【導(dǎo)讀】基于AT89S51單片機倉庫無線溫度檢測系統(tǒng)。論文完成時間：2020年5月20日。河南大學(xué)2020屆畢業(yè)論文開題報告。學(xué)號05020206姓名王宣峰導(dǎo)師姓名職稱張延宇(助教). 開題時間2020年12月1日。課題來源□導(dǎo)師指定□自定■其他來源。課題的目的、意義以及和本課題有關(guān)的國內(nèi)外現(xiàn)狀分析：。內(nèi)多個點的溫度檢測，超溫報警指示，要求成本低、可靠性高。止糧食霉變事故的發(fā)生，同時也節(jié)省了大量人力和物力，減輕了糧倉管理。的工作強度，提高了糧庫管理效率，使糧食管理得到了安全可靠的保障。由于諸如價格等許多原因，目前我國許多糧倉對環(huán)境溫度的測試還停留在。用單片機與LED顯示裝置及無線模塊構(gòu)成溫度接收與顯示裝置。數(shù)據(jù)的傳輸，如何完成對數(shù)據(jù)的處理并準確實時的顯示于LED顯示數(shù)碼管。通信模塊與顯示終端通信，實時顯示當前的溫度值，系統(tǒng)流程圖及其實現(xiàn)。及顯示的相關(guān)工作。

　　

【正文】 并寫入讀取溫度命令字。 （ 5）立刻讀取溫度值。 （ 6） 數(shù)據(jù)處量，包括分離出小數(shù)部分，整數(shù)部分，以及加入編碼部分。 無線通信子程序 本設(shè)計中采用了 NewMsgNRF905 射頻模塊完成數(shù)據(jù)傳輸。單片機通過 SPI 接口與 NewMsgNRF905 相接，并完成對其控制。故軟件設(shè)計中 主要包括 NewMsgNRF905 初始化， 寄存器的配置， 發(fā)射與接收程序，其具體流程分別如下所示： NewMsgNRF905 初始化 初始化的過程就是對無線模塊進配置的過程，其中相關(guān)配置的 參數(shù) 見附錄。 以下是無線模塊的初始化流程： 開 始結(jié) 束S P I 使 能寫 N R F 9 0 5 配 置 命 令 字循 環(huán) 寫 入 1 0 字 節(jié) 的 配 置 信 息C S N = 1 結(jié) 束 本 次 S P I 操 作 圖 無線模塊的初始化流程圖 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 20 頁 由于無線模塊是通過 SPI 與單片機進行通信的，所以要先打開 SPI 接口，在循環(huán)寫入相關(guān)的十字節(jié)的配置信息，寫入完成后，關(guān)閉 SPI，以便其它操作。 寄存器的配置 如上所述， 無 線模塊是通過 SPI與單片機進行通信的，所有配置字都是通過 SPI接口送給 RF905。必須進行 SPI讀寫才能完成對無線模塊的相關(guān)配置，以及數(shù)據(jù)的讀取。下面要先介紹 SPI的讀寫操作，再介紹相關(guān)配置字的選擇。 配置字都是通過 SPI 接口送給 RF905。下面是 SPI 的寫子程序流程圖： 開 始返 回實 參 賦 給 D A T A B U F , 設(shè) 置 循 環(huán) 次 數(shù) i = 8D A T A B U F 中最 高 位 為 1 ？S P I 引 腳 M O S I 置 0準 備 好 寫 入 的 數(shù) 據(jù)S P I 引 腳 M O S I 置 1準 備 好 寫 入 的 數(shù) 據(jù)使 S P I 的 時 鐘 線 S C K 產(chǎn) 生 一個 下 降 沿 ， 發(fā) 送 數(shù) 據(jù)D A T A 中 的 數(shù) 據(jù) 左 移準 備 好 下 一 位 數(shù) 據(jù)i = 8 ?Y NYN 圖 SPI 的寫子程序流程圖 步驟一： MOSI線準備好需要發(fā)送的數(shù)據(jù)位 步驟二： SCK置高，器件讀取 MOSI線上的數(shù)據(jù) 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 21 頁 步驟三： SCK置低，準備發(fā)送數(shù)據(jù)的下一位 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！ 單片機也是通過 SPI接口從 RF905中讀取數(shù)據(jù)的，下面是 SPI的讀子程序流程圖： 開 始設(shè) 定 要 讀 入 數(shù) 據(jù) 的 位 數(shù) 為 8 。并 初 始 i = 0D A T A B U F 左 移 一 位 ， 準備 好 接 收 下 一 位 數(shù) 據(jù)S P I 時 鐘 線 S C K = 1輸 入 端M I S O = 1 ?D A T A B U F 中 最 低 位 置 1 D A T A B U F 中 最 低 位 置 0S P I 時 鐘 線 S C K = 0 讀 入 數(shù) 據(jù)返 回YYNNi = i + 1循 環(huán) 次 數(shù)i = 8 ? 圖 SPI 的讀子程序流程圖 步驟一： MISO線準備好需要讀取的數(shù)據(jù)位 步驟二： SCK置高，主機讀取 MISO線上的數(shù)據(jù) 步驟三： SCK置低，準備接收數(shù)據(jù)的下一位 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！ 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 22 頁 所有的 SPI 操作都是為了數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，這里介紹數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā) 送接收的軟件實現(xiàn)。 