【正文】 I/ O 2G N D 11 8 b 2 0D S 1 8 B 2 0+5R 1 54 .7 kP B 7 圖 DS18B02 下面 簡(jiǎn)要介紹一下溫度傳感器 18b20 1． DS18B20 基本知識(shí) DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。只要掃描速度大于 24Hz，由于掃描時(shí)間很快，人眼的視覺(jué)有暫留效應(yīng)，就可以看到顯示的是完整的圖形或文字。當(dāng)行上有一正選通信號(hào)時(shí)，列選端四位數(shù)據(jù)為 0的發(fā)光二極管便導(dǎo)通點(diǎn)亮。 所以它可以做成一個(gè) 雙串口的電路，分別接單片機(jī)的串行通信口或者 實(shí)驗(yàn)板的其它串行通信接口，本設(shè)計(jì)不需要那么復(fù)雜，故只用了其中一組驅(qū)動(dòng)、接收器。 該器件符合 TIA/EIA232F 標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將 TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS 電平。 管腳描述 X1 X2 晶振管腳 GND 地 RST 復(fù)位腳 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 SCLK 串行時(shí)鐘 Vcc1,Vcc2 電源供電管腳 C 1+1V+2C 13C 2+4C 25V6T 2O7R 2I8R 2O9T 2I10T 1I11R 1O12R 1I13T 1O14G N D15V C C16U6M A X 2 32 C P EC60 .1C10 .1C20 .1C30 .1162738495R S 2 32P D 0P D 1+5+5 圖 串行通信電路 這是 232 串口通信的一個(gè)典型電路， Max232 產(chǎn)品是由德州儀器公司（ TI）推出的一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片。 時(shí)鐘 /RAM 的讀 /寫(xiě)蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。 DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線 (1)RES(復(fù)位 )， (2) I/O(數(shù)據(jù)線 )， (3)SCLK(串 行時(shí)鐘 )。 圖 復(fù)位電路 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM， 通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。 C 1 41 0 u FC 1 51 0 u F+3+5C 1 70 .1 uG N D1V IN3V O U T 12V O U T 24A11 1 1 7 3 .3 V 圖 電源轉(zhuǎn)換電路原理 晶振電路 由于 MSP430 有三個(gè)晶振源，兩個(gè)外部晶振，一個(gè)內(nèi)部 RC 晶振，所以在晶振電路中我連了兩個(gè)外部晶振一個(gè) 32768Hz,另一個(gè)是 8MHz。 電源電路 本系統(tǒng)需要使用 +5V 和 +3． 3V的直流穩(wěn)壓電源，其中 MSP430Fl49 及部分外圍器件需要 +3． 3V 電源，另外部分需要 +5V 電源。 MSP430 系列單片機(jī)的所有外圍模塊的控制都是通過(guò)特殊寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故其程序的編寫(xiě)相對(duì)簡(jiǎn)單。 2)高效 16位 RISCCPU， 27條指令， 8MHz時(shí)鐘頻率時(shí)，指令周期時(shí)間為 125ns，絕大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期完成； 32kHz 時(shí)鐘頻率時(shí)， 16 位 MSP430 單片機(jī)的執(zhí)行速度高于典型的 8 位單片機(jī) 20MHz 時(shí)鐘頻率時(shí)的執(zhí)行速度。 圖 單片機(jī) MSP430的各個(gè)引腳 單片機(jī) MSP430 的特點(diǎn) MSP430F149 芯片是美國(guó) TI 公司推出的超低功耗微處理器，有 60KB+256 字節(jié) FLASH， 2KBRAM，包括基本時(shí)鐘模塊、看門(mén)狗定時(shí)器、帶 3個(gè)捕獲／比較寄存器和 PWM 輸出的 16 位定時(shí)器、帶 7個(gè)捕獲／比較寄存器和 PWM 輸出的 16位定時(shí)器、 2個(gè)具有中斷功能的 8 位并行端口、 4 個(gè) 8 位并行端口、模擬比較器、 12位A／ D 轉(zhuǎn)換器、 2個(gè)串行通信接口等模塊。 硬件電路的總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)硬件部分包括上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分，即充當(dāng)采集數(shù)據(jù)的主機(jī)，和接收數(shù)據(jù)，并顯示出來(lái)的從機(jī)，由此可見(jiàn)，主機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜一下，包括時(shí)鐘模塊，溫度、光照采集電路，串口以及無(wú)線模塊，從機(jī)相 對(duì)簡(jiǎn)單一下，除了單片機(jī)典型最小系統(tǒng)電路，只要接上無(wú)線模塊，用以接收主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)，還有點(diǎn)陣模塊，將外界的信息顯示出來(lái)就可以了。