【正文】 olum ,1998[19]Infineon technologies Components ASK/FSK Transmitter868/433MHz TDA5100 [Z],[20]G Jiang M Zhang, X Xie, S on temperature control of DS18B2[J].Control Engineering of China, 2003附錄 A附錄 B附錄 C/*********************************發(fā)射主程序*************************************/includeincludeincludeincludedefine uchar unsigned chardefine uint unsigned int。（3）為了能實現(xiàn)更多領域的應用，系統(tǒng)可增加各種測試元件對環(huán)境進行多方面的檢測。 （2）本設計的所用到的JF24D收發(fā)模塊的應用比較廣，功能比較多，軟件編程相對復雜不易實現(xiàn)，對些設計要求不高是可采用方案二中的方法。在老師的指導和幫助下，克服了一系列困難終于完成了本設計，基于本人能力有限，該設計還有許多不足之處有待改進。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干攏能力強、易配微處理器等優(yōu)點，特別適合于構(gòu)成遠程環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)?？刂撇糠?，提出了用DS18SSTC89C51單片機及LED的硬件電路完成對環(huán)境溫度的實時檢測及顯示，利用DS18S20與單片機連接由軟件與硬件電路配合來實現(xiàn)對環(huán)境溫度實時控制及超出設定的上下限溫度的報警系統(tǒng)。而且應用也比較廣泛，如工業(yè)化工環(huán)境監(jiān)測，動植物生長環(huán)境溫度檢測，自然環(huán)境檢測等。 顯示報警仿真結(jié)果 主機接收顯示仿真結(jié)果 電路實物圖 分機實物圖：主機實物圖：6 結(jié)論與展望經(jīng)過幾個月的不斷學習和努力，在林德耀老師的諄諄教導下,在其他老師及同學們的熱心幫助與指導下，智能化無線音頻接收裝置之遠程無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的畢業(yè)設計即將結(jié)束，基本完成了老師所規(guī)定的各項工作任務。在判斷是否接收到信號時，可以先設定一個LED是否點亮來觀察。至此檢測出輸出波形時，才能說明有信號輸出，同時在加入數(shù)據(jù)時觀察波形是否正常變化。最后是結(jié)合收發(fā)模塊的整機調(diào)試，由于無法了解電路是否有發(fā)射信號，所以采用高頻的示波器進行輸出測定，將示波器接到電路的發(fā)射端，觀察輸出波形的情況。C。在系統(tǒng)的測試過程中，首先完成DS18B20溫度采集的顯示，在硬件中要注意4位數(shù)碼管的驅(qū)動，這樣才成比較清晰的顯示當前溫度。相對直觀化的測試，收發(fā)子程序的測試就需要采用相關(guān)的工具進行測試。這些信號的檢測需在仿真軟件上時行相應的測試。信號線是聯(lián)絡89C51和外部器件的紐帶，如果信號線連結(jié)錯誤或時序不對，那么都會造成對外圍電路讀寫錯誤。聯(lián)機仿真必須借助仿真開發(fā)裝置、示波器、萬用表等工具。所以本系統(tǒng)的設計難點在于收發(fā)子程序的調(diào)試，而且是在實物上進行相應的調(diào)試，使其正常正確的收發(fā)完成設計。其軟件程序設計與仿真與4位數(shù)碼管的步驟差不多相同。先單獨的對發(fā)射程序和接收程序進行編譯，還有相應的按鍵設定。對于本電路的設計相對來說比較簡單，只采用蜂鳴器，進行報警，只要超出設定的溫度范圍就進行報警，所以軟件的設計與仿真也比較容易實現(xiàn)。但相對外部電路的簡單，內(nèi)部軟件的設計比較復雜，根據(jù)實際設計需要進行相應的精度選擇，以及在數(shù)碼管上的正負溫度的顯示問題等。完成程序的編寫后，設定相應的編譯參數(shù)輸出編譯文件，然后在Proteus中選擇該文件進行仿真，查看顯示是否正確。 系統(tǒng)軟件調(diào)試步驟 先是在Proteus軟件將電路原理圖畫出來，對相應的模塊進行相應的仿真，由于Proteus軟件相當?shù)耐晟疲院芏嗤鈬娐房梢允÷圆挥迷?，在仿真調(diào)試時相對實物板要簡單一些。