【導(dǎo)讀】下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的。獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人。和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由。成化智能傳感器研制的報道很多，國內(nèi)一些著名高校和研究所也在開展此類工作。密度高以及功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。集成化智能傳感器的優(yōu)點(diǎn)使它成為目前傳感器研究的熱點(diǎn)和。傳感器發(fā)展的主要方向，必將主宰下個世紀(jì)的傳感器市場。溫度處理和溫度值顯示（上位機(jī)）三部分構(gòu)成。溫度測量采用一線制數(shù)字溫。度傳感器DS18B20,其體積小，集成度高自帶A/D，功耗低。處理器選用低功耗單片機(jī)。溫度傳輸采用超低功耗發(fā)射接收模塊PTR4000，以I2C方式與處理器通訊。

　　

【正文】 指令執(zhí)行的結(jié)果會改變 PC 本身的地址值外，其他情況都隨著指 令的執(zhí)行會自動加 l。 (1)“ GOTO無條件轉(zhuǎn)移指令可以直接改變 PC 的低 9 位地址 (D8D0)值。當(dāng)程序計數(shù)器的計數(shù)值大于 512 個字時， PC 的高 2 位 D10和 D9將用狀態(tài)寄存器 STATUS 中的頁面選擇位 PA1 和 PAO(D6和 D5位 )來加載作為高位地址。由此“ GOTO’可以跳到任意單元。 (2)“ CALL調(diào)用指令可直接把低位裝 入 PC，同時對第 9 位清零。 PC 的值加 l 后指向返回的地址，再把斷點(diǎn)地址壓棧保護(hù)。當(dāng)程序計數(shù)器大于 512個字時， PC的高 2位 D10t 和 D9將用狀態(tài)寄存器 STATUS 中的 頁面選擇位 PA1 和 PAO(D6和 D5位 )來加載作為高位地址。 (3)“ RETLW39。，返回指令的功能是把堆棧棧頂?shù)臄?shù)據(jù) (即斷口地址 )送入程序計數(shù)器 PC，以確保正確保證返回調(diào)用的主程序。 (4)如果任何一條指令中 PC 被作為目標(biāo)操作數(shù)，那么計算的 8 位結(jié)果將被送入PC 的低 8 位， PC 的低 8 位， PC的第 9位將被清零。 PC的高 2 位 D10和 D9交用狀態(tài)寄存器 STATUS 中的頁面選擇位 PA1 和 PAO(D6和 D5位 )來加載作為高位地址。 七、工作寄存器 W W 寄存器是一個 8位的用于 ALU 運(yùn)算的工作寄存器， 相當(dāng)于一般微處理機(jī)中的 A累加器，但它是一個不可尋址的寄存器。 八 、 I/O端口控制寄存器 TRISX 這是一個只寫寄存器。通過執(zhí)行 TRIS f 指令可以用工作寄存器 W 的內(nèi)容對輸出驅(qū)動控制寄存器加載。當(dāng)寫 入 TRIS寄存器的位為“ l時，該位就為輸入口，加在相應(yīng)的輸出驅(qū)動器上將使之呈高阻狀態(tài)；為“ O時，即為輸出口，將可使輸出數(shù)據(jù)鎖存在被選中的引腳上。 3． 2 溫度傳感器 DS18B20 一、 DS18B20 的特點(diǎn) DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO92 小體積封裝形式；溫度測量范圍為 55℃ ～ +125℃ ，可編程為 9位～ l 2 位 A／ D轉(zhuǎn)換精度，陜西廣播電視大學(xué)機(jī)械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 18 測溫分辨率可達(dá) 低值 ℃，被測溫度用符號擴(kuò)展的 l 6 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 DSl8B20 可以并聯(lián)到 3根或 2根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多 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。以上特點(diǎn)使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。 二、 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 7 所示，主要由 4部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DSl8B20 的管腳排列如圖 8 所示， DQ為數(shù)字信號輸入／輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端 (在寄生電源接線方式時接地 )。 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個 DS18B20 的 64 位序列號均不相同。 64 位 ROM 的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC=X8+X5+X4+1)。 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20的目的。 