【正文】 時寫入一次即可，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)。在掉電模式下電流損耗最小，同時 nRF24L01 也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。 工作模式 通過配置寄存器可將 nRF24L01 配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式，如表 所示。當 nRF24L01 內(nèi)部寄存器中的 MAX_RT 寄存器位被拉高，則表明自動重發(fā)次數(shù)已達到設定的最大重發(fā)次數(shù)，并且在此期間沒有接受到有效地應答信號。當 nRF24L01內(nèi)部寄存器中的 RX_RD 寄存器位被拉高，則表明 nRF24L01 接收到了數(shù)據(jù)。IRQ：中斷標志位。CSN：芯片的片選線，CSN 為底電平芯片工作。CE：芯片模式控制線。圖 nRF24L01 原理圖GND：電源地。接收時，工作電流只有 ，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設計更方便。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增強型 ShockBurst 技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。 無線發(fā)射模塊該模塊由挪威(Nordic) 公司生產(chǎn)的 nRF24L01[10]及其外圍電路組成。經(jīng)過最大 8us 后轉(zhuǎn)換結束，BUSY 自動從高電平變?yōu)榈碗娖剑缓笥?16 個時鐘讀出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進行存儲，時鐘脈沖頻率最大 10MHz（ +5V）供電，讀出數(shù)據(jù)最短為 ，在經(jīng)過 400ns 時間等待，在下一次轉(zhuǎn)換開始時，數(shù)據(jù)串行移位輸出，整個轉(zhuǎn)換時間最短為 10us。圖 AD7896 時序圖圖 是 AD7896 工作在高速模式時的時序圖，在此模式下，啟動信號CONVST 一般處于高電平。該產(chǎn)品有 8 腳 Plastic DIP，Lead Cerdip 和 SOIC 三種封轉(zhuǎn)形式，且?guī)в袃?nèi)部時鐘。圖 為 AD590 非線性補償示意圖。那如何進行調(diào)整呢？設 AD590 在 25℃的時候輸出電流為，那么經(jīng)過 10K 的電阻后信號為 ，在不考慮誤??298XuA?? ????差的情況下，AD590 在 25℃時信號采集電路輸出的電壓應該是 ，那么要進行系統(tǒng)的非線性補償，則可以通過改變調(diào)整電壓電路的電壓 ， 使得.AD623 在 25℃時輸出電壓為 。圖 5 顯示的是在校準誤差修正前后一個典型的 AD590 的溫度曲線。設某一時刻溫度開爾文值是 K1，對應的攝氏度溫度為T1，采集到電壓信號的值為 U0，電壓調(diào)整后的電壓為 U1，經(jīng)過放大器后輸出的電壓為 U2，則 (28)U0K1mV/10/?????℃將上式變換后 (29)??℃根據(jù)上式可將電壓調(diào)整為 (210)?再將電壓放大 5 倍后得到 (211)?????℃這樣 (212)2T1?這樣不僅消除了一次函數(shù)的常數(shù)，使得輸出電壓 U2 和溫度 T1 成正比例關系，這樣也大大降低了調(diào)試的難度。首先溫度單位開爾文和攝氏度之間的轉(zhuǎn)換關系為 (27)KT273??也就是開爾文和攝氏度之間是存在線性關系的。正常情況下 AD590 在 0℃時輸出的電流大小為 273uA，那么信號采集電路采集到的電壓信號大小就為 ，經(jīng)過電壓調(diào)整后采集到的電壓信號變化范圍就變?yōu)榱?0V 至 1V，放大 5 倍后電壓變化范圍從 0V 至 5V，剛好達到滿量程變化。我們可以利用 AD623 的差分放大的特性，在 AD623 的反相端接入一個穩(wěn)定的電壓，進行差分放大。我們要測量的溫度范圍是 0℃至 100℃，而采集到的電壓信號的變化范圍是 至,電壓放大 5 倍后電壓信號變化范圍是 至 。由于 AD623 是差分放大電路，將此電壓信號接到 AD623 的方向端可達到將 AD590 采集到的電壓信號降低 再放大的目的。 信號電壓調(diào)整電路圖 電壓調(diào)整電路原理圖圖 為電壓調(diào)整電路的原理圖，此電路為電壓調(diào)整電路 [9]，就是一個輸出電壓可調(diào)的電源。調(diào)試時候?qū)?R4 和 R5 串聯(lián)后的電阻調(diào)為 25K 歐姆，加可調(diào)電阻主要是為了降低由于電阻值的偏差帶來的誤差，提高系統(tǒng)精度。差分輸出增益為： (21) 10KAvRg??（ ）下面我們來計算一下信號需要放大的倍數(shù)。AD623 輸入作為電壓緩沖器的 PNP 晶體管上，并且提供一個共模信號輸入放大器。下圖為信號采集電路 [8]的原理圖。故 AD590 的 2 端的電壓隨溫度的變化速率為 10mV/K。在+25176。