，只要掌握了其他寄存器的操作編程，就完全可 以很容易地對 TH 和 TL這兩個報警值寄存器進行讀寫操作。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表 1 所示。 溫度傳感器 設(shè)計 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877，LTM8874 等等 [5]。應用代碼可移植到STM32 平臺上，獲得更高的性能。 STM8S 平臺打造 8 位微控制器的全新世代，高達 20 MIPS 的 CPU 性能和 的電壓范圍，有助于現(xiàn)有的 8 位系統(tǒng)第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 11 向電壓更低的電源過渡。 該單片機提供容量為 16K~32K 字節(jié)的 Flash 程序存儲器，集成真正的數(shù)據(jù) EEPROM。 表 21 工程造價 器件 數(shù)量（個） 單價（元） 合計 (元 ) STM8 開發(fā)板 2 77 154 DS18B20 2 16 CC1101 2 16 32 LED 顯示屏 1 排線 2 5 pl2303 下載線 1 在調(diào)試過程中，燒毀 DS18B20 溫度傳感器一個。市面上字符液晶大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶。 工作電壓范圍：～ ， 與數(shù)據(jù)采集模塊工作電壓協(xié)調(diào)， 待機模式下電流僅為 200nA。應用目前最先進的聲表面波器件和數(shù)據(jù)專用 ASK 超外差式 單片接收電路開發(fā)生產(chǎn)了TX315 系列模塊電路，其中