【文章內(nèi)容簡介】 92 小體積封裝形式，溫度測量范圍為－ 55℃～＋ 125℃，可編程為 9 位～ 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá) ℃，被測溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與多個(gè) DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。它具有測量精度高，電路連接簡單特點(diǎn)，此類傳感器僅需 要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用 P10 與 DS18B20 的 I/O 口連接 ， VCC 接電源 ,GND 接地。 VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN292827262524232221VSS20XLAT219XLAT118RES9RXD/1043215678TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17AT89S51123DA1VCC4K7R4GNDDQVCCDQGNDDQ 圖 34 溫度傳感器應(yīng)用電路 無線收發(fā)電路模塊 的設(shè)計(jì) NRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ， 工作于 ～ ISM 頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊 ， 并融合了增強(qiáng) Shock Burs 技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。 NRF24L01 功耗低 ， 在以6dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有 9mA； 接收時(shí)，工作電流只有 ，多種低 功率工作模式 (掉電模式和空閑模式 )使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。 NRF24L01 主要特性 有GFSK 調(diào)制：硬件集成 OSI 鏈路層 ； 具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再發(fā)射功能 ； 片內(nèi)自動(dòng)生成報(bào)頭和 CRC 校驗(yàn)碼 ； 數(shù)據(jù)傳輸率為 l Mb/s 或 2Mb/s； SPI 速率為 0 Mb/s～ 10 Mb/s；系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 9 125 個(gè)頻道：與其他 NRF24 系列射頻器件相兼容 ； QFN20 引腳 4mm4mm 封裝 ； 供電電壓為 ～ 。 NRF14L01 的封裝及引腳排列如圖 35 所示。 CE1CSN2SCK3MOSI4MISO5VDD_PA11ANT112ANT213VSS14VDD151616VSS VSSDVDD18VDD1719IREF2076VSSVDD8XC1XC2IRQ109 圖 35 NRF24L01管腳圖 發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將 NRF24L01 配置為發(fā)射模式 ： 接著把接收節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR和有效數(shù)據(jù) TX_PLD 按照時(shí)序由 SPI 口寫入 NRF24L01 緩存區(qū) ， TX_PLD 必須在 CSN為低時(shí)連續(xù)寫入，而 TX_ADDR 在發(fā)射時(shí)寫入一次即可，然后 CE 置為高電平并保持至少 10μs，延遲 130μs后發(fā)射數(shù)據(jù) ； 若自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么 NRF24L01 在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR 一致）。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功， TX_DS 置高，同時(shí) TX_PLD從 TX FIFO 中清除 ； 若未收到應(yīng)答，則自動(dòng)重新發(fā)射該數(shù)據(jù) (自動(dòng)重發(fā) 已開啟 )，若重發(fā)次數(shù) (ARC)達(dá)到上限， MAX_RT 置高， TX FIFO 中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā) ； MAX_RT或 TX_DS 置高時(shí)，使 IRQ 變低，產(chǎn)生中斷，通知 MCU。最后發(fā)射成功時(shí) ， 若 CE 為低則 NRF24L01 進(jìn)入空閑模式 1； 若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且 CE 為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射 ； 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。 接收數(shù)據(jù)時(shí) ， 首先將 NRF24L01 配置為接收模式，接著延遲 130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。當(dāng)接收方檢測到有效的地址和 CRC 時(shí)，就將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在 RX FIFO中，同時(shí)中斷標(biāo)志位 RX_DR 置高， IRQ 變低，產(chǎn)生中斷，通知 MCU 去取數(shù)據(jù)。若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開啟，接收方則同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號(hào)。最后接收成功時(shí)，若CE 變低，則 NRF24L01 進(jìn)入空閑模式 1。 SPI 口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為 10Mb/s，傳輸時(shí)先傳送低位字節(jié)，再傳送高位字節(jié)。但針對(duì)單個(gè)字節(jié)而言，要先送高位再送低位。與 SPI 相關(guān)的指令共有 8 個(gè)，使用時(shí)這些控制指令由 NRF24L01 的 MOSI 輸入。相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息是從 MISO 輸出給 MCU。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 10 NFR24L01 模塊采用 ，其應(yīng)用電路及電源轉(zhuǎn)換電路如圖 36 所示。 VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN292827262524232221VSS20XLAT219XLAT118RES9RXD/1043215678TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17AT89S51VCC12345678CONS2GNDMISOSCKCECSNMISIIRQ+CECSNSCKMISOMISIIRQVCCGND10uFC710uFC8Cap Pol1+Vin VoutGNDLM317R15200R16600 圖 36 NRF24L01應(yīng)用電路 顯示電路模塊的設(shè)計(jì) 如圖 37 所示，采用 1602 LCD 顯示。 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16條引腳線的 LCD，多出來的 2 條線是背光電源線 VCC(15 腳 )和地線 GND(16 腳 )，其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣， 具體各個(gè)腳的功能如表 31。