【正文】 制器與 18B20 間的數(shù)據(jù)通信。當(dāng) 18B20 接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在 15~60uS 后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。 EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要 保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM 都存在鏡像，以方便用戶操作。第 8 個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。 （ 2） RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20 共 9 個(gè)字節(jié) RAM，每個(gè)字節(jié)為 8 位。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改 。在講解其工作流程之前我們有必要了解 18B20 的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。 它具有節(jié)省 I/ O 口線資源、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、便于總線擴(kuò)展 和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn) . 的工作原理 DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。 19 單 總線 介紹 1－ WIRE BUS 單總線是 Maxim 全資子公司 Dallas 的一項(xiàng)專有技術(shù) 。 圖 DS18B20 溫度值格式表 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要 取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ： 18 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （ 1）光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20 的地址序列碼?，F(xiàn)場溫度直接以 一線總線 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 2176。C 。C范圍內(nèi) ,精度為 177。C~+125176。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。當(dāng)溫度超過報(bào)警最高溫度， LED6 就會(huì)亮，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，若溫度低于報(bào)警最低溫度時(shí)， LED7 亮，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。 16 運(yùn)行指示燈說明 本溫度控制系統(tǒng)中共使用到 3 個(gè) LED 指示燈和 3 個(gè)數(shù)碼管。過程如下 表 ： 表 ： 段碼 位碼 顯示器狀態(tài) 08H 01H □□□□ □□□ 0 abH 02H □□□□□□ 1□ 12H 04H □□□□□ 2□□ 22H 08H □□□□ 3□□□ a1H 10H □□□ 4□□□□ 24H 20H □□ 5□□□□□ 04H 40H □ 6□□□□□□ aaH 80H 7□□□□□□□ 本論文中使用了 3 個(gè)數(shù)碼管，其中前兩位使用動(dòng)態(tài)掃描顯示實(shí)測溫度， 在設(shè)置加熱溫度的時(shí)候，兩個(gè)數(shù)碼管是閃爍，以提示目前處在溫度設(shè)置狀態(tài)。 圖 兩種 LED 數(shù)碼管的外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu) 15 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 的工作原理 各個(gè)數(shù)碼管的段碼都是 單片機(jī)的數(shù)據(jù)口 輸出 ,即各個(gè)數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣的 , 為了使其分別顯示不同的數(shù)字 , 可采用動(dòng)態(tài)顯示的方式 ,即先只讓最低位顯示 0(含點(diǎn) )，經(jīng)過一段延時(shí)，再只讓次低位顯示 1，如此類推。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應(yīng)段的陽極接上正電源，該段即會(huì)發(fā)光。右圖是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。 LED 數(shù)碼管型號(hào)較多，規(guī)格尺寸也各異，顯示顏色有紅、綠、橙等。它是以發(fā)光二極管作筆段并按共陰極方式或共陽極方式連接后封裝而成的。 nRF24L01 的配置寄存器共有 25個(gè)，常用的配置寄存器如表 2所示。相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息是從 MISO 輸出給 MCU。但針對(duì)單個(gè)字節(jié)而言，要先送高位再送低位。 在寫寄存器之前一定要進(jìn)入待機(jī)模式或掉電模式。若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開啟，接收方則同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號(hào)。 接收數(shù)據(jù)時(shí) ,首先將 nRF24L01 配置為接收模式，接著延遲 130μs 進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且 CE為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射 。