【正文】 程序編寫中，由于思路不清晰，開始時遇到了很多的問題 ，經(jīng)過靜下心來思考，理清了思路，終于能夠完成它。我實際中使用的單片機(jī)為 STC89C52 單片機(jī) 。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功，TX_DS 置高，同時 TX_PLD 從 TX FIFO 中清除 。 另外，也可以使用 74HC244 等其他電路， 74HC244 比 74HC245 多了鎖存器，實物圖如圖 所示。利用這一工作原理可以將單片機(jī)中的數(shù)據(jù)在 LED數(shù)碼管上顯示出來。 DS18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是： ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8 位是單線系列編碼（ DS18B20 的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號 ，最后 8 位是以上 56 的位的 CRC 碼（冗余校驗）。復(fù)位電路成為電路的必要作用就顯現(xiàn)出來。 晶振電路設(shè)計 時鐘電路是為系統(tǒng)提供時鐘脈沖的，是系統(tǒng) 電路中必不可少的一部分。 } //*********************************主函數(shù) *********************************** void main(void) { init_NRF24L01() 。 //等待 500us 轉(zhuǎn)換時間 tem18b202 = DS18B20_Reset()。 _nop_()。硬件電路的簡單必然導(dǎo)致軟件控制的繁瑣。比如有個“做菜”程序 ，那么“做菜”這個過程就是“主函數(shù)”。電路中溫度檢測模塊單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示模塊單片機(jī)即可實現(xiàn)無線模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送。保證了系統(tǒng)的安全性。兩部分由各自的單片機(jī)進(jìn)行控制，各自獨立運行，互不影響。時鐘電路也是單片機(jī)系統(tǒng)運行的必須器件之一，本系統(tǒng)選用了 12M 的晶振，主要系統(tǒng)是通信系統(tǒng)，故選用 12M 的晶振，以方便通信。 開源軟件無線電 技術(shù)對無線電的行業(yè)影響頗深，無線收發(fā)模塊也不例外。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。華氏相當(dāng)于是 67 華氏度 到 257華氏度 10 攝氏度 至 +85 攝氏度 范圍內(nèi)精度為177。單片機(jī)的尋址能力也已突破 64KB的限制，有的已可達(dá)到 1MB和 16MB，片內(nèi)的 ROM 容量可達(dá) 62MB， RAM 容量則可達(dá) 2MB。而且大棚和糧倉占地面積大，檢測目標(biāo)分散，測點較多，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。在日常生活中有許多時候我們都離不開溫度的測量。由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設(shè)很多很長的通訊線，浪費資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯誤換線困難。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入 /輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，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。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費時費力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。單片機(jī)的最小系統(tǒng)就是讓單片機(jī)能正常工作并發(fā)揮其功能時所必須的組成部分也可理解為是用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計 7 第 3 章 系統(tǒng)分析 構(gòu)架概述 功能構(gòu)架 根據(jù)需求調(diào)研結(jié)果確定本系統(tǒng)主要包括以下功能模塊，如圖 所示。保證了系統(tǒng)的人性化和科學(xué)化。系統(tǒng)功能上分為發(fā)送端和接受端兩部分，發(fā)送端主要功能是負(fù)責(zé)收集傳感器得到的信號，在單片機(jī)處理后，通過 NRF24L01 發(fā)送到接收端。溫度顯示電路使用單片機(jī)控制 NRF24L01 模 塊和 LED數(shù)碼管。 系統(tǒng)控制流程 系統(tǒng)控制流程圖如下： 圖 軟件流程圖 有 無 完成 開始 初始化 未完成 溫度信號 單片機(jī) 無線 發(fā)送 模塊 單片機(jī) LED 數(shù)模管顯示 是否有數(shù)據(jù) 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計 12 第 5 章 系統(tǒng)實現(xiàn) 軟件實現(xiàn) 主函數(shù)模塊功能介紹 日常生活中，要完成一件復(fù)雜的功能，我們總是習(xí)慣把“大功能”分解為多個“小功能”以實現(xiàn)。