為該模塊化 LED 顯示屏控制系統(tǒng)具有更加方便和靈活性，特對(duì)系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計(jì)。 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)置 由第二章的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案的確定，我們開(kāi)始著手選擇各個(gè)模塊所使用的硬件。 最終方案的確定 綜上所述，在本次設(shè)計(jì)中單片機(jī)選定為 MSP430，無(wú)線模塊選定為 NRF2401，點(diǎn)陣屏選定位 LED 點(diǎn)陣單色圖文顯示屏且驅(qū)動(dòng)模塊為動(dòng)態(tài)掃描。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的 LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。這種方法可以直接驅(qū)動(dòng) LED，原理簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，LED 的亮度也可以通過(guò)限流電阻調(diào)節(jié)，非常方便，但此種方法太浪費(fèi)單片機(jī)的 I/O口，只適合于較小的系統(tǒng)。 其中的 LED 點(diǎn)陣單色圖文動(dòng)態(tài)條幅屏（ 下文中簡(jiǎn)稱 條屏），因?yàn)槌杀镜土⒖煽啃愿?、顯示效果優(yōu)良，所以成為點(diǎn)陣式 LED 漢字廣告屏中的主流產(chǎn)品。 按顯示器件分類 LED 數(shù)碼顯示屏：顯示器件為 7 段碼數(shù)碼管，適于制作時(shí)鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 雙基色顯示屏：紅和綠雙基色， 256 級(jí)灰度、可以顯示 65536 種顏色。 將以上三種芯片進(jìn)行對(duì)比 ， 從距離，硬件復(fù)雜度和編程方面考慮， 選擇方案三 中 nordic 公司出品的 NRF2401 芯片構(gòu)成無(wú)線通信模塊 。 NRF2401 模塊 挪威 nordic 公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片 NRF2401 基本特征如下： 全球開(kāi)放 ISM 頻段免許可證使用； 最高工作速率 1Mbps，高效 GFSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，適合工業(yè)控制場(chǎng)合； 可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便； 收發(fā)完成中斷標(biāo)志，每次最多可發(fā) 28 字節(jié)； CLK， DATA， DR 三線接口，軟件編簡(jiǎn)單。 單次最多可發(fā)送接收 32 字節(jié)，并可軟件 設(shè)置發(fā)送 /接收緩沖區(qū)大小 2/4/8/16/32字節(jié) ， 其配置非常方便， 功耗比較低，由于頻段的限制，本方案放棄。 最高發(fā)射速率 50KBPS， 10dbm 發(fā)射功率條件下，配置外置鞭狀天線有效通信距離在 300 米左右。另外他帶有硬件乘法器在 處理一些運(yùn)算時(shí)速度也較快，基于以上各種優(yōu)點(diǎn)，最終方案確定為單片機(jī) msp430。 時(shí)鐘，溫度傳感器和無(wú)線模塊，以及廣告屏的編程，上位機(jī)與下位機(jī)的軟件流程設(shè)計(jì)思路如下：下位機(jī)上電后，先初始化內(nèi)部變量、時(shí)鐘、信息采集及通信模塊，然后進(jìn)行信息采 集，下位機(jī)將采集到的信息通過(guò)無(wú)線模塊依次發(fā)送出去，上位機(jī)采集到時(shí)鐘，溫度以及光照信息之后，將日期時(shí)間，環(huán)境溫度及光信息顯示在液晶顯示模塊上，然后保存在 EEROM 里面，掉電不丟失。主機(jī)通過(guò)采集溫度、日期、光照等信息并將其顯示到 LED 廣告屏上。在保證程序沒(méi)有錯(cuò)誤的情況下，將 msp430 發(fā)送程序和 msp430 接收程序分別燒到相應(yīng)的兩個(gè)單片機(jī)內(nèi)，這樣即完 成了軟件部分。 （ 3）深入研究該課題涉及到的軟件知識(shí)，并用 C語(yǔ)言編寫(xiě)程序，最后仿真，將仿真結(jié)果記錄下來(lái)并進(jìn)行分析。目前，對(duì)于那些需要顯示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相對(duì)比較低的場(chǎng)合，使用大、小屏幕 LED點(diǎn)陣顯示器是比較經(jīng)濟(jì)適用的，它可以用單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)顯示字符、數(shù)字、漢字和簡(jiǎn)單圖形，可以根據(jù)需要使用不同字號(hào)、字型。 隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展， LED顯示屏作為信息傳播的一種重要手段成為現(xiàn)代信息化社會(huì)的一個(gè)閃亮標(biāo)志。