MAX_RT 或 TX_DS 置 高時(shí)，使 IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知 MCU。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功， TX_DS置高，同時(shí) TX_PLD 從 TX FIFO 中清除 。 工作原理 發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將 nRF24L01 配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR和有效數(shù)據(jù) TX_PLD 按照時(shí)序由 SPI口寫入 nRF24L01 緩存區(qū)， TX_PLD 必須在 CSN為低時(shí)連續(xù)寫入，而 TX_ADDR 在發(fā)射時(shí)寫入一次即可，然后 CE置為高電平并保持至少 10μs ，延遲 130μs 后發(fā)射數(shù)據(jù) 。 表 ： 模式 PWR_UP PRIM_RX CE FIFO 寄存器狀態(tài) 接收模式 1 1 1 發(fā)射模式 1 0 1 數(shù)據(jù)在 TX FIFO 寄存器中 發(fā)射模式 1 0 1→0 停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完 待機(jī)模式 2 1 0 1 TX FIFO 為空 待機(jī)模式 1 1 0 無數(shù)據(jù)傳輸 掉電 0 待機(jī)模式 1 主要用于降低電流損耗，在該模式下晶體振蕩器仍然是工作的 ； 待機(jī)模式 2 則是在當(dāng) FIFO 寄存器為空且 CE=1 時(shí)進(jìn)入此 模式 ； 待機(jī)模式下，所有配置字仍然保留。 VDD_PA：為功率放大器供電，輸出為 V； ANT1,ANT2：天線接口 ； IREF：參考電流輸入。各引腳功能如下： 圖 nRF24L01 封裝圖 CE：使能發(fā)射或接收 。 供電電壓為 V～ V。 QFN20 引腳 4 mm179。 SPI 速率為 0 Mb/s～ 10 Mb/s。 片內(nèi)自動(dòng)生成報(bào)頭和 CRC 校驗(yàn)碼 。 nRF24L01 主要特性如下： GFSK 調(diào)制： 硬件集成 OSI 鏈路層 。 nRF24L01功耗低 ,在以 6 dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有 9 mA。 8 圖 P3口 1位結(jié)構(gòu)圖 表 : 口線 第二功能 RXD (串行口輸入 ) TXD (串行口輸出） INT0 (外部中斷 0輸入 ) INT1(外部中斷 1輸入 ) T0 (定時(shí)器 0的外部輸入） T1 (定時(shí)器 1的外部輸入） WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫”信號(hào)輸出） RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“讀”信號(hào)輸出） 概述 nRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ,工作于 GHz～ GHz ISM頻段。 P3 口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。作為第一功能使用時(shí)，為普通 I/O 口，其功能和操作方法與 P1 口相同。 圖 P2口 1位結(jié)構(gòu)圖 :P3 口是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。在對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它輸 入高 8 位地址。 圖 P1口 1位結(jié)構(gòu)圖 :P2 口是一個(gè) 8 位準(zhǔn)雙向 I/O端口。在 EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它輸入低 8 位地址。 P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)提供低 8 位地址和作 8 位雙向數(shù)據(jù)總線。 (4)輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0、 P P2 和 P3 MCS51 單片機(jī)有 4 個(gè)雙向并行的 8 位 I/O 口 P0～ P3， P0 口為三態(tài)雙向口，可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 電路， P P P3口為準(zhǔn)雙向口（作為輸入時(shí)，口線被拉成高電平，故稱為準(zhǔn)雙向口），其負(fù)載能力為 4 個(gè) TTL 電路。 RST/Vpd 具有復(fù)用功能，在主電源 VCC 掉電期間，該引腳可接上 +5V 備用電源。 6 (3)信號(hào)引腳 RST/Vpd RST/Vpd:復(fù)位 /備用電源輸入端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩 器的反相放大器的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。在采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，此引腳必須接地；對(duì) CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 (1)主電源引腳 V CC 和 GND VCC：接 +5V 電源 GND：接電源地 (2)鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1：接外部晶體的一端。 在單片機(jī)的 40條引腳中，有 2 條用于主電源的引腳， 2 條外接 晶體的引腳，控制或其他電源復(fù)用引腳 RST/ Vpd、 ALE、和 VPP， 32 條輸入 /輸出引腳。對(duì)于 CHMOS 單片機(jī)除采用 DIP形式外，還采用方形封裝工藝。 單片機(jī)引腳配置 5 圖 引腳配置圖 鑒于 STC89C52RC 與 MCS51單片機(jī) 類似， 現(xiàn)介紹 MCS51 單片機(jī) 如下文。 特點(diǎn)是 ， STC89C52RC 的內(nèi)核和 AT51 系列單片機(jī)一樣，故引腳也相同 。