NRF24L01 無線收發(fā)模塊也需要非常復(fù)雜的時序控制。i0。 DS18B20_Write(0xCC)。 TxBuf[1]=temp2。單片機(jī)的最小系統(tǒng)應(yīng)該包括單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路和輸入 /輸出設(shè)備。復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位，這種方法簡單且用以實現(xiàn)。 圖 蜂鳴器驅(qū)動電路圖 溫度檢測電路設(shè)計 DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的形狀有些失真，但控制簡單，使用方便，它可以顯示從 1 到 9的數(shù)字。 為了便于控制數(shù)碼管的顯示，在應(yīng)用數(shù)碼管顯示電路時通常也會用到一些驅(qū)動器，常用的驅(qū)動 器是 74HC245 芯片。實物圖如圖 所示。則使用軟件仿真的方式進(jìn)行系統(tǒng)測試。在最初的設(shè)計中，發(fā)揮“三個臭皮匠，頂個諸葛亮”的作用，相互學(xué)習(xí)、相互討論、研究，完成了最初的設(shè)想。此次設(shè)計中學(xué)到了很多很多東西，這是最重要的。通過顯示數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)對比的方式來檢測系統(tǒng)的功能。若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且 CE 為高，則進(jìn)入空閑模式 2。如果 DIR=“ 0” OE=“ 0”則 B1 輸入 A1 輸出，其它類同。 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計 20 圖 數(shù)碼管引腳圖 LED 數(shù)碼管的顯示方式分為：靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。 電路設(shè)計非常簡單， DS18B20 共三個引腳， 2 引腳連接到單片機(jī)以后，采用單總線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。單片機(jī)微控制器的復(fù)位引腳 RST 引腳 9 高電平在兩個以上的機(jī)器周期就執(zhí)行復(fù)位操作。 時鐘電路是單片機(jī)系統(tǒng)中最重要的電路之一， 如圖 ， 它是給系統(tǒng)源源不斷的提供動力的電路，時鐘信號就是它所提供的動力。 //P0=0xBF。 tempL = DS18B20_Read()。 _nop_()。軟件程序根據(jù)硬件電路設(shè)計的需要對硬件控制，讓各個模塊之間有序協(xié)調(diào)的工作。由于 DLL 模塊不是獨立的程序，因此不需要 main 函數(shù)。各自不同功能的模塊需要配置不同的電路，以實現(xiàn)無線信號的收發(fā)功能。本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無線收發(fā)功能可以實現(xiàn)對遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控的功能。 本系統(tǒng)選用的單片機(jī) STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 電源模塊的設(shè)計必須滿足電路內(nèi)部一切供電電壓電路的需求，對于不同的電壓需求必須有相應(yīng)的電路和電源模塊進(jìn)行實現(xiàn)。開發(fā)者能夠簡單快速的構(gòu)建一個實時、高容量的無線 通信系統(tǒng) 。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計 4 且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。 描述該 DS18B20 的數(shù)字溫度計提供 9 至 12 位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù) )。該接口設(shè)計具有成本低、傳輸速率高、軟件設(shè)計簡單以及通信穩(wěn)定可靠等特點。如今很多家庭都會安裝室內(nèi)溫度采集控制系統(tǒng)，其原理就是利用無線通信技術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)室內(nèi)溫度情況進(jìn)行遙控通風(fēng)等操作，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度 濕度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。 當(dāng)下一些無線溫度測量系統(tǒng)已得到開發(fā)和設(shè)計，但因其高昂的成本導(dǎo)致其還沒有普及到日常生活當(dāng)中。本次設(shè)計的無線傳輸模塊采用的型號是 NRF24L01。 （ 2）控制功能強(qiáng) 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計 2 為了滿足對對象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件 :分支轉(zhuǎn)移能力， I/O 口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 NRF24L01 功耗低，以 6 dBm的功率發(fā)射時，工作電流僅 9 mA；接 收時，工作電流僅 123 mA，多種低功率工作模式 (掉電和空閑模式 )更利于節(jié)能設(shè)計。