【正文】 所以在邁出大學的門檻之后，我也會一直堅持不斷學習的信念，不斷提升自己各個方面的素質(zhì)，把自己鍛煉成為一個對社會，對國家更加有貢獻的人，與此同時，實現(xiàn)自我的人生價值。 畢業(yè)設計做這個題目讓我更加深刻地認識到本專業(yè)學習的重要性，更加讓我認識到自己的知識還是非常的匱乏。設計中所采用的DS18B20搜索算法還存在不足，有時會發(fā)生重復或遺漏搜索。(3) 數(shù)據(jù)在程序?qū)?shù)據(jù)的處理中以及各種進制轉(zhuǎn)換中會出現(xiàn)小部分數(shù)據(jù)丟失的情況。因為芯片是塑料封裝，所以對溫度的感應靈敏度不是相當高，需要一個很短的時間才能達到穩(wěn)定。采用溫度傳感器和溫度計同時測量多點水溫變化情況（取溫度值不同的多點） ，目測顯示電路是否正常。? 測試儀器及軟件：數(shù)字萬用表，溫度計 0~100 攝氏度。 湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 28 頁 共 56 頁 圖 HD7279 按鍵程序流程圖 圖 HD7279 LED 顯示程序流程圖 DS18B20 溫度采集模塊程序 設計根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：在每一次讀寫前都要對 DS18B20 進行復位，復位成功之后發(fā)送一條 ROM 指令，再發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行操作。從機程序流程圖如圖 圖 主機程序流程圖 圖 從機程序流程圖湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 27 頁 共 56 頁 無線模塊 nRF2401 程序設計系統(tǒng)所使用的無線模塊的通信是半雙工的，即一個在發(fā)送的時候，另一個必須是接收的狀態(tài)，但是一個無線模塊可以有兩種狀態(tài)，即發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)。? 無線傳輸協(xié)議：無線模塊之間專用的通信協(xié)議。? 從機程序：是控制系統(tǒng)的非常重要的部分，協(xié)調(diào)溫度采集與無線模塊的運行。所有的軟件程序都在該開發(fā)環(huán)境中編譯通過。它可以同時驅(qū)動 8 位共陰式數(shù)碼管，還能同時連接多達 64 鍵的鍵盤矩陣，單片就可完成 LED 數(shù)據(jù)顯示和鍵盤驅(qū)動的全部功能。將數(shù)碼管的引腳和單片機的數(shù)據(jù)輸出口相連，控制輸出的數(shù)據(jù)可以使數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字和字符，通常稱控制發(fā)光二極管的 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)為段選碼。LED 的顯示有靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。共陽極七段 LED 顯示器工作時，二極管的公共陽極接向電平“1”．各段的陰極接與共陽七段碼相對應的低電平。LED 顯示器每段正常發(fā)光需直流電流 1020mA，發(fā)光二極管發(fā)光時．其正向?qū)▔航禐? 左右。圖 接口電路對應的 I/O 連接和功能描述如表 所示。湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 21 頁 共 56 頁圖 nRF2401A 及其外圍電路 nRF2401A 電源指示電路電路板上提供了一個電源指示燈，其電路如圖 。電路如圖 圖 溫度傳感器 DS18B20 原理圖 無線模塊電路無線傳輸模組以nRF2401A芯片為核心，提供了一路的無線發(fā)射和兩路的無線接收功能，該模組通一個10Pin接口直接插接到61板上，方便使用。當符號湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 19 頁 共 56 頁位 S=0 時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再轉(zhuǎn)換成十進制值。其中 R0、R1 是溫度計分辨率設置位，其對應四種分辨率如表 所列， R0、R1 置是缺省值，R0=1，R1=1（即 12 位分辨率） ，可根據(jù)需要改寫配置寄存器來獲得合適的分辨率。表 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)表溫度/℃ 二進制表示 十六進制表示+125 +++05500000111 1101000000000001 1001000100000000 1010001000000000 0000100000000000 0000000011111111 1111100011111111 0101111011111110 0110111111111100 1001000007D0H0191H00A2H0008H0000HFFF8HFF5EHFE6FHFC90HC、 非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL。DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如磁鐵吸附式，螺紋式，不銹鋼封裝式，管道式，型號多種多樣，有 LTM8874，LTM8877 等等。 溫度采集電路 DS18B20 簡介數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是 Dallas 公司生產(chǎn)的一線式溫度傳感器，測溫分辨率可達 ℃，被測溫度用帶符號擴展的 16 位二進制數(shù)字量方式串行輸出。圖 凌陽單片機板穩(wěn)壓電路圖 12V 防爆聚合物鋰離子蓄電池? 輸入電壓：? 輸出電壓：? 電池容量：3000 mAh? 輸出插頭參數(shù)：公頭，DC 外徑 ， 內(nèi)徑 ? 體積大約：100*60*19 mm? 充電器 上面標 1A 電流，實測 700mA 充電電流，輸出電壓 電源自動切換電路將穩(wěn)壓電源跟串聯(lián)了二極管的電池一起并聯(lián)接入，作為總的電源電路。 外部穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路原理如圖 所示。如下圖所示：圖 凌陽小系統(tǒng)電路圖湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 15 頁 共 56 頁凌陽開發(fā)板的外圍電路有 A/D 電路,D/A 電路，下載電路,I/O 口，鍵盤電路等，如圖 所示?！痭SP? 能夠非?？焖俣菀椎靥幚硐鄬碗s的各種數(shù)字信號。無線模塊IOB0~IOB7IOB15凌陽單片機2溫度傳感器模塊最大無障礙距離約 50m 最大有障礙距離約 20m鍵盤顯示模塊無線模塊IOA12~IOA15IOB0~IOB7凌陽單片機1圖 系統(tǒng)總電路框圖湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 10 頁 共 56 頁3 硬件電路的設計本系統(tǒng)的硬件電路包括主控模塊和其他外圍電路，外圍電路又包括：穩(wěn)壓電路、溫度采集電路、鍵盤顯示電路等，下面將依次對各個模塊進行說明。溫度傳感器DS18B20 來實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的獲取，并直接傳輸給從機單片機。系統(tǒng)采用凌陽單片機為處理控制器，主機從機都有各自的控制器。（5） 采用 5V 的穩(wěn)壓電源給系統(tǒng)供電，同時使用 12V 電池來作為備用電源，即選擇方案四。（3） 采用與凌陽配套的低功耗芯片 nRF2401 做無線傳輸； 采用與凌陽單片機配套的 nRF2401 模塊來搭建系統(tǒng)，使用起來更加方便，各方面性能湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 8 頁 共 56 頁都比較優(yōu)秀。（2） 采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來采集溫度數(shù)據(jù)；采用溫度溫度傳感器 DS18B20 測量溫度，體現(xiàn)了系統(tǒng)芯片化這個發(fā)展趨勢。 系統(tǒng)最終方案經(jīng)過反復比較與論證，最終確定了如下方案：（1） 采用單凌陽單片機 SPCE061A 作為控制核心；由于系統(tǒng)要求精度高且性價比高，經(jīng)綜合考慮后選用凌陽 16 位單片機 SPCE061A實現(xiàn)本系統(tǒng)。方案三：采用 12V 蓄電池變壓后為系統(tǒng)供電。湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 7 頁 共 56 頁 電源模塊比較與論證方案一：采用穩(wěn)壓源提供正負 5V 的電壓。HD7279A 是一個具有串行接口的智能顯示與鍵盤驅(qū)動芯片。方案二：使用單片機控制鍵盤和傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。選擇好的鍵盤顯示模塊能夠更簡單、更方便、更直觀的實現(xiàn)人機交互。芯片能耗相當?shù)?，?dBm 的功率發(fā)射的時侯，工作的電流只有 ，接收的時侯工作電流只有 18mA。 NB9148 采用 CMOS 工藝湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 6 頁 共 56 頁制造，功耗極低，工作電壓可在 之間變化，NB9148 的集成度高，工作時所需外圍元件少，其振蕩電路只需外接 LC 或陶瓷震蕩器即可起振，并支持多鍵組合。因此該溫度采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單，體積也較小。方便單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫系統(tǒng)的很多外圍電路。但這些芯片輸出的都是模擬信號，必須經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后才能送給單片機，這樣就使得測溫裝置的結(jié)構(gòu)較復雜。