64位ROM和一線端口存 儲 和 控 制 邏 輯溫 度 傳 感 器配 置 寄 存 器低 溫 觸 發(fā) 器 T L高 溫 觸 發(fā) 器 T H高 速暫 存 器8 位 C R C 生 成 器供 電方 式 選 擇D QV D DI N T E R N A L V D D 圖 7 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 陜西廣播電視大學(xué)機(jī)械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 19 D A L L A SD S 1 8 B 2 01 2 3GNDDQVDS1 2 3D S 1 8 B 2 0 Z 8 腳 S O I C 封 裝1234 5678 N CN CN CN CN CV D DV Q G N DD S 1 8 B 2 0 T 0 9 2 封 裝 底 視 圖 圖 8 DSl8B20 的管腳排列 三、引腳說明 表 2： 16 腳 SSOP PR35 符號 說明 9 1 GND 接地 8 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳。對于單線操作：漏極開路 7 3 VDD VDD 四、測溫操作 DS18B20 通過一種片上溫度測量技術(shù)來測量溫度。圖 9 示出了溫度測量電路的方框圖。 斜 坡 累 加 器計 數(shù) 器計 數(shù) 器低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器預(yù) 置預(yù) 置比 較溫 度 寄 存 器停 止增 加LSB置位/清O= 0= 0 圖 9溫度傳感器測量電路 DS18B20是這樣測溫的：用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù) 陜西廣播電視大學(xué)機(jī)械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 20 器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計數(shù)來得到溫度值。計數(shù)器被預(yù)置到對應(yīng)于 55℃ 的一個值。如果計數(shù)器在門周期結(jié)束前到 達(dá) O，則溫度寄存器(同樣被預(yù)置到 55℃ )的值增加，表明所測溫度大于 55℃。 同時，計數(shù)器被復(fù)位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到 O，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。 斜坡式累加器用來補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以 期在測溫時獲得比較高的分辨力。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實(shí)現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。 五、 CRC 發(fā)生器 DS18B20 中有 8 位 CRC 存儲在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中?？偩€控制器可以用64 位 ROM 中的前 56 位計算出一個 CRC 值，再用這個和存儲在 DSl820 中的值進(jìn)行比較，以確定 ROM 數(shù)據(jù)是否被總線控制器接收無誤。 CRC 計算等式如下： CRC=X8+X5+X4+1 DS18BV20 同樣用上面的公式產(chǎn)生一個 8 位 CRC 值，把這個值提供給總線控制器用來校驗(yàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。在任何使用 CRC 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸校驗(yàn)的情況下，總線控制器必須用上面的公式計算出一個 CRC 值，和存儲在 DS18B20 的 64 位 ROM 中的值或 DS1820內(nèi)部計算出的 8位 CRC 值 (當(dāng)讀暫存器時，做為第 9 個字節(jié)讀出來 )進(jìn)行比較。 CRC 值的比較以及是否進(jìn)行下一步操作完全由總線控制器決定。當(dāng)在 DS1820 中存儲的或由其計算的 CRC 值和總線控制器計算的值不相符時， DS1820 內(nèi)部并沒有一個能阻止命令序列進(jìn)行的電路。 單線 CRC 可以用一個由移位寄存器和 XOR 門構(gòu)成的多項(xiàng)式發(fā)生器 來產(chǎn)生，見圖l 0. M S B X O RL S B輸 入X O RX O R單 線 C R C 碼 圖 1 O 單線 CRC 移位寄存器的各位都被初始化為 0。然后從系列編號的最低有效位開始，一次一位移入寄存器， 8 位系列編碼都進(jìn)入以后，序列號再進(jìn)入， 48 位序列號都進(jìn)入后，移位寄存器中就存儲了 CRC 值。移 入 8 位 CRC 會使移位寄存器復(fù) O。 六、 4DSl8820 與單片機(jī)的典型接口設(shè)計 圖 5 以 MCS 一 5 l 系列單片機(jī)為例，畫出了 DS18B20 與微處理器的典型連接。圖11 中 DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 端均接地。 