在我國(guó)改革開(kāi)放之后，特別是進(jìn)入 90 年代國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，對(duì)公眾場(chǎng)合發(fā)布信息的需求日益強(qiáng)烈， LED 顯示屏的出現(xiàn)正好適應(yīng)了這一市場(chǎng)形勢(shì)，因而在 LED 顯示屏的設(shè)計(jì)制造技術(shù)與應(yīng)用水平上都得到了迅速的提高，生產(chǎn)也得到了迅速的發(fā)展，并逐步形成產(chǎn)業(yè)，成為光電子行業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。它是集微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的顯示系統(tǒng)，是目前國(guó)際上極為先進(jìn)的顯示媒體。進(jìn)入八十年代后， LED 在發(fā)光波長(zhǎng)范圍和性能方面大大提高，并開(kāi)始形成平板顯示產(chǎn)品即 LED 顯示屏。例如，本文所要論述的通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制LED 點(diǎn)陣顯示。以前采用硬件電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，正在用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們可以開(kāi)發(fā)利用單片機(jī)系統(tǒng)以獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。正因?yàn)閱纹瑱C(jī)有如此多的優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域之廣，幾乎到了無(wú)孔不入的地步。 研究課題的目的與意義 單片機(jī)自 20世紀(jì) 70年代問(wèn)世以來(lái)，以極其高的性能價(jià)格比受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。 這類的點(diǎn)陣屏常用的通信方式是經(jīng)過(guò)一條 RS232 串口線與電腦連接更換信息，操作簡(jiǎn)單，使用方便，但是硬件連接上也會(huì)有一些局 限性，因?yàn)樾枰B接的線比較多，如果要采集遠(yuǎn)距離信息需要的傳輸線太長(zhǎng)，影響精確度。 據(jù) 調(diào)查顯示，人們接收的信息有 2/3 的信息是通過(guò)眼睛取得的。 NRF2401 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第 1章 緒論 .................................................................................................................... 1 引言 ............................................................................................................... 1 研究課題的目的與意義 ................................................................................... 1 課題研究的主要內(nèi)容 ....................................................................................... 2 第二章 論文方案設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 4 系統(tǒng)方案總體分析 .......................................................................................... 4 單片機(jī)的選擇 ................................................................................................. 4 C51單片機(jī) .............................................................................................. 4 Mega16單片機(jī) ......................................................................................... 5 MSP430單片機(jī) ......................................................................................... 5 無(wú)線模塊的選擇 .............................................................................................. 5 NRF905模塊 .............................................................................................. 5 CC1020模塊 ............................................................................................. 6 NRF2401模塊 ...................................................................................