所以在這個系統(tǒng)中溫度傳感器的作用是至關重要的。凌陽單片機SPCE061A 內(nèi)嵌 32k 字 Flash 程序存儲器和 2 路 16 位定時器、8 通道湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 5 頁 共 56 頁10bitADC、UART 接口、2K 的 SRAM、看門狗、電壓檢測以及時基輸出等模塊。方案二：使用 SPCE061A 凌陽 16 位單片機。AT89S52 單片機的軟件編程自由度比較大，可通過編程實現(xiàn)各種算法以及邏輯控制。所以溫度采集系統(tǒng)的設計的關鍵在于下面三部分：主控單元的設計和溫度傳感器的選擇以及無線模塊的選擇。所以此設計的應用面十分廣，應用前景也是無可計量的。現(xiàn)在推出了新型環(huán)保家居的設想，雖然在社會上并沒有完全普及，但是這個想法將會是人們未來生活的預景。在過去的一段時間，觸摸開關風靡一時。溫度采集控制系統(tǒng)在科學研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人們的生活領域中，得到了廣泛應用。因此前景是相當?shù)目捎^。因為對環(huán)境進行溫度檢測、數(shù)字顯示、及實時控制，對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用，并且溫度參數(shù)對工業(yè)生產(chǎn)的十分重要，所以溫度測量系統(tǒng)的精確度和智能化一直受到企業(yè)的重視。本設計是以凌陽公司的 SPCE061A 單片機作為控制核心，以 DS18B20 為采集終端的溫度采集與控制系統(tǒng)。無線模塊的使用即節(jié)約了系統(tǒng)的成本，又減少了工作量，同時使用更加長久，因為線路在一定環(huán)境下容易腐蝕和損壞，我們在家里也會常常出現(xiàn)電線被老鼠咬壞的情況，基于更加安全和穩(wěn)定的考慮，在使用的趨勢上會越來越趨向于使用無線模塊，不僅僅是溫度測量系統(tǒng)，其他的更多的系統(tǒng)會更多地應用到無線，無線是未來的一個整體趨勢。這是由于電子元器件在溫度過高或者過低的時候湖 南 商 學 院 畢 業(yè) 設 計 第 2 頁 共 56 頁無法工作。短距離通信的有藍牙、紅外線等。伴隨農(nóng)業(yè)科技和工業(yè)科技的飛速發(fā)展，溫度測量的需求越來越多，也越來越重要。通過本次設計掌握一般自動控制系統(tǒng)的軟件（如 C 語言、匯編語言） ，單片機以及其他芯片和模塊（如SPCE061A、DS18BnRF240HD7279）的設計原理及實現(xiàn)方法，能提高對系統(tǒng)設計的總體試和整體把握能力，熟悉系統(tǒng)的開發(fā)安裝調(diào)試過程，給大學畫上一個句號。基于單片機的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由將來自 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器的信號直接傳輸給單片機從機，單片機從機經(jīng)過信號處并通過 nRF2401 無線模塊發(fā)送給單片機主機，并在主機上顯示出溫度，同時實現(xiàn)溫度過高或者過低的報警功能，溫度超過 50 攝氏度時語音報警說明溫度過高，溫度低于 20 攝氏度時語音報警說明溫度過低。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。該設計具有數(shù)據(jù)處理界面友好、功能強大、性價比高、顯示直觀、應用廣泛等特點，可以廣泛應用于智能家居、機電一體化、儀表、儀器、工農(nóng)業(yè)控制等許多領域。 課題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 課題的研究現(xiàn)狀21 世紀的今天，科學技術的發(fā)展日新月異，科學技術的進步同時也帶動了測量技術的發(fā)展，現(xiàn)代測控設備不同于以前，它們在性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化。但是在一些特定的環(huán)境下溫度監(jiān)測范圍大,待測點距離遠,布線非常不方便。遠距離通信的有 GPS，手機 等等。但是在常規(guī)的溫度測量的實際應用當中，比如說糧食倉庫環(huán)境或者工業(yè)化學反應的溫度測量等等，無線溫度測量系統(tǒng)還是能夠滿足測量的需求的。無線溫度采集系統(tǒng)可被廣泛應用于溫度測量或相應的可轉(zhuǎn)換為溫度量或供電故障監(jiān)控的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、服務業(yè)、安全監(jiān)控等工程中，例如：城市路燈故障檢測和供電線路防盜監(jiān)視、環(huán)保工程、大型倉庫溫度檢測、城市居民小區(qū)供熱檢測、大型倉庫溫度檢測、工業(yè)生產(chǎn)測控、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫度測控、環(huán)保工程、