【文章內(nèi)容簡介】 的初始化進行通信之前首先要對 USART 進行初始化。初始化過程通常包括波特率的設定，幀結構的設定，以及根據(jù)需要使能接收器或發(fā)送器。對于中斷驅(qū)動的 USART 操作，在初始化時首先要清零全局中斷標志位(全局中斷被屏蔽)。 訪問UBRRH/UCSRC寄存器UBRRH 與寄存器 UCSRC 共用 I/O 地址。因此訪問該地址時需注意以下問題。一、寫訪問當在該地址執(zhí)行寫訪問時， USART 寄存器選擇位(URSEL)控制被寫入的寄存器。若URSEL 為0，對 UBRRH 值更新； 若 URSEL 為1，對 UCSRC 設置更新。二、讀訪問對 UBRRH 或 UCSRC 寄存器的讀訪問則較為復雜。但在大多數(shù)應用中，基本不需要讀這些寄存器。讀訪問由時序控制。一旦返回 UBRRH 寄存器內(nèi)容則讀 I/O 地址。若寄存器地址在前一個系統(tǒng)時鐘周期中讀入，當前時鐘下對寄存器的讀入將返回 UCSRC 內(nèi)容中。注意，讀 UCSRC 的時鐘序列為自動工作。在讀操作中的中斷(例如禁止全局中斷) 必須人為控制。對 UBRRH 內(nèi)容的讀操作不是自動完成，且當前一條指令沒有訪問該寄存器地址時，該寄存器作為普通寄存器使用。根據(jù)上一節(jié)系統(tǒng)總體設計方案構想，系統(tǒng)的從機硬件包括單片機Atmega16L與nrf905通信的串行外設接口SPI、顯示器LCD160溫度傳感器DS18b20及濕度傳感器HM1500，結構框圖見圖34。NRF905溫度傳感器DS18b20單片機LCD1602濕度傳感器HM1500圖34 從機原理圖 串行外設接口SPI同上文的主機相同。 單片射頻收發(fā)器nRF905同上文的主機相同，只是單片機與NRF905的硬件連接不同，從機的單片機與NRF905的硬件連接圖見圖35。圖35 單片機與nRF905的硬件連接圖(從機)LCD1602字符型液晶顯示器采用與日立公司的HD44780兼容的LCD控制器構成的2*16字符型液晶顯示模塊，是專用于顯示數(shù)字、字母、符號，字符型LCD液晶顯示模塊對外提供統(tǒng)一的接口標準。字符型液晶顯示模塊接口引腳定義見表34。表34 字符型液晶顯示模塊接口引腳定義引腳編號引腳名稱引腳功能14～7D7～D0數(shù)據(jù)線6E片選信號，寫數(shù)據(jù)控制，下降沿觸發(fā)5R/W讀/寫方向控制信號，低電平為寫入，高電平為讀出4RS寄存器選擇信號：RS=0：指令寄存器寫入；忙標志讀??；地址寄存器讀取RS=1：數(shù)據(jù)寄存器讀/寫3V0驅(qū)動電壓調(diào)節(jié)2VDD+5V1VSS地線15V背光電壓負端（GND）16V+背光電壓正端(+5V) （DDRAM）LCD控制器的指令系統(tǒng)規(guī)定，在發(fā)送待顯示字符代碼的指令之前，先要送DDRAM的地址，實際上是待顯示的字符顯示位置。若LCD為雙行字符顯示，每行40個顯示位置，第一行地址為00H～27H；第二行地址為40H～67H。雙行顯示的DDRAM地址與顯示位置的對應關系見表35。表35 雙行顯示的DDRAM地址與顯示位置的對應關系顯示位置1234567……3940DDRAMLine100H01H02 H03 H04 H05 H06 H……26 H27 H地址Line240 H41 H42 H43 H44 H45 H46 H……66 H67 H LCD顯示模塊的控制指令HD44780的數(shù)據(jù)線可以使用8位方式（D7～D0），也可以使用4位方式（D4～D0），由工作方式設置命令中的“DL”（D4）位決定。使用4位方式時，寫入（讀?。?shù)據(jù)分兩次完成，先寫入（讀?。?shù)據(jù)的高4位，接著寫入（讀?。?shù)據(jù)的低4位。 下面給出LCD控制命令的功能解釋。讀/寫方式下的光標和顯示模式設置命令：表36 讀/寫方式下的光標和顯示模式設置命令D7D6D5D4D3D2D1D0000001I/DSI/D：表示地址計數(shù)器（AC）的變化方向，即光標移動的方向。I/D=1：AC自動加1，光標右移一個字符。I/D=0：AC自動減1，光標左移一個字符。S：顯示屏上畫面向左或向右全部移動一個字符位。S=1，I/D=1：當寫一個字符時，整屏顯示左移。S=1，I/D=0：當寫一個字符時，整屏顯示右移。顯示開關控制命令：表37 顯示開關控制命令D7D6D5D4D3D2D1D000001DCBD：當D=0時，顯示關閉，DDRAM中數(shù)據(jù)保持不變。 