【導(dǎo)讀】采用單片機(jī)為核心利用多個(gè)DS18B20溫度傳感器液晶顯示器1602基于。據(jù)采集和無(wú)線傳輸?shù)谋尘昂桶l(fā)展現(xiàn)狀并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)主要包括各個(gè)部分電。路的設(shè)計(jì)各個(gè)芯片的選擇介紹簡(jiǎn)單的軟件設(shè)計(jì)并制成目標(biāo)板根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)將。系統(tǒng)分為采集發(fā)送端和接受端系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了調(diào)試和測(cè)試測(cè)試。結(jié)果表明系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)完全符合溫度數(shù)據(jù)采集和無(wú)線傳輸?shù)囊罂梢酝度胧褂谩?3溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況3. 21系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)組成6. 221微處理器芯片的選擇7. 23系統(tǒng)電源電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)10. 32接收端軟件設(shè)計(jì)24. 作為系統(tǒng)的核心部件微處理器的選擇對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能起著至關(guān)重要的用。應(yīng)于目前對(duì)測(cè)控系統(tǒng)功能和速度的要求。作為這幾類微處理器的一種折衷方案各大公司紛紛推出各種面向不同應(yīng)用。6芯片內(nèi)EEPROM功能擦寫次數(shù)10萬(wàn)以上。能力強(qiáng)接口簡(jiǎn)單開(kāi)發(fā)方便的無(wú)線射頻收發(fā)一體對(duì)于發(fā)射具體沒(méi)有很高要求的芯。無(wú)線射頻收發(fā)一體型芯片技術(shù)是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種

　　

【正文】 erature data acquisition and wireless transmission摘 要 本文設(shè)計(jì)了一種多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集與無(wú)線傳輸系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和整體框架進(jìn)行了分析介紹了以低功耗高性能的單片機(jī) STC89C52RC 為核心的多點(diǎn)溫度采集與無(wú)線傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)要說(shuō)明了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成具體闡述了系統(tǒng)的軟件流程軟件系統(tǒng)包括溫度采集無(wú)線傳輸和液晶顯示部分溫度采集使用單總線器件DSl8B20 數(shù)字式溫度傳感器程序簡(jiǎn)便 無(wú)線通信采用基于 nRF905 芯片的無(wú)線收發(fā)電路液晶顯示屏選用易于編程的 LCD1602 發(fā)射端將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送出去接收端接收溫度數(shù)據(jù)并在液晶屏上顯示出來(lái)設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行調(diào)試所設(shè)計(jì)的程序完全滿足要求可以投入實(shí)際應(yīng)用 DS18B20 無(wú)線通信 nRF905 液晶屏 1602 Abstract This article designs a new multiple wireless temperature collecting system and makes detailed designing ideas and general frame of mutitemperature collection and transmission system It introduces a lowpower highperformance multicore microcontroller STC89C52RC temperature collection and wireless transmission systemThe article elaborates the software and expounds the hardware briefly The system is consist of temperature collection part wireless transmission part and LCD part The temperature collection part uses DS 18B20 Wireless transmission part adopts nRF905 LCD part chooses LCD1602 which is easy to design procedure The first part sends the collected data The second part receives the effective data that will be displayed on the LCD The program has been debugged after designation The program can e up to the expectation pletely which can be used in practical application Keywords temperature DS 18B20 wireless transmission nRF905 LCD 1602目 錄 前 言 1 第 1 章 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 2 11 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 2 12 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì) 2 13 溫度采集端硬件電路設(shè)計(jì) 3 131 數(shù)字式溫度傳感器 DSl8B20 3 132 溫度采集端硬件連接圖 4 14 