下面是通過無線模塊接收兩個字節(jié)的子程序流程圖： 開 始N R F 9 0 5 進 入 待 機 模 式 。 T R X _ C E = 0S P I 使 能 ， C S N = 0S P I 寫 ， 讀 入 數(shù) 據(jù) 命 令 字循 環(huán) 讀 入 兩 字 節(jié) 數(shù) 據(jù) ， 入 到 R x B u f [ i ] 中C S N = 1 。 S P I 禁 用數(shù) 據(jù) 讀 完D R | | A M ＝ 0 ？N R F 9 0 5 進 入 接 收 模 式 。 T R X _ C E = 1YN返 回 圖 無線模塊接收兩個字節(jié)的子程序流程圖 步驟一： TRX_CE=0。 必須將此引腳置低，使 905進入 standby模式 步驟二：發(fā)送 RRP指令 步驟三：循環(huán)調(diào)用 SpiRead函數(shù)，讀取接收到的數(shù)據(jù) 步驟四：等待 DR和 AM引腳復(fù)位為低電平 （中間夾有 CSN電平變化） 數(shù)據(jù)包接收完成！ 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 23 頁 下面是通過無線模塊發(fā)送兩個字節(jié)的子程序流程圖： 開 始C S N = 0 。 S P I 使 能S P I 寫 ， 寫 入 數(shù) 據(jù) 命 令 字依 次 寫 入 兩 個 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 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 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 發(fā) 射延 時 1 m s 保 證 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 完 畢T R X _ C E = 0 。 N R F 9 0 5 進 入 S T A N D B Y 模 式結(jié) 束 圖 無線模塊發(fā)送兩個字節(jié)的子程序流程圖 步驟一：通過 SpiWrite 函數(shù)發(fā)送 WTP命令，準備寫入 TX有效數(shù)據(jù) 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 24 頁 步驟二：循環(huán)調(diào)用 SpiWrite向 TXPayload寄存器寫入 TX有效數(shù)據(jù) （中間夾有 CSN電平變化） 步驟三：延時 步驟四：通過 SpiWrite函數(shù)發(fā)送 WTA命令，準備寫入 TX地址 步驟五：循環(huán)調(diào)用 SpiWrite向 TXAddress寄存器寫入 TX地址 步驟六： TRX_CE=1。 開始發(fā)送數(shù)據(jù) 延時， nRF905數(shù)據(jù)發(fā)送完成 溫度的顯示模塊 同樣節(jié)省 了 I/O接口資源， MAX7219 和 AT89s51 采用串行方式傳輸數(shù)據(jù) ， 數(shù)據(jù)格式為 16 位 ， 發(fā)送到 DIN 端的串行數(shù)據(jù)在每個 CLK 的上升沿移至內(nèi)部 16 位移位寄存器中 ,然后在 LOAD 的上升沿 ， 將數(shù)據(jù)鎖存到數(shù)字或控制寄存器中 。 通過移位寄存器傳送 DIN 端的數(shù)據(jù) ， D8～ D11 是寄存器地址 。D0～ D7 為數(shù)據(jù) 。D12～ D15為無關(guān)位 。MAX7219 接收的第 1 位為 D15。 MAX7219 中共有 14個數(shù)據(jù)和控制寄存器 。 MAX7219 與 AT89s51 的編程 ， 主要為初始 化子程序 。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 如上圖所示，所有向 MAX7219中寫的 數(shù)據(jù)都是 DIN準備好，在 CLK上河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 25 頁 升沿時送入相應(yīng)寄存器。數(shù)據(jù)送到相應(yīng)寄存器后，其輸出就會有相應(yīng)動作。 按鍵子程序 另外通過中斷來設(shè)定溫度報警上限值（按鍵模式 1）；通過按鍵復(fù)用更改顯示不同測量點的溫度（按鍵模式 2）；其軟件設(shè)計流程如下： 按鍵模式 1： 開 始返 回關(guān) 中 斷清 屏 只 顯 示 調(diào) 節(jié) 位改 變 調(diào) 節(jié) 位分 離 出 上 限 值 的 十 位 與 個 位開 中 斷上 調(diào) （ 加 1 ）下 調(diào) （ 減 1 ）K E Y 1 = 1 ?K E Y 4 = 1 ?K E Y 3 = 1 ?K E Y 2 = 1 ?NNNNYYYY 圖 按鍵設(shè)定溫度報警上限值子程序流程圖 為了利用外部中斷的不同 來區(qū)別不同的模式，故采用了單獨的觸發(fā)按鍵，本模式由外部中斷 0（ INT0）端觸發(fā)，另外，為了調(diào)節(jié)的需要，設(shè)置了上調(diào)、下調(diào)改變調(diào)節(jié)位按鍵，另外為了系統(tǒng)使用的方便，專門增加的中斷結(jié)束按鍵。