當D=1時，顯示DDRAM中的數(shù)據(jù)。C：當C=1時，顯示光標；C=0時，不顯示光標。B：當B=1時，光標所在字符閃爍；B=0時，光標不顯示。光標或顯示屏移動命令見表38。表38 光標或顯示屏移動命令D7D6D5D4D3D2D1D00001S/CR/LXX具體含義如表39：表39 光標命令的具體含義 S/CR/L00光標左移，地址計數(shù)器減101光標右移，地址計數(shù)器加110顯示屏左移，光標跟隨顯示屏移動11顯示屏右移，光標跟隨顯示屏移動工作方式設置命令：表310 工作方式設置命令D7D6D5D4D3D2D1D0001DLNFXXDL=0：數(shù)據(jù)線寬度為4位，DB7～DB4；DL=1：數(shù)據(jù)線寬度為8位。N=0：顯示1行；N=1：顯示2行；F=0：顯示57點陣；F=1：顯示510點陣。 單片機與LCD1602的硬件連接原理圖本設計選用ATMEGA16L的PC口和PA口的PAPA2端口，LCD1602采用8位數(shù)據(jù)線工作方式。ATMEGA16L PC口與LCD1602的8位數(shù)據(jù)線連接，ATMEGA16L PC口的PAPA2端口分別與LCD1602的使能端口、讀\寫選擇端口、數(shù)據(jù)\命令選擇端口連接。硬件連線原理圖見圖36，LCDl602的RW選擇接地，詳細原理圖見附錄2。圖36 單片機與LCD1602的硬件連接圖 DS18B20的特點、結構及工作說明數(shù)字溫度傳感器DS18B20的測溫范圍為，℃，測量的溫度值用9~12位數(shù)字表示，最大轉(zhuǎn)換時間為750ms，溫度超標報警的上、下限值，DS18B20的轉(zhuǎn)換分辨率均可由用戶設定，并能長期保存。利用Dallas的單總線控制協(xié)議，和單線控制信號在總線上來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。DS18B20的另一特點是在沒有外部電源下操作的能力，電源由總線為高電平時DQ腳上的上拉電阻提供(寄生供電模式)，此時腳接地。也可用傳統(tǒng)方式供電，即將外部電源接在腳上即可。電壓為3~。本設計中采用外部電源供電，電壓3V。DS18B20測溫原理圖見圖37 。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用來向計數(shù)器1提供固定頻率的脈沖信號。高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響較大，隨溫度的變化而明顯改變，其產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入，用于控制閘門的關閉時間。初態(tài)時，計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在與55℃相對應的一個基值上。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，在計數(shù)器2控制的閘門時間到達之前，如果計數(shù)器1的預置值減到0，則溫度寄存器的值將作加1運算，與此同時，用于補償和修正測溫過程中非線性的斜率累加器將輸出一個與溫度變化相對應的計數(shù)值，作為計數(shù)器1的新預置值，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)，直到計數(shù)器2控制的閘門時間到達亦即計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。在默認的配置中，DS18B20的測溫分辨率為，以12位有效數(shù)據(jù)表示，其中，高位的S表示符號位，其數(shù)據(jù)格式見表 311所。本設計中測溫分辨率為。比較器斜率累加器預置預置+1=0計數(shù)器低溫度系數(shù)振蕩器溫度寄存器=0計數(shù)器高溫度系數(shù)振蕩器停止圖 37 DS18B20方框圖表311 數(shù)據(jù)格式低字節(jié)2^32^22^12^02^12^22^32^4高字節(jié)SSSSS2^62^52^4 DS18B20的數(shù)據(jù)處理DS18B20的高速暫存存儲器由9個字節(jié)組成，其分配見表 312，當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的 溫度值以2字節(jié)補碼形式存放到高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀取到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后。