液晶顯示電路設(shè)計(jì) 5 141 液晶顯示器 5 142 LCD1602 液晶顯示電路連接圖 6 15 無(wú)線收發(fā)模塊電路設(shè)計(jì) 6 151 nRF905 性能及引腳 6 152 nRF905 和單片機(jī)的硬件連接圖 8 第 2 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的整體框架 9 21 發(fā)送方程序設(shè)計(jì) 9 211 發(fā)送端主要功能 9 212 發(fā)送端程序設(shè)計(jì) 10 213 發(fā)送端溫度值保存函數(shù) 11 214 溫度值處理函數(shù) 12 22 接收方程序設(shè)計(jì) 13 221 接收端主要功能 13 222 接收端程序設(shè)計(jì) 14 223 接收端溫度值保存函數(shù) 14 23 程序調(diào)試環(huán)境 Keil C51 15 第 3 章 溫度采集程 序設(shè)計(jì) 16 31 DS18B20 的時(shí)序 16 311 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 16 312 DS18B20 的讀寫時(shí)序 17 32 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令 18 321 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 18 322 DS18B20 的指令表 19 33 溫度測(cè)量程序 20 331 選擇 DS18B20 函數(shù) 20 332 獲取 DS18B20 序列號(hào)程序 20 333 DS18B20 測(cè)溫程序 21 第 4 章 無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)程序設(shè)計(jì) 23 41 nRF905 的工作模式和配置寄存器 23 411 工 作模式 23 412 串行外設(shè)接口 SPI 接口 24 413 配置寄存器 25 42 nRF905 初始化和配置函數(shù) 28 421 nRF905 的初始化 28 422 nRF905 配置函數(shù) 28 423 nRF905 的相關(guān)配置 29 43 nRF905 發(fā)送數(shù)據(jù)包程序設(shè)計(jì) 30 431 發(fā)送和接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) 30 432 設(shè)置模式為發(fā)送模式 32 433 發(fā)送數(shù)據(jù)包程序 33 44 nRF905 接收數(shù)據(jù)包程序設(shè)計(jì) 35 441 設(shè)置模式為接收模式 35 442 接收數(shù)據(jù)包程序 35 第 5 章 液晶顯示屏 LCD 顯示程序設(shè)計(jì) 37 51 LCD 接口定義及操作時(shí)序 37 511 LCD 接口定義 37 512 LCD 操作時(shí)序 38 52 LCD 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及指令 39 521 LCD 液晶模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) 39 522 LCD 指令表和內(nèi)部顯示地址 40 53 LCD 初始化及讀寫數(shù)據(jù) 41 531 LCD 初始化 41 532 判斷 LCD1602 是否處于忙狀態(tài) 42 533 寫指令或顯示數(shù)據(jù)到 LCD 43 54 LCD1602 顯示程序設(shè)計(jì) 46 541 設(shè)定顯示位置 46 542 寫 入自定義字符 46 543 液晶顯示程序 46 結(jié)束語(yǔ) 48 謝 辭 49 參考文獻(xiàn) 50 附 錄 51 前 言 在日常生活中溫度是人們接觸最多的物理量對(duì)溫度的采集和監(jiān)控已經(jīng)成為生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的技術(shù)要求溫度測(cè)量技術(shù)中傳感器是其中重要的組成部分但隨著傳感器的增多無(wú)疑會(huì)帶來(lái)大量的數(shù)據(jù)電纜不僅帶來(lái)布線的復(fù)雜和工作量增大而且存在斷線和短路等隱患成本高易老化并且給系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)增大了難度 溫度作為一個(gè)重要的物理量隨著工業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)溫度測(cè)量的要求越來(lái)越高而且測(cè)量的范圍也越來(lái)越廣對(duì)溫度的檢測(cè)技術(shù)的要求也 越來(lái)越高無(wú)線傳輸也越來(lái)越多的被應(yīng)用在工業(yè)及民用的數(shù)據(jù)采集上解決了一些布線復(fù)雜甚至無(wú)法布線的情況無(wú)線傳輸具有抗干擾性能強(qiáng)可靠性高安全性好受地理?xiàng)l件限制少安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景 nRF905 低功耗高性能單片機(jī) STC89C52RC 單總線數(shù)字式測(cè)溫器件 DS18B20 構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)它可大大降低布線成本易于維護(hù)提高系統(tǒng)的可靠性采用基于nRF905芯片的無(wú)線收發(fā)電路這是一種性價(jià)比高的無(wú)線傳輸方式采用 GFSK調(diào)制方式工作于 ISM 頻段間的射頻芯片以其功率小價(jià)格低廉開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單快速等優(yōu)勢(shì)為開(kāi)發(fā)一種適合于傳輸 速率不是很高的小型無(wú)線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)提供了一種好的選擇 主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面 1系統(tǒng)采用數(shù)字式溫度傳感器 DSl8B20儀器可靠性高抗干擾能力強(qiáng)安置靈活支持現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 單總線技術(shù) 信號(hào)易于處理和傳送降低系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用 [1] 2 系統(tǒng)采用基于 nRF905 芯片的無(wú)線收發(fā)電路使用 SPI 總線接口簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)節(jié)省許多 I／ O 口線供其它功能使用提高了設(shè)計(jì)的可靠性 3在程序方面使用可讀性高且易于理解的 C語(yǔ)言采集到的數(shù)據(jù)傳給微處理器微處理器將傳感器采集到的數(shù)據(jù)送給無(wú)線收發(fā)模塊打包發(fā)出數(shù)據(jù)接收端接收到采集端的數(shù)據(jù)后按相應(yīng) 的通信協(xié)議取出有效數(shù)據(jù)發(fā)送給微處理器微處理器程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理 第 1 章 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 11 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 本論文提出的多點(diǎn)溫度采集與無(wú)線傳輸系統(tǒng)由數(shù)據(jù)發(fā)送端和接收端兩部分組成兩端通過(guò)無(wú)線方式通信數(shù)據(jù)發(fā)送端由溫度傳感器微處理器和無(wú)線發(fā)送模塊組成微處理器將傳感器采集到的數(shù)據(jù)送給無(wú)線收發(fā)模塊打包發(fā)出數(shù)據(jù)接收端接收到采集端的數(shù)據(jù)后按相應(yīng)的通信協(xié)議取出有效數(shù)據(jù)發(fā)送給微處理器微處理器程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 11 12 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)使用兩個(gè)電源單片機(jī) STC89C52RC 使用 5 V 電源 RF905 采用 3． 3 V電源進(jìn)行供電然后把 STC89C52RC 和 RF905 共地否則會(huì)出現(xiàn)無(wú)法傳輸數(shù)據(jù)其中轉(zhuǎn)換芯片分別使用和 3． 3 芯片電路圖如圖所示 電源電路使用 220 V 的交流電適配器輸出的 9 V 直流經(jīng)濾波進(jìn)入然后在輸出端接一個(gè)電容進(jìn)行濾波去耦從而得到 5 V 直流電壓供單片機(jī)使用然后 5 V 電壓接入下一級(jí) 3． 3 電源輸出 3． 3 V 供 RF905 使用 131 數(shù)字式溫度傳感器 DSl8B20 DSl8B20 是美國(guó) DALLAS 公司推出的數(shù)字式溫度傳感器全部傳感組件及轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)三極管的集成電路中 目前 常用的微機(jī)與外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€主要有 I2C 總線 SPI總線和 SCI 總線 [56]這些總線至少需要兩條或兩條以上的信號(hào)線近年來(lái)美國(guó)DALLAS 半導(dǎo)體公司開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)即單總線技術(shù)它采用單根信號(hào)線完成數(shù)據(jù)的雙向傳輸并且可以通過(guò)該信號(hào)線為單總線器件提供電源它具有節(jié)省 I／ 0 口線資源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低廉便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)測(cè)試集中控制現(xiàn)場(chǎng)缺電等場(chǎng)合 信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出因此從中央處理器到DSl8B20 僅需連接一條線讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù) 據(jù)線本身提供而不需要外部電源 DSl8B20 支持一線總線接口測(cè)量溫度范圍為 55℃～ 125℃在 10℃～ 85℃范圍內(nèi)精度為177。 0． 5℃ [1]現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以單總線的數(shù)字方式傳輸大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量如環(huán)境控制設(shè)備或過(guò)程控制測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等 1DSl8B20 特性 1 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信 2 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出 3 最高 12 位分辨率精度可達(dá)土 05 攝氏度 4 12 位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750 毫秒 5 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出 6 測(cè)溫范圍從 55℃～ 125℃增量值為 0． 5℃ 7 可選擇寄生工作方式 8 檢測(cè)溫度范圍為 – 55176。 C 125176。 C – 67176。 F 257176。 F 9 內(nèi)置 EEPROM 限溫報(bào)警功能 10 64 位光刻 ROM 內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)方便多機(jī)掛接 11 多樣封裝形式適應(yīng)不同硬件系統(tǒng) 2DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成 64 位光刻 ROM 溫度傳感器非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 配置寄存器DS18B20 的引腳排列如下 1 DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入輸出端 2 GND 為電源地 3 VDD 為外接供電電源輸入 端在寄生電源接線方式時(shí)接地 3DS18B20 使用中注意事項(xiàng) DSl8B20 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單測(cè)溫精度