陜西廣播電視大學(xué)機(jī)械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 21 P I C 1 6 F 7 4R C 4 圖 11DSl8B20 與微處理器的典型連接圖 3． 3 無線模塊 PTR4000 一、特點(diǎn) PTR4000 具有全球開放的 頻段， 125 個頻道，能滿足多頻及跳頻需要，其最高速率為 1Mbps,具有高數(shù)據(jù)吞吐量，內(nèi)置硬件 CRC 糾檢錯，發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過軟件設(shè)置完成，其供電壓為 ，能滿足低功耗的設(shè)計要求。 一、 基本電氣特性 表 3 參數(shù) 數(shù)值 工作頻率 2400MHZ~2524MHZ 調(diào)制方式 GMSK 穩(wěn)頻方式 PLL 最大發(fā)射 功率 OdB 接收靈敏度 90Db 最高通信速率 l000Kbit/s 工作電壓 ~ 發(fā)射電流 (峰值 ) 10mA 接收電流 (峰值 ) 18mA 掉電模式功耗 luA 二、 引腳說明 陜西廣播電視大學(xué)機(jī)械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 22 1234567891 01 11 21 31 41 51 6D A T AG N DC L K 1G N DD R 1C SD O U T 2G N DC L K 2G N DD R 2C EP W RG N DV D DV D D 圖 12 PTR4000 的管腳圖 表 4 管腳 名稱 功能 方向 1 DATA 通道 l數(shù)據(jù)輸入／輸出腳，接單片機(jī) I／ O I/O 2 GND 電源地 3 CLK1 通道 1時鐘 I 4 GND 電源地 I 5 DR1 通道 1中斷輸出 O 6 CS 工作模式選擇，選擇芯片為配置模式還是發(fā)者 /接收模式 I 7 DOUT2GND 通道 2數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳，接單片機(jī) I/O O 8 GND 電源地 9 CLK2 通道 2時鐘 O 10 GND 電源地 11 DR2 通道 2中斷輸出 O 12 CE 使能，使芯片進(jìn)入工作模式 I 13 PWR Powredown 模式 I 14 GND 電源地 15 VDD Vcc，正電源 輸入 I 16 VDD Vcc，正電源 輸入 I 四、硬件接口 l、編程配置接口 該接口由 CE、 CS、 PWR 組成，控制 PTR4000 的四種工作模式：配置模式，發(fā)射／接收模式，待機(jī)模式，掉電模式。配置數(shù)據(jù)由 DATA、 CLKI 輸入，各種模式的控制見表 5： 模式 PWR CE CS 工作模式 (發(fā)射／接收 ) 1 1 0 配置模式 1 0 1 待機(jī)模式 1 0 0 掉電模式 0 X X 陜西廣播電視大學(xué)機(jī)械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 23 說明： (1)待機(jī)模式下功耗約為 12uA，此時發(fā)射／接收電路均關(guān)閉，只有時鐘電路工作 (2)掉電模式下功耗約為 l uA，此時所有電路關(guān)閉，進(jìn)入最省電狀態(tài) (3)在待機(jī)和掉電模式下 PTR4000 均不能接收、發(fā)射數(shù)據(jù) 通道 l 接 口 CLKl、 DATA、 DRl 為三線多功能接口： (1)在配置模式下，單片機(jī)通過通道 l的 CLKl、 DATA 線配置 PTR4000 的工作參數(shù)； (2)在發(fā)射模式下，單片機(jī)通過通道 l的 CLKl、 DATA 發(fā)送數(shù)據(jù)； (3)在接收模式下，當(dāng)接收到與本機(jī)地址一致時，通過 DRl 輸出中斷指示 (高有效 )，單片機(jī)通過 CLKl、 DATA 接受數(shù)據(jù)。 通道 2 接口 保留未用 五、 PTR4000 的配置 PTR4000 上電以后首先必須單片機(jī)對其進(jìn)行配置；單片機(jī)首先將按照模式控制真值表將 PTR4000 設(shè)為配置模式；然后單片 機(jī)通過通道 l的 CLKl、 DATA 將 15byte 的配置數(shù)據(jù)送 入 PTR4000 模塊，完成配置 (見表 6) 位的位置 位數(shù) 名稱 功能 功能配置 119： 112 8 DATA2W 通道 2的數(shù)據(jù)長度 111： 104 8 DATA1W 通道 1的數(shù)據(jù)長度 103： 64 40 ADDR2 通道 2的地址 63： 24 40 ADDR1 通道 1的地址 23： 18 6 ADDRW 地址的位數(shù) 17 1 CRCL 選擇 8位或 16位的 CRC 16 1 CRCEN CRC 使能 基本配置 15 1 RX2EN 允許通道 2 14 1 CM 通信模式 13 1 REDRSB 通信速率設(shè)置 12： 10 3 XOF 晶振頻率設(shè)置 9： 8 2 RFPWP 發(fā)射功率設(shè)置 7： 1 7 RFCH 頻點(diǎn)設(shè)置 0 1 RXEN 發(fā)射 /接收選擇 配置字一共為 120bit，在 CLK1 的上升沿開始最高位（ MSB）移入 CS下降沿后，模塊內(nèi)部更新所有內(nèi)部設(shè)置，即新的配置字在 CS 的下降沿后開始生效。上電后第一次配置時必須將 120bit 配置字全部移入；而后當(dāng)僅需要 lbit 即可 完成收／