【導(dǎo)讀】度、濕度、氣壓等各種環(huán)境參數(shù)需要實(shí)時(shí)的測(cè)量以及控制。品產(chǎn)量等一系列問(wèn)題，因此對(duì)溫度的檢測(cè)的意義很重要。但是在很多場(chǎng)合有線傳輸排線。測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度變化情況。它是以STC89C52RC單片機(jī)為控制單元，以溫度傳感器DS18B20為。的硬件電路結(jié)構(gòu)和完成各項(xiàng)功能相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)。器件的選擇及介紹....

　　

【正文】 入 晶振 1 腳 /外部時(shí)鐘輸入腳 15 XC2 模擬輸出 晶振 2 腳 16 VSS 電源 地（ 0V） 17 VDD 電源 電源（ +3V DC） 18 VSS 電源 地（ 0V） 19 VDD_PA 電源輸出 給 NRF905 功放提供 + 20 ANT1 射頻輸出 天線接口 1 21 ANT2 射頻輸出 天線接口 2 22 VSS 電源 地（ 0V） 23 IREF 模擬輸入 參考電流 24 VSS 電源 地（ 0V） 25 VDD 電源 地（ 0V） 26 VSS 電源 地（ 0V） 27 VSS 電源 地（ 0V） 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 18 28 VSS 電源 地（ 0V） 29 VSS 電源 地（ 0V） 30 VSS 電源 地（ 0V） 31 DVSS_1V2 電源 耦合的低壓正數(shù)字電源輸出 32 TX_EN 數(shù)字輸入 TX_EN= “1”TX模式 nRF905 有兩種工作模式（ RX/TX）和兩種節(jié)電模式 ,活動(dòng)模式為 ShockBurst RX 和 ShockBurst TX，節(jié)電模式為掉電和 SPI 編程及 Standby 和 SPI 編程。 表 26 nRF905 的工作模式設(shè)置表 PWR_UP TRX_CE TX_EN 工作模式 0 X X 掉電和 SPI 編程 1 0 X Standby 和 SPI 編程 1 1 0 ShockBurst RX 1 1 1 ShockBurst TX 1) 典型 ShockBurst TX 模式： a) 當(dāng)應(yīng)用 MCU 有遙控?cái)?shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，接收節(jié)點(diǎn)的地址 TXaddress 和有效數(shù)據(jù)TXpayload 通過(guò) SPI 接口傳送給 nRF905 應(yīng)用協(xié)議或 MCU設(shè)置接口速度； b) MCU設(shè)置 TRX_CE、 TX_EN 為高來(lái)活 nRF905 ShockBurst 傳輸； c) nRF905 ShockBurst：無(wú)線系統(tǒng)動(dòng)上電、數(shù)據(jù)包完成（加前導(dǎo)和 CRC 校驗(yàn)）、數(shù)據(jù)包發(fā)送（ 100kbps， GFSK，曼 切斯特編 碼 ） d) 如果 AUTO_RETRAN 被設(shè)置為高 nRF905 將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包直到 TRX_CE 被設(shè)置為低； e) 當(dāng) TRX_CE 被設(shè)置為低時(shí)， nRF905 結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸并動(dòng)進(jìn)入 Standby 模式。 2) 典型 ShockBurst RX 模式 a) 通過(guò)設(shè)置 TRX_CE 高， TX_EN 低來(lái)選擇 ShockBurst 模式； b) 650us 以后， nRF905 測(cè)空中的信息； c) 當(dāng) nRF905 發(fā)現(xiàn)和接收頻率相同的載波時(shí)，載波檢測(cè) CD 被置高； d) 當(dāng) nRF905 接收到有效的地址時(shí)，地址匹配 AM 被置高； e) 當(dāng) nRF905 接收到有效的數(shù)據(jù)包（ CRC 校驗(yàn)正確）時(shí)， nRF905 去掉前導(dǎo)、地址和 CRC 位，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（ DR）被置高； f) MCU設(shè)置 TRX_CE 低，進(jìn)入 Standby 模式低電流模式； g) MCU可以以合適的速率通過(guò) SPI 接口讀出有效數(shù)據(jù)； h) 當(dāng)所有的有效數(shù)據(jù)被讀出后， nRF905 將 AM 和 DR 置低； i) nRF905 將準(zhǔn)備進(jìn)入 ShockBurst RX、 ShockBurst TX 或 Powerdown 模式。 基于 nRF905 的無(wú)線溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 3) 掉電模式 在掉電模式中， nRF905 被止，電流消耗最小，典型值低于 。當(dāng)進(jìn)入 這種模式時(shí)， nRF905 是不活動(dòng)的狀態(tài)。這時(shí)候平均電流消耗最小，電池使用壽命最長(zhǎng)。在掉電模式中，配置字的內(nèi)容保持不變。 4) Standby 模式 Standby 模式在保持電流消耗最小的同時(shí)保證最短的 ShockBurstRX、 ShockBurstTX的啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)進(jìn)入這種模式時(shí)，一部分晶體振蕩器是活動(dòng)的。電流消耗取決于晶體振蕩器頻率，如：當(dāng)頻率為 4MHZ 時(shí)， IDD=12uA；當(dāng)頻率為 20MHZ 時(shí)， IDD=46uA。如果 uPCLK（ Pin3）被使能，電流消耗將增加。并且取決于負(fù)載電容和頻率。在此模式中，配置字 的內(nèi)容保持不變。 