【正文】 件實(shí)現(xiàn)。 無線通信子程序 本設(shè)計(jì)中采用了 NewMsgNRF905 射頻模塊完成數(shù)據(jù)傳輸。 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng) 26 （ 4） 延時(shí)時(shí)間為 60 到 120 微秒，使寫時(shí)間片結(jié)束。 主要包括發(fā)射端與接收端主程序如下： 系統(tǒng)溫度采集終端主程序?qū)崿F(xiàn) 發(fā)射端的主要任務(wù)就是溫度采集，并通過無線模塊發(fā)送出去，并對(duì)讀取的溫度值了相應(yīng)處理，分離出小數(shù)、整數(shù)，加入了測(cè)量點(diǎn)代碼。在第 16 個(gè) CLK 上升沿， LOAD 引腳若變?yōu)楦唠娖?，則數(shù)據(jù)就會(huì)被鎖存到內(nèi)部寄存器中。 RF905 進(jìn)入關(guān)機(jī)模式或空閑模式時(shí)，寄存器中的內(nèi)容保持不變。 （ 2） 節(jié)能模式 RF905 的節(jié)能模式包括關(guān)機(jī)模式和節(jié)能模式。這就為 無線技術(shù)可發(fā)展性提供了必要的有利條件。 紅外通訊技術(shù)的特點(diǎn)： 1）它是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺(tái)所支持； 2）通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。 DS18B20 工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。因此，智能溫度傳感器 DS18B20 作為溫度測(cè)量裝置己 廣泛應(yīng)用于人民的日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。 溫度傳感器簡(jiǎn)介 測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展主要經(jīng)過了三個(gè)階段： （ 1）傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件） （ 2）模擬集成溫度傳感器控制器 （ 3）智能溫度傳感器。 AT89S51芯片本身集成了 看門狗（ WDT）電路 ，這是 為了系統(tǒng) 更加的 穩(wěn)定可靠 ， 避免了系統(tǒng)因?yàn)樗罊C(jī)而停止工作的情況發(fā)生這種做法對(duì)于實(shí)際上ISM 頻道 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 鍵盤顯示 單片機(jī) 單片機(jī) 無線發(fā)射 無線接收 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng) 3 長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在惡劣狀況的交通燈控制系統(tǒng)來說是十分必要的。 多路無線溫度采集系統(tǒng)可被廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量或相應(yīng)的可轉(zhuǎn)換為溫度量或供電故障監(jiān)控的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、服務(wù)業(yè)、安全監(jiān)控等工程中，例如：城市路燈故障檢測(cè)和供電線路防盜監(jiān)視、城市居民小區(qū)供熱檢測(cè)、大型倉(cāng)庫(kù)溫度檢測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)測(cè)控、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫度測(cè)控、環(huán)保工程、故障監(jiān)控工程等。它完成了從溫度的采集、轉(zhuǎn)換、顯示以及控制的一系列任務(wù)。 NewMsgNRF905。 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng) 2 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 此系統(tǒng)是基于 AT89S51單片機(jī)并由智能數(shù)字溫度傳感器 DS18B20完成對(duì)倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)溫度的多點(diǎn)采集，用 NewMsgNRF905 作為無線模塊進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)接收后由單片機(jī) AT89S51 作為核心控制部件 譯碼，并由 MAX7219 驅(qū)動(dòng)的 LED 數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度值，外加執(zhí)行電路來完成系統(tǒng)的報(bào)警等預(yù)期任務(wù)。可是它的缺點(diǎn)是只能近距離觀測(cè)，而且水銀有毒，玻璃管易碎。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù) (ATE)的結(jié)晶。 開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有 48 位，最后 8位是前 56 位的 CRC 校驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第 2字節(jié)。 外部電源供電 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng) 11 圖 寄生電源供電 圖 無線通信模塊介紹 隨著我國(guó)國(guó)際地位和科研水平的不斷提高，無需導(dǎo)線連接的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)用戶有著極大的吸引力。 WAP 既可部署在會(huì)議室中心以獲得最佳的覆蓋率，也可以 移動(dòng)到會(huì)議室中最適合的位置。 NewMsgRF905 芯片是挪威 Nordic 公司推出的的單片射頻收發(fā)器。 2）、 RF配置寄存器（ RFConfiguration Register） 寄存器包含收發(fā)器的頻率、輸出功率等配置信息。這樣便完成了按鍵預(yù)期功能。 為了報(bào)警達(dá)到目的，直到工作人員采用相應(yīng)措施改善溫度條件，故采用了蜂鳴器置的方法報(bào)警。據(jù)該狀態(tài)可以來確定初始化成功與否。 （ 6）拉高返回。 