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 控制電路設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理的核心，而作為控制核心的單片機(jī)種類很多，如 PIC 等等。 (5)單片機(jī)在家用電器方面的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛的應(yīng)用于家用電器產(chǎn)品中，例如：洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐、電飯煲、高級(jí)智能玩具、收錄機(jī)等配上單片機(jī)后 ,大大提高了產(chǎn)品的性能，倍受人們的喜愛。以 8044 位基礎(chǔ)組成的位總線是一種高性能、低價(jià)格的分布式控制系統(tǒng)，傳送距離可達(dá) 1200m，傳送速度為 ，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為28 個(gè)。 (4)單片機(jī)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信中的應(yīng)用 由于高性能單片機(jī)中集成有 SDLC 通信接口，因而使其在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)可用于開關(guān)量控制、順序控制及邏輯控制等。 (3)單片機(jī)在過程控制中的應(yīng)用 過程控制是微型機(jī)應(yīng)用最多、最有效的方面之一，單片機(jī)廣泛的 應(yīng)用 于過程控制。例如，微機(jī)控制的 數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等。 (2)單片機(jī)在機(jī)電一體化產(chǎn)品中的應(yīng)用 機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向。下面介紹單片機(jī)在幾個(gè)方面的典型應(yīng)用。其控制功能強(qiáng)，有優(yōu)異的性能 /價(jià)格比，有很高的可靠性。 第二章 總體方案設(shè)計(jì)與選擇的論證 單片機(jī)的說明 單片機(jī)的原名叫 Microcontroller，即微型控制器。 178。 178。 單片機(jī)在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中的迅猛發(fā)展，與單片機(jī)所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的 特點(diǎn)有關(guān)： 178。將采集的溫度無線傳送給接收部分，然后再在數(shù)碼管上顯示，并 通過串口發(fā)送到 PC 機(jī)上顯示，通過 蜂鳴器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度過高或過低進(jìn)行報(bào)警 。 整 個(gè)系統(tǒng) 有發(fā)送和接收二部分，通 過 NRF24L01 無 線數(shù)據(jù)通信收發(fā) 模塊 來實(shí)現(xiàn)無線 數(shù)據(jù)傳輸 。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 采用了 Nordic 公司新推出的工作于 頻段 NRF24L01射頻芯片，并有低功耗單片機(jī) STC89C52RC 控制 實(shí)現(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)通信。凡是布線繁雜或不允許布線的場合都希望能通過無線方案來解決。如今很多家庭都會(huì)安裝室內(nèi)溫度采集控制系統(tǒng)，其原理就是利用無線通信技術(shù)采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)室內(nèi)溫度情況進(jìn)行遙控通風(fēng)等操作，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度 濕度，可以更好地改善人們的居住環(huán)境。當(dāng)前的科技水平下，無線通信技術(shù)的發(fā)展使得溫度采集測量精確，簡便易行。 2 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，不論是溫室大棚的溫度監(jiān)測，還是糧倉的管理，傳統(tǒng)上都是采取分區(qū)取樣的人工方法，工作量大，可靠性差。 由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多，使用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式就需要鋪設(shè)很多很長的通訊線，浪費(fèi)資源，占用空間，可操作性差，出現(xiàn)錯(cuò)誤換線困難。 關(guān)鍵詞 ： SoC； STC89C52RC； NRF24L01； 溫度傳感器 DS18B20； 無線 Abstract With the industrial and agricultural production have bee increasingly demanding on the temperature, accurate temperature measurement beco mes critical. This system is a solution designed for wiring difficulties, wasting resources,taking up the space and poor maneuverability of harsh environment industrial site , wide range and hitech agricultural field. Based on the above mentioned problems is proposed, which is based on wireless solutions of SoC design of wireless temperature gathering system. This system USES low power consu