5) 器件配置 nRF905 的所有配置都通過(guò) SPI 接口進(jìn)行。 SPI 接口由 5 個(gè)寄存器組成，一條 SPI 指令用來(lái)決定進(jìn)行什么操作。 SPI 接口只有在掉電模式和 Standby 模式是激活的。 a) 狀態(tài)寄存器（ StatusRegister）：寄存器包含數(shù)據(jù)就緒 DR 和地址匹配 AM 狀態(tài)。 b) 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。 c) 發(fā)送地址（ TXAddress）：寄存器包含目標(biāo)器件地址，字節(jié)長(zhǎng)度由配置寄存器設(shè)置。 d) 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。 e) 接收有效數(shù)據(jù)（ TXPayload）：寄存器包含接收到的有效 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。在寄存器中的有效數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 DR 指示。 6) SPI 指令設(shè)置 用于 SPI 接口的有用命令指令見(jiàn)下表，當(dāng) CSN 為低時(shí)， SPI 接口開(kāi)始等待一條指令，任何一條新指令均由 CSN 的又高到低的轉(zhuǎn)換開(kāi)始。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 20 表 27 SPI 串行接口命令指令設(shè)置表 圖 27 SPI 讀操作 圖 28 SPI 寫(xiě)操作 基于 nRF905 的無(wú)線溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 表 29 RF 配置寄存器 參數(shù) 位寬 說(shuō)明 CH_NO 9 同 HFREQ_PLL 一起設(shè)置中心頻率（默認(rèn)值 =180d） FRF=（ +CHNod/10） *(1+HFREQPLLd)MHZ HFREQ_PLL 1 “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(rèn) =00） “00” 10dBm “01” 2dBm “10” +6dBm “11” +10dBm RX_RED_PWR 1 “0” _正常模式 “1” _低功耗模式 AUTO_RETRAN 1 重發(fā)數(shù)據(jù) “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(rèn)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(rèn)值 =100) 001_1 字節(jié) TX地址寬度 100_4 字節(jié) TX地址寬度 RX_PW 6 RX 接收有效數(shù)據(jù)寬度（默認(rèn)值 =100000） “000001”1 字節(jié) RX 有效數(shù)據(jù)寬度 “000010”2 字節(jié) RX 有效數(shù) 據(jù)寬度 “100000”32 字節(jié) RX 有效數(shù)據(jù)寬度 TX_PW 6 TX接收有效數(shù)據(jù)寬度（默認(rèn)值 =100000） “000001”1 字節(jié) TX 有效數(shù)據(jù)寬度 “000010”2 字節(jié) TX 有效數(shù)據(jù)寬度 “100000”32 字節(jié) TX 有效數(shù)據(jù)寬度 RX_ADDRESS 32 RX 地址 UP_CLK_FREQ 2 “00” 4MHZ “01” 2MHZ “10” 1MHZ 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 22 “11” 500KHZ XOF 3 晶體振蕩頻率 “000” _4MHZ “001” _8MHZ “010” _12MHZ “011” _16MHZ “100” _20MHZ CRC_EN 1 “0” _不允許 “1” _允許 CRC_MODE 1 “0” _8位 CRC 校驗(yàn)位 “1” _16 位 CRC 校驗(yàn)位 UP_CLK_EN 1 “0” _沒(méi)有外部時(shí)鐘 “1” _外部時(shí)鐘信號(hào)使能 7) 接口 a) 模式控制接口： 該接口由 PWR 、 TRX_CE、 TX_EN 組成控制由 nRF905 組成的高頻頭的四種工作模式：掉電和 SPI 編程模式；待機(jī)和 SPI 編程模式 ；發(fā)射模式；接收模式。 b) SPI 接 口： SPI 接口由 CSN、 SCK、 MOSI 以及 MISO 組成。在配置模式下單機(jī)通過(guò) SPI 接口配置高頻頭的工作參數(shù)；在發(fā)射 /接收模式下單機(jī) SPI 接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 c) 狀態(tài)輸出接口： 提供載波檢測(cè)輸出 CD，地址匹配輸出 AM，數(shù)據(jù)就緒輸出 DR。 (8) NRF905 的特點(diǎn) a) 載波檢測(cè) 當(dāng) NRF905 工作在接受模式時(shí)，如果有與器件被編程通道相同的載波出現(xiàn)，載波引腳（ CD）被置高，這一特征對(duì)于避免工作在相同頻率的不同發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)碰撞非常有效，任何時(shí)候當(dāng)器件準(zhǔn)備發(fā)射送數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)入接收受模式，判斷是否希望 的通道輸出可以數(shù)據(jù)，這就是發(fā)射前先監(jiān)聽(tīng)的協(xié)議。 