表 31 LCD引腳功能表 引腳 符號(hào) 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 LCD對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高 4 RS RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選指令寄存器。 5 R/W R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位） 8 DB1 底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位 9 DB2 底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位 10 DB3 底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位 11 DB4 高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位 12 DB5 高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位 13 DB6 高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位 14 DB7 高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是 busy flag） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 11 由于 1602 LCD 具有功耗低、壽命長、體積小、顯示內(nèi)容豐富、接口控制方便等優(yōu)點(diǎn)。因此在各類電子產(chǎn)品中被廣泛的推廣和使用。本系統(tǒng)采用它來作為顯示器件，不僅簡化了硬件電路，而且極大的提高了系統(tǒng)的可靠性。如圖 38 所示。 1602 LCD與單片機(jī) AT89S52 的連接電路很簡單。 VSS1VDD2GND3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714LCD1 圖 37 LCD1602管腳圖 VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN292827262524232221VSS20XLAT219XLAT118RES9RXD/1043215678TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17AT89S51GNDVCCRSWREVSS1VDD2GND3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714LCD1VCCGNDRSEWR1 2 3 4 5 6 7 8 9RP1 圖 38 LCD1602應(yīng)用電路 報(bào)警電路 模塊的設(shè)計(jì) 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。 壓電式蜂鳴器 ： 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)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(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 電磁式蜂鳴器：電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞。 本設(shè)計(jì)應(yīng)用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)報(bào)警，其應(yīng)用電路如圖39 所示。 VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN292827262524232221VSS20XLAT219XLAT118RES9RXD/1043215678TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17AT89S511KR11KR2LED1LED2VCCVCCVCCQ19012SpeakerGND 圖 39 報(bào)警電路 電路原理及說明 將以上各個(gè)電路模塊連接起來，即構(gòu)成無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，總系統(tǒng)工作原理如下：溫度傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場的溫度進(jìn)行采集，副控芯片 AT89S51 對(duì)采集溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將有用數(shù)據(jù)送給發(fā)射模塊 NRF24L01，主系統(tǒng)的接受模塊 NRF24L01 接受數(shù)據(jù)送給主控芯片 AT89S51， AT89S51 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)現(xiàn)場實(shí)際溫度進(jìn)行顯示；另外，可以人工通過獨(dú)立鍵盤對(duì)所測溫度進(jìn)行監(jiān)控，先設(shè)定好規(guī)定的溫度范圍，當(dāng)采集的溫度超過此范圍時(shí)，蜂鳴器響，同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管，通過按鍵選擇，可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警、發(fā)光報(bào)警及聲光同時(shí)報(bào)警；當(dāng)檢測溫度不在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行，時(shí)刻顯示著現(xiàn)場的溫度值。 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 13 4 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 主程序的設(shè)計(jì) 主程序包括主系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，子系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和報(bào)警程序設(shè)計(jì)。 主系統(tǒng)程序 負(fù)責(zé)鍵盤設(shè)定 值的檢測，上下門限設(shè)定值的顯示，通過無線模塊接收子系統(tǒng)發(fā)送來的數(shù)據(jù)并顯示在 LCD 上，并且判斷接收的溫度是否超出門限值，如果超出就進(jìn)行報(bào)警操作。主系統(tǒng) 流程圖如圖 41 所示。 圖 41 主系統(tǒng)程序流程圖 子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)溫度的數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過處理后通過無線模塊發(fā)送出去 。 子系統(tǒng)程序流程圖如圖 42 所示。 鍵盤設(shè)定值檢測 設(shè)定值顯示 實(shí)際值顯示 接收副系統(tǒng)數(shù)據(jù) 返回 主程序 溫度超出范圍否？ 報(bào)警 Y N 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 14 圖 42 子系統(tǒng)程序流程圖 報(bào)警程序通過對(duì)接收到的實(shí)際值與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)溫度小于報(bào)警下限 值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警下限處理，當(dāng)溫度大于報(bào)警上限值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警上限處理。報(bào)警程序流程圖如圖 43 所示。 圖 43 溫度報(bào)警子程序流程圖 設(shè)定值與實(shí)際值比較 溫度小 于報(bào)警下限 ？ 溫 度 大于報(bào)警上