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的 PID 控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。這幾部分是單片機(jī)系統(tǒng)必不可少的，既然被稱為單片機(jī)最小系統(tǒng)，他的每一部分都是單片機(jī)系統(tǒng)必不可少的部分，單片機(jī)是一切控制的核心 ，他負(fù)責(zé)單片機(jī)軟件的運行，協(xié)調(diào)各個硬件電路之間的協(xié)調(diào)運行。 數(shù)碼管在使用過程中必須設(shè)計驅(qū)動電路，如果單片機(jī)和數(shù)碼管直接相連的話會導(dǎo)致數(shù)碼管亮度不足或者出現(xiàn)燒損單片機(jī)的情況。 （ 4） LED 顯示模塊功能 顯示電路現(xiàn)在已經(jīng)成為了最小系統(tǒng)不可缺失的一部分，雖然單片機(jī)最小系統(tǒng)并未包含顯示電路，可是現(xiàn)有的單片機(jī)電路沒有了顯示電路已經(jīng)不能稱為合格的單片機(jī)系統(tǒng)。 STC89C52 采用 40 引腳的雙列直插封裝（ DIP 方式）。在信號傳輸必須保證時序的準(zhǔn)確控制。其主要的功 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計 11 能就是通過數(shù)碼管進(jìn)行顯示溫度。發(fā)送程序中主要包含了主函數(shù)、DS18B20 溫度讀取函數(shù)和 NRF24L01 無線發(fā)送函數(shù)。 unsigned char temp。 bit tem18b202 = 1。 temp3 = (tempptemp1*1000temp2*100)/10。其可以完成各種功能和函數(shù)中復(fù)雜的運算、通信、邏輯控制等功能。震蕩頻率的選擇的是 12MHz 的晶振。 圖 復(fù)位電路 報警電路設(shè)計 由于單片機(jī) STC89C52 提供的工作電流只有 20mA， 而蜂鳴器正常工作電流 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計 18 一般比較大，以至于單片機(jī)的 I/O 口是無法直接驅(qū)動的，因此需要一個外部的驅(qū)動電路，提供正常工作所需要的電流。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。從而大大簡化了硬件電路。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型“ SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器。系統(tǒng)測試一般分為兩種情況，一種 是系統(tǒng)設(shè)計完成后進(jìn)行實物制作，制作完成后進(jìn)行測試。同時，表明了此系統(tǒng)最終的無線收發(fā)模塊功能完全實現(xiàn)。由于平時沒有接觸過這兩個軟件，加上畢業(yè)設(shè)計的時間有限，對于他們的連接調(diào)試程序，未 能熟練掌握，但以后有機(jī)會的話會再好好學(xué)習(xí)的。然后進(jìn)行對比。若此時自動應(yīng)答開啟，接收方則同時進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。 第 10 腳 GND，電源地。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5 8=40 根 I/O 端口來驅(qū)動，實際應(yīng)用時必須增 加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 GND 1I/O 2V C C 3U2DS18B20V C CP 33 圖 DS18B20 硬件連接圖 數(shù)碼管驅(qū)動電路設(shè)計 （ 1） 數(shù)碼管顯示器簡介 基于 51 單片機(jī)的無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計 19 本設(shè)計采用 LED 數(shù)碼管顯示，在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用 LED 數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字或符 合。上電瞬態(tài)電容兩端的電壓不能突然改變，這時的電容器為低電平，并且連接在電阻上的電壓到 RESET 復(fù)位輸入為高時，芯片被復(fù)位。 STC89C52 片內(nèi)有高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。 // Transmit Tx buffer data Delay(20)。 DS18B20_delay(72)。 } else { temp=temp | 0x00。以免在使用過程中出現(xiàn)錯誤。主函數(shù)中定義了后續(xù)使用的函數(shù)，它是程序的核心，主要是在 運行過程中，控制各個軟件模塊的運行。由于此模塊工作環(huán)境會較為惡劣，所以此電路盡量簡化。兩個電路在相互配合過程中，采用 NRF24L01 模塊