表312 字節(jié)分配溫度低位溫度高位THTL配置保留保留保留8位CRC表313 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表表313所列是DS18B20溫度采集轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在DS18B20的兩個8bit的RAM中，二進制的前5位是符號位，如果測的溫度大于或等于0，這五位為0，；如果溫度小于0，這五位為1。單片機和DS18B20的硬件連接圖見圖38，DS18B20的單總線DQ與接單片機ATMEGA16L 的PD0端口連接，另加一個上拉電阻。詳細原理圖見附錄2。圖38單片機和DS18B20的硬件連接圖 HM1500的特點、結構及工作說明 HM1500為OEM客戶提供了精確、可靠的測量方式。線性放大的電壓輸出可使傳感器與控制器相連。無需避光，無需防靜電，高濕后恢復時間短。 HM1500具有以下突出優(yōu)點：一、 體積小 二、不受水浸影響 三、完全互換性 四、可靠性高、長期穩(wěn)定性好 五、5VDC供電時0—100%RH對應1—4VDC輸出 六、55%RH時修正精度在177。2%RH以內(nèi) 七、溫度影響極小 八、適于3～7V供電, 比例于供電電壓 九、高濕后迅速恢復 十、耐化學腐蝕 十一、響應速度快 HM1500模塊有三條線引出，引腳定義見表314。表314 HM1500引腳定義引線顏色定義W1白地W2藍電源W3黃輸出其參考輸出電壓見表315。 表315 輸出電壓參考RH(%)Vout(mV)RH(%) Vout(mV)101325552480151465602605201600652730251735702860301860752990351990803125402110853260452235903405502360953555 HM1500的數(shù)據(jù)處理由于HM1500是線性放大的電壓輸出可使傳感器，所以要通過AD轉(zhuǎn)換單片機才可以讀出濕度數(shù)值。本設計選擇了Atmega16L內(nèi)部自帶的ADC為數(shù)模轉(zhuǎn)換。用Atmega16L自帶的ADC作為AD轉(zhuǎn)換。這里只用它的端口PA0 端口A 做為A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端口，Atmega16L有一個10位的卓此逼近型ADC。ADC與一個8通道的模擬多路服用器連接，能對來自端口A的8路單端輸入電壓進行采樣。單端電壓輸入以0V為基準。 式()式中：——輸入電壓 ——參考電壓 ADC——轉(zhuǎn)換結果單片機和HM1500的硬件連接圖見圖39，HM1500電壓輸出口與接單片機ATMEGA16L 的PA0端口連接，詳細原理圖見附錄2。圖39單片機和HM1500的硬件連接圖4 系統(tǒng)軟件設計主機程序開始后先進行初始化設置，初始化的內(nèi)容包括nRF905初始化和串口初始化。然后置nRF905為發(fā)送狀態(tài)，輪流發(fā)送多個從機的地址，發(fā)送一個地址后改為接收狀態(tài)，nRF905判斷是否有接收數(shù)據(jù)，沒有數(shù)據(jù)接收繼續(xù)查詢，有則接收對應地址從機通過nRF905發(fā)送回來的環(huán)境數(shù)據(jù)，單片機將接收的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給PC機，顯示在VB編寫的界面上，直到一組數(shù)據(jù)接收完畢。繼續(xù)輪流發(fā)送從機的地址。主機程序流程圖見圖41。其主要程序如下：void main(){ spi_init()。//spi初始化 uart_init(9600)。 //串口初始化波特率為9600 nrf905_Init()。//nrf905初始化 while(1) { nrf905_SendData(Address_1)。發(fā)送節(jié)點一地址 _delay_ms(20)。 RfRecvProc()。//接收節(jié)點一數(shù)據(jù)并處理 _delay_ms(20)。 nrf905_SendData(Address_2)。發(fā)送節(jié)點二地址 _delay_ms(20)。 RfRecvProc()。//接收節(jié)點二數(shù)據(jù)并處理