取R=358Ω，則電路的溫度系數(shù)為 2ln=1uA/qTdIKCR??? 溫度采集電路AD590 基本上是一個 PTAT（正比于絕對溫度）電流調(diào)節(jié)器。圖 AD590 內(nèi)部基本原理圖 圖 是利用 ΔUBE 特性的集成 PN 結傳感器 [7]的感溫部分核心電路。C 覆蓋全量程(AD590M)供電電壓范圍：+4 V +30 V 圖 AD590 引腳圖 圖 AD590 電路符號 AD590 的工作原理在被測溫度一定時，AD590 相當于一個恒流源，把它和 5～30V 的直流電源相連，并在輸出端串接一個 10kΩ 的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時電阻兩端將會有 10mV／K 的電壓信號。C 校準精度(AD590M)良好的線性：177。C陶瓷傳感器探頭兼容包終端裝置：電壓/電流激光微調(diào)到177。AD590 有以下特點：線性電流傳感器：1 uA/K范圍：55176。C)時輸出 uA。電源電壓在+4 V 和+30 V 之間設備作為一個高阻抗、恒定電流為 1 uA/K 的裝置。按鍵復位時，按鍵 SW1 按下后，單片機的復位端的電平為高電平，單片機復位，在按鍵松開時，經(jīng)過 4—5 個 τ 后，單片機復位端的電平為低電平，單片機退出復位狀態(tài)。單片機的復位需要至少 2 個機器周期的高電平，復位電路必須確保系統(tǒng)上電時能夠自動復位，在必要時還可以手動復位。時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。上圖 為單片機模塊原理圖。：RD,外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。：T1 ，計時計數(shù)器 1 輸入。：INT1,外部中斷 1 輸入。：TXD,串行通信輸出。PORT3（―）：端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL 負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。PORT2(―)：端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL 負載，若將端口 2 的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。接上拉電阻后最多可驅(qū)動 8 個 LS TTL 負載。除了作為普通并行 I/O 口外，還可作為低 8 位數(shù)據(jù)總線和地址總線時分復用端口。在單片機訪問外部程序存儲器是，此引腳輸出負脈沖作為讀外部程序存儲器的選通信號。當 EA 端為低電平時單片機只訪問外部程序存儲器。EA：EA 為內(nèi)外部程序存儲器選擇控制端。PROG 是該引腳的第二功能。ALE/PROG：ALE 為地址鎖存允許信號，當單片機上電正常工作后，ALE引腳輸出正脈沖信號。單片機運行時，在此端口上加上持續(xù)時間為 2個機器周期（24 個時鐘周期）的高電平時，系統(tǒng)完成復位操作。XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸出端。VSS：電源地端。引腳如圖 所示，以下是各引腳的說明 [3]。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。該單片機使用高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在接收端無線接收模塊接收到了發(fā)送端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)送給單片機模塊，單片機模塊接收到數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)處理后送給 LCD1602 進行顯示。模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要完成模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到單片機中進行處理。其系統(tǒng)總體框圖如圖 所示。第二章 硬件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)溫度檢測在日常生活、工作和工程實踐中經(jīng)常用到，隨著生活水平和科學技術的不斷進步，對檢測溫度數(shù)據(jù)的精度要求也越來越苛刻，傳統(tǒng)的溫度測量裝置很難滿足現(xiàn)在的要求，本設計采用 AD590 作為溫度采集元件，精度高，線性度好，而且此系統(tǒng)采用 nRF24L01 模塊對采集到的溫度數(shù)據(jù)進行無線傳輸，打破了傳統(tǒng)操作中距離受限的問題，使測溫操作更易實現(xiàn)。 設計要求采用 AT89S52 作為系統(tǒng)的 MCU，采用 AD590 作為系統(tǒng)的溫度傳感器，要求系統(tǒng)有溫度顯示部分，要求完成硬件電路的設計、調(diào)試和電路板的制作，溫度測量范圍為 0℃至 100℃，溫度精度為 ℃，采用無線傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)。