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 26 頁 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 檢 測 點 地 址開 中 斷N R F 9 0 5 接 收 地 址 改成 2 號 檢 測 點 地 址N R F 9 0 5 接 收 地 址 改成 3 號 檢 測 點 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 溫度檢測點選擇子程序流程圖 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，為了多點檢測的需要，設(shè)置了 1號、 2號、 3號溫度檢測終端選擇按鍵，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。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 27 頁 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計經(jīng)過努力，成功的實現(xiàn)了溫度測量點與監(jiān)控點的無線通信，并可由工作人員隨意查看各溫度測量點的溫度值，溫度值通過高亮度的 LED 適時顯示，很好的完成了本設(shè)計預(yù)定目標 。鑒于其系統(tǒng)特性以及成本低的特點，它較適用于中小型糧倉溫度管理，尤其在偏遠的地區(qū)，經(jīng)濟條件不好的地方。利用本系統(tǒng)對糧倉溫度監(jiān)控是一種實用且有效的技術(shù)手段。因此，該課題本身具有很大現(xiàn)實意義和一定的借鑒價值。對本系統(tǒng)的開發(fā)過程為以后作應(yīng)用性的課題作了打下了 基礎(chǔ)。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 28 頁 致 謝 四年的大學(xué)本科階段很快就要過去了，在我的畢業(yè)論文即將完成之際，謹向所有在四年的學(xué)習(xí)過程中給予我指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示深深的謝意。 特別感謝我的導(dǎo)師張延宇老師，他對當今前沿科技的敏銳洞察力與高超的技術(shù)水平激發(fā)了我對科學(xué)技術(shù)的前所未有的興趣，引導(dǎo)我走向科學(xué)研究的一個嶄新的舞臺。他的治學(xué)精神和生活態(tài)度和對細節(jié)的關(guān)注程度也深深地影響著我，使我受益無窮！ 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 29 頁 參考文獻 [1]51 單片機 C 語言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計 .電子工業(yè)出版社 ， 2020 [1] 孫育才 .MCS51 系列單片微型計算機及其 應(yīng)用 .第 4 版，東南大學(xué)出版社 ， 2020 [2] 于永 .51 單片機 C 語言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計實例精講 .電子工業(yè) 出版社， 2020 [2] 劉軍 .單片機原理與接口技術(shù) .華東理工大學(xué)出版社， 2020 [4] 趙亮 .單片機 C 語言編程與實例 .人民郵電出版社， 2020 [5] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分，第 5 版 .高等教育出版社， 2020 [6] 王慶 . Protel 99 SEamp。DXP 電路設(shè)計教程 (附盤 ).電子工業(yè)出版社，2020 [7] AT89S51 Datasheet. ATMEL Corporation. 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 30 頁 附錄： NewMsgRF905 配置寄存器的相關(guān)說明 表 2： RFConfigurationRegister 說明 參數(shù) 位寬 說明 CH_NO 9 同 HFREQ_PLL 一 起 設(shè) 置 中 心 頻 率 默 認 值=001101100b=180d FRF= + CH_NOd/10 *(1+ HFREQ_PLLd)MHZ HFREQ_ PLL 1 設(shè)置 PLL 在 433 或 868/915MHZ 模式默認值 =0 0 器件工作在 433MHZ 頻段 1 器件工作在868/915MHZ 頻段 PA_PWR 2 輸出功率默認值 =00 00 10dBm 01 2dBm 10 +6dBm 11 +10dBm RX_RED_ PWR 1 降低接收模式電流消耗至 靈敏度降低默認值=0 0 正常模式 1 低功耗模式 AUTO_ RETRAN 1 重發(fā)數(shù)據(jù)如果 TX 寄存器的 TRX_CE 和 TX_EN 被設(shè)置為高默認值 =0 0 不重發(fā)數(shù)據(jù) 1 重發(fā) 數(shù)據(jù)包 RX_AWF 3 RX 地址寬度默認值 =100 001 1 字節(jié) RX 地址寬度100 4 字節(jié) RX 地址寬度 TX_AWF 3 TX 地址寬度默認值 =100 001 1 字節(jié) TX 地址寬度100 4 字節(jié) TX 地址寬