步驟二： SCK 置高，器件讀取 MOSI 線上的數(shù)據(jù)。 （中間夾有 CSN 電平變化）。 MAX7219 中共有 14個(gè)數(shù)據(jù)和控制寄存器。短短的五個(gè)多月論文設(shè)計(jì) ，在 李老師的要求下 ， 上報(bào)論文進(jìn)度不下于二十次。從去年12月到現(xiàn)在讓我對(duì)單片機(jī)以及無線串口通信有了很重要的了解。 程序流程如下： 開 始設(shè) 置 M A X 7 2 1 9 的 初 始 狀 態(tài) ；C S = 1 , C L K = 1 , D A T A = 1設(shè) 置 為 全 顯 示 方 式設(shè) 置 為 全 譯 碼 方 式置 為 正 常 顯 示 模 式清 除 所 有 顯 示 位置 為 最 大 亮 度返 回 圖 MAX7219初始化子程序流程圖 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng) 34 如上圖所示，所有向 MAX7219中寫的數(shù)據(jù)都是 DIN準(zhǔn)備好，在 CLK上升沿時(shí)送入相應(yīng)寄存器。 S P I 使 能S P I 寫 ， 寫 入 數(shù) 據(jù) 命 令 字依 次 寫 入 兩 個(gè) 字 節(jié) 的 數(shù) 據(jù) ， 存 放 到 送 數(shù) 據(jù) 寄 存 器 中S P I 寫 ， 寫 入 地 址 命 令 字依 次 寫 入 4 個(gè) 字 節(jié) 的 數(shù) 據(jù) ， 存 放 到 送 地 址 寄 存 器 中S P I 禁 止 ； C S N = 1延 時(shí) 1 m sS P I 使 能 ； C S N = 0S P I 禁 止 ； C S N = 1令 T R X _ C E = 1 啟 動(dòng) 發(fā) 射延 時(shí) 1 m s 保 證 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 完 畢T R X _ C E = 0 。 以上步驟循環(huán)執(zhí)行 8次，通過 SPI 向器件發(fā)送數(shù)據(jù)完成。 （ 2）跳過讀序列號(hào)，并啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換。 本文此處介紹 DS18B20 讀一字節(jié)子程序，寫一字節(jié)子程序，和讀取溫度值及數(shù)據(jù)處理子程序。 其它模塊 電源模塊 本系統(tǒng)中除了 NRF905 使用 電壓外，其它均采用 5V 電壓。而采用 LED 顯示器在亮度、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢(shì)。 4）、發(fā)送有效數(shù)據(jù)（ TXPayload） 寄存器包 含發(fā)送的有效 ShockBurst 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長(zhǎng)度由配置寄存器設(shè)置。 其引腳說明如表 1 所示： 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng) 14 表 針號(hào) 功能說明 縮寫 1 電源＝ ~ VCC 2 TX_EN＝ 1為 TX模式， TX_EN＝ 0為 RX模式 TX_EN 3 發(fā)送或接收數(shù)據(jù)使能 TRX_CE 4 芯片上電 PWR_UP 5 時(shí)鐘輸出（不用） uCLK 6 載波檢測(cè) CD 7 地址匹配 AM 8 接收或發(fā)送數(shù)據(jù)完成 DR 9 SPI輸出 MISO 10 SPI輸入 MOSI 11 SPI時(shí)鐘 SCK 12 SPI使能 CSN 13 接地 GND 14 接地 GND NewMsgRF905 工作模式 NewMsgRF905 由 PWR 、 TRX_CE、 TX_EN 組成控制 四種工作模式：兩種活動(dòng) RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式。 3） WAP 承載網(wǎng)絡(luò)是低功率的網(wǎng)絡(luò)，一般在辦公環(huán)境中的帶寬多為 11M。因此，無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)得到了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域廠商的廣泛關(guān)注，未來，無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)很有可能代替現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)系統(tǒng)，成為今后數(shù)據(jù)傳基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng) 12 輸?shù)闹髁鳌? 當(dāng)符號(hào)位 S＝ 0 時(shí)，表示測(cè)得的溫 度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位 S＝ 1 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。 3) 高速暫存存儲(chǔ) ，可以設(shè)置 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的精度。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器 (或寄存器 )和接口電路。不過在居民住宅中使用已可滿足要求。 。 LED digital tube display。尤其是各種智能化的儀器、儀表在農(nóng)、工業(yè)的廣泛應(yīng)用給社會(huì)帶來了極大的便利。 溫度是工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的和最基本的參數(shù)之一，在生產(chǎn)過程中常需對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，采用微型機(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)、數(shù)字顯示、信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用。 單片機(jī)主模 塊 主控單片機(jī)采用一片 ATMEL AT89S51。隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。 