方案二：采用字符液晶 LCD1602 顯示信息，1602 是一款比較通用的字符液晶模塊，能顯示字符和數(shù)字等信息，且價格便宜，容易控制。 顯示模塊方案一：選擇主控為 ST7920 的帶字庫的 LCD12864 來顯示信息。如果加 PA 能傳輸上千米的距離，而且價格較便宜，采用 SPI 總線通信模式電路簡單，操作方便。但是此模塊價格較貴，且 Zigbee 協(xié)議相對較為復雜。 無線發(fā)射模塊方案一：采用 GSM 模塊進行通信， GSM 模塊需要借助移動衛(wèi)星或者手機卡，雖說能夠遠距離傳輸，但是其成本較大、且需要內(nèi)置 SIM 卡，通信過程中需要收費，后期成本較高。而且價格適中。方案二：采用宏晶科技有限公司的 STC12C5A60S2 增強型 51 單片機作為主控芯片。 單片機模塊方案一：采用傳統(tǒng)的 AT89S52 單片機作為主控芯片。方案二：采用 AD7896 高速高精度高分辨率的 AD 轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)置采樣、保持電路，逐次比較轉(zhuǎn)換片內(nèi)時鐘，最大轉(zhuǎn)換頻率 100 KHz，連續(xù)轉(zhuǎn)換時間8μS，高速，操作簡單、串口輸出，12 位串口輸出，單電源供電： + V 至 + V ，模擬電壓輸入范圍：0 V 至 VDD，輸出精度：?1LSB 即177。如果采用 ADC0809 那么系統(tǒng)的精度就變成了 ≈℃，遠遠小于系統(tǒng)要求的精度。但是 8 位的分辨率太低，我們可以計算，信號采集時溫度每變化 1℃，電壓變化 10mV，放大 5 倍后電壓隨溫度的變化為 50mV/℃，也就是信號采集到的溫度每變化 ℃，電壓變化 5mV。是目前國內(nèi)應用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊方案一：ADC0809 是 8 位逐次逼近式 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器。噪聲小，輸入阻抗大。符合 8 引腳的工業(yè)標準配置。方案二：采用 AD632 作為系統(tǒng)的放大芯片是最適合不過的了，AD623 是一個集成單電源儀表放大器，它能在單電源（+3V 到 +12V)下提供滿電源幅度的輸出。7mV，對于此系統(tǒng)中小信號的放大不大適合。但 LM324 的失調(diào)電壓大，一般為177。 運算放大器的選擇方案一：采用運用非常廣泛的 LM324，單電源供電，供電范圍大，從 伏到 32 伏，并且一塊芯片集成 4 個運放，輸出動態(tài)范圍大，軌到軌輸出。與目前大量使用的接點式水銀溫度計相比，它具有控溫精度(溫控在某點時的溫度最大波動范圍)高、體積小、無污染、使用方便等優(yōu)點。C， DS18B20 無法滿足要求。但是 DS18B20 的溫度精度為 176。 方案的選擇根據(jù)各項功能的實現(xiàn)方法以及硬件連接方式，將整個系統(tǒng)劃分為信號采集與放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機模塊、無線發(fā)射模塊、液晶顯示模塊、電源模塊。雖然溫度測量方法多種多樣,但在很多情況下，對于實際工程現(xiàn)場或一些特殊條件下的溫度測量，比如對極限溫度、高溫腐蝕性介質(zhì)溫度、氣流溫度、表面溫度、固體內(nèi)部溫度分布、微尺寸目標溫度、大空間溫度分布、生物體內(nèi)溫度、電磁干擾條件下溫度測量來講,要想得到準確可靠的結果并非易事，需要非常熟悉各種測量方法的原理及特點,結合被測對象要求選擇合適的測量方法才能完成。隨著新材料、新工藝以及一些新技術的發(fā)展,其應用范圍更加拓展。中國航天工業(yè)總公司 702 所研制的5901(STP1000)型粘貼式測溫片，其靜態(tài)測溫精度為 %，快速響應時間小于。隨著科學技術水平的不斷提高,溫度測量技術也得到了不斷的發(fā)展。考慮到以上方面本文設計一個基于 AT89S52 的無線溫度測量系統(tǒng)。各地建立了越來越多的新型溫室大棚，種植反季節(jié)蔬菜，花卉。在醫(yī)學制藥行業(yè)中，由于微生物對溫度的要求很高，就需要高精度的溫度監(jiān)測，如果采用無線溫度測量的話可以完全保證測溫的無菌化。各行業(yè)特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要應用電子技術、自動控制技術進行改造和提升。尤其是對溫度要求比較嚴格，但是布線又不方便的情況下，這時就采用無線溫度測量。目 錄摘 要 .......................................................................................................IABSTRACT..............................................................................................II第一章 緒 論 .............................................................