b) 地址匹配 當(dāng) NRF905 工作在接受模式時(shí)，引入的數(shù)據(jù)包的地址與器件自身地址相同時(shí)，地址匹配引腳（ AM）被置高，使用這個(gè)引腳控制被指示在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（ DR）信號(hào)置高前，器件正在接收數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（ DR）信號(hào)沒(méi)有置高，例如 CRC 校驗(yàn)錯(cuò)誤，地址匹配引腳（ AM）在數(shù)據(jù)包接收結(jié)束時(shí)復(fù)位置低，這一特征對(duì) MCU 特別有用。如果地址匹配引腳（ AM）被置高， MCU 可以決定等待，觀察如果數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（ DR）信基于 nRF905 的無(wú)線溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 號(hào)被沒(méi)有置高，說(shuō)明一個(gè)有效地?cái)?shù)據(jù)包已經(jīng)接收，或者放棄一個(gè)可能 已經(jīng)接收受的有效數(shù)據(jù)包并改變工作模式。 c) 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（ DR）信號(hào)使最大限度地降低軟件編程的復(fù)雜性成為可能。 在發(fā)送模式時(shí)，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包發(fā)送結(jié)束時(shí) DR 置高，告訴 MCU NRF905 已經(jīng)準(zhǔn)備好新動(dòng)作， DR 信號(hào)在數(shù)據(jù)包傳輸開(kāi)始時(shí)或轉(zhuǎn)換為其他模式，如接收模式或 Standby模式時(shí)復(fù)位置低。 在自動(dòng)重發(fā)模式時(shí)， DR 信號(hào)在前導(dǎo)碼的開(kāi)始時(shí)置高，在前導(dǎo)碼的結(jié)束開(kāi)始時(shí)置低，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（ DR）信號(hào)在每次數(shù)據(jù)包傳輸?shù)拈_(kāi)始時(shí)產(chǎn)生脈沖。 在接收模式時(shí)， DR 信號(hào)在接收有效數(shù)據(jù)包，如：有效地址，有效地?cái)?shù)據(jù)長(zhǎng)度和 CRC時(shí)置高，然后 MCU 可以通過(guò) SPI 接口讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)被讀空時(shí)或者器件轉(zhuǎn)換到發(fā)送模式時(shí)， DR 信號(hào)置低。 (9) 單片機(jī) STC89C52RC STC89C52RC 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 512 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元 及 2K 字節(jié) EEPROM存儲(chǔ)空間。 主要功能特性 ： 1)兼容 MCS51指令系統(tǒng) ； 2)8k 可反復(fù)擦寫(xiě) Flash ROM； 3)32個(gè)雙向 I/O 口； 4)512x8bit 內(nèi)部 RAM； 5)3個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì) 數(shù)器中斷； 6)時(shí)鐘頻率 024MHz； 7)2個(gè)串行中斷，可編程 UART 串行通道； 8)2個(gè)外部中斷源，共 8個(gè)中斷源； 9)2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線， 3級(jí)加密位； 10)低功耗空閑和掉電模式， 軟件 設(shè)置睡眠和喚醒功能； 主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40 腳）和VSS（ 20 腳 ）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義 。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 24 圖 27 STC89C52 功能管腳圖 本章小結(jié) 本章主要對(duì)無(wú)線通信技術(shù)作了介紹，對(duì)比了幾種通信技術(shù)的，最終選擇了無(wú)線通信， 介紹了對(duì)于無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)應(yīng)該考慮的幾方面，以及溫度傳感器 DS18B20 和無(wú)線傳輸模塊 nRF905 的選擇。對(duì)溫度傳感器 DS18B20 和無(wú)線 傳輸 模塊 nRF905 的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測(cè)溫原理、工作過(guò)程 和 工作模式 進(jìn)行了介紹，同時(shí)對(duì)使用的單片機(jī) STC89C52RC 做了簡(jiǎn)單的介紹 。 基于 nRF905 的無(wú)線溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 3 系統(tǒng) 總體硬件 設(shè)計(jì)及 功能描述 對(duì)于 本 系統(tǒng)而言，主要由溫度信號(hào)采集模塊、單片機(jī)主控制單元、無(wú)線傳輸模塊和發(fā)送端顯示模塊 四 個(gè)功能模塊 組成。溫度采集模塊將采集的數(shù)字溫度值傳給單片機(jī)主控單元，單片機(jī)再通過(guò) SPI接口將溫度數(shù)據(jù)傳給 NRF905發(fā)送模塊， NRF905將數(shù)據(jù)發(fā)送，同時(shí)在發(fā)送端進(jìn)行數(shù)碼顯示。 圖 31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 STC89C52RC主控單元 STC89C52RC單片機(jī)為主控單元，發(fā)送命令對(duì) DS18B