目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化和網(wǎng)基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng) 6 絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。頭 2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第 3 和第 4字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。主機(jī)根據(jù) ROM的前 56 位來計(jì) 算 CRC值，并和存入 DS18B20 中的 CRC值做比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 UHF 波段則是指頻率為 300~3000MHz的特高頻無線電波。所以簡(jiǎn)稱為 無線技術(shù)。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和 CRC 校驗(yàn)碼移去。 射頻寄存器的各位的長(zhǎng)度是固定的。MAX7219 是 MAXIM 公司的 7 段共陰極 LED 數(shù)碼管專用驅(qū)動(dòng)器，每一片 MAX7219 最多可驅(qū)動(dòng) 8 位 LED，完全滿足本設(shè)計(jì)的要求，且集 BCD 碼譯碼器 、多路掃描器、段驅(qū)動(dòng)和位驅(qū)動(dòng)電路于一體，內(nèi)含 8 8位雙口靜態(tài) SRAM，可保存 8 位 LED 數(shù)據(jù)，不僅使用方便，連線簡(jiǎn)單，而且還可串聯(lián)，大大簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)，減少軟件的工作量。 主程序流程 設(shè)計(jì)中要完成按鍵設(shè)定溫度報(bào)警上限值（按鍵模式 1），按鍵更改顯示不同測(cè)量點(diǎn)的 溫度（按鍵模式 2），但單片機(jī)不能一直處于查詢狀態(tài)，那樣太浪費(fèi)單片機(jī)資源，又不利于系統(tǒng)整體流程的復(fù)雜程度，故采用了中斷方式。 （ 2） 延時(shí)確定的時(shí)間為 15 微秒。 （ 5）立刻讀取溫度值。 步驟二： SCK 置高，主機(jī)讀取 MISO 線上的數(shù)據(jù)。 （中間夾有 CSN電平變化） 步驟三：延時(shí)。 基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng) 35 按鍵模式 2： 開 始返 回關(guān) 中 斷N R F 9 0 5 接 收 地 址 改成 1 號(hào) 檢 測(cè) 點(diǎn) 地 址開 中 斷N R F 9 0 5 接 收 地 址 改成 2 號(hào) 檢 測(cè) 點(diǎn) 地 址N R F 9 0 5 接 收 地 址 改成 3 號(hào) 檢 測(cè) 點(diǎn) 地 址K E Y 1 = 1 ?K E Y 4 = 1 ?K E Y 3 = 1 ?K E Y 2 = 1 ?NNNNYYYY 圖 3． 14 溫度檢測(cè)點(diǎn)選擇子程序流程圖 同樣為了利用外部中斷的不同來區(qū)別不同的模式，采用 了單獨(dú)的觸發(fā)按鍵，本模式由外部中斷 1（ INT1）端觸發(fā)，另外，為了多點(diǎn)檢測(cè)的需要，設(shè)置了 1號(hào)、2號(hào)、 3號(hào)溫度檢測(cè)終端選擇按鍵，為節(jié)省資源，以上 4鍵分別為上調(diào)、下調(diào)、改變調(diào)節(jié)位與中斷返回按鍵的復(fù)用；另外為了系統(tǒng)使用的方便，專門增加的中斷結(jié)束按鍵。后來李老師通過郵件向我提一些問題（溫度怎么采集、監(jiān)控距離怎么辦、怎么連接）我根據(jù)所看資料去解決了這些問題，于是乎論文感覺有了一點(diǎn)頭緒。 （ 2）由于本系統(tǒng)的開關(guān)機(jī)次數(shù)不會(huì)太多，為了節(jié)省成本，未對(duì)單片機(jī) ROM區(qū)的資源進(jìn)行擴(kuò)展。D0～ D7 為數(shù)據(jù) 。 步驟二：發(fā)送 RRP 指令。下面要先介紹 SPI 的讀寫操作，再介紹相關(guān)配置字的選擇。 （ 3）按先低位后高位的順序依次讀入 8 位。 （ 4） 延時(shí) 750 微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從 480 到 960微秒）產(chǎn)生復(fù)位脈沖。此時(shí)為典型段電流 37 mA。 按鍵硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，按鍵基本有兩種功能，一是完成溫度上限的設(shè)定，二是完成測(cè)量點(diǎn)的選擇，二者工作不沖突，故為節(jié)省資源，可利用中斷的不同讓按鍵工作于兩種模式下，即采用按鍵復(fù)用。 SPI接口由 5個(gè)寄存器組成，一條 SPI 指令用來決定進(jìn)行什么操作。相比藍(lán)牙它的產(chǎn)品制造成本更低，提供的數(shù)據(jù)傳輸速率更高。在生活方面，無論用戶身在何處，都可以通過 WAP上網(wǎng)，進(jìn)行各項(xiàng)線上銀行服務(wù)，在娛樂方面，基于單片機(jī)與無線技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)溫度采集系統(tǒng) 13 WAP 也為用戶提供了嶄新的消費(fèi)模式，無論您走到那里，都可以隨心所欲地與朋友甚至其他 WAP 用戶，一起上網(wǎng)、玩游戲，一起分享 WAP 的樂趣。 寄生電源供電時(shí)， VCC 端接地，器件從單線總線上獲取電源，如圖所示。 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。 根據(jù)其時(shí)序特點(diǎn)給出了 DS1820 和 AT89S51 單片機(jī)構(gòu)成的溫度測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用電路如下： 圖 DS18B20典型應(yīng)用 DS18B20 采集到的模擬信號(hào)通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過一總 線 DQ 與單片機(jī)直接通信，無需 A/D 轉(zhuǎn)換，單片機(jī)從其寄存器中直接提取數(shù)據(jù)再做相應(yīng)處理后，交由無線模塊發(fā)射。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器例如 (TC652/653)中還包含了刀轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。 AT8