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。易于學習和操作。 系統(tǒng)軟件調(diào)試方法軟件調(diào)試在keil uvision3編譯器和 protues仿真軟件下進行，源程序編譯及仿真調(diào)試應分段或以子程序為單位一個一個進行，最后可結(jié)合硬件實時調(diào)試。 軟件調(diào)試 本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)較大，全部采用 C語言編寫，除語法與邏輯差錯外，當確認程序沒問題時，直接下載到單片機仿真調(diào)試。硬件的調(diào)試是電路原理能不能實現(xiàn)的基礎，所以要認真的調(diào)試，依次仔細檢查，直到正常工作。若有高壓，聯(lián)機仿真器調(diào)試時，將會損壞仿真器等，有時會使應用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。（3）排除電源故障 在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞?？梢圆扇z查元器件與設計要求的型號、規(guī)格和安裝是否一致。必要時利用數(shù)字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯時間。排除的方法是首先將加工的印制板認真對照原理圖，看兩者是否一致。（1）排除邏輯故障 這類故障往往由于設計和加工制板過程中工藝性錯誤所造成的?？梢娪布恼{(diào)試是基礎，如果硬件調(diào)試不通過，軟件設計則是無從做起。 單片機系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開的，許多硬件錯誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。 LED數(shù)據(jù)顯示流程圖 LCD1602數(shù)據(jù)顯示流程圖 JF24D收發(fā)模塊的發(fā)射和接收流程JF24D是雙向的收發(fā)模塊，根據(jù)系統(tǒng)的要求不同設定不同的傳送方式，以及傳送通道的選擇。 LED顯示程序模塊LED顯示程序就是將DS18B20在單片機上所讀取的數(shù)據(jù)實時的在4位的LED上顯示出來。 計算溫度子程序計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度。具體軟件流程圖如圖 ： 軟件流程圖 程序設計系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序，收發(fā)子程序等。在正常執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換時，同樣需要調(diào)用一段延時，而本系統(tǒng)利用CPU 執(zhí)行顯示子程序占有的時間代替這段延時。4 環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計在子程序設計中，要求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，盡可能地保證單入口單出口，減少與其他程序之間的耦合，但為了提高這類滯后對象的實時性指標，可以在個程序適當?shù)牟糠诌M行揉合。這種方法僅適合檢測連續(xù)的干擾，比如WLAN,而不適合檢測藍牙類似的瞬間干擾。此時可以方便的測量發(fā)射功率和頻率誤差。⑥2M模式：1M模式和2M模式除了速率不同外，射頻起始頻率也不同，分別為2397MHz (1Mbps速率)和2398MHz(2Mbps速率)。對于整個系統(tǒng)而言，直接設定成優(yōu)先接收模式，顯示芯片實時顯示接收到的數(shù)據(jù)，只有在要發(fā)送操作命令時，中斷響應相應的操作命令。 ④接收流程先對系統(tǒng)進行初始化，然后在寄存器組中時行設定，將芯片設置到PRX模式。將CE管腳置1,芯片進入發(fā)射就緒狀態(tài)。而寄存器組1初始化必須按照特定的方式進行，JF24D才能進入正確和最佳的工作狀態(tài)。 （4）收發(fā)模塊工作模式①SPI接口： JF24D模塊SPI接口時序在時鐘SCK下降沿時，JF24D向MISO輸出數(shù)據(jù)，MCU向MOSI寫入數(shù)據(jù)；在時鐘SCK上升沿時，JF24D從MOSI讀數(shù)據(jù)，MCU從MISO讀取數(shù)據(jù)。⑦模塊電源不可以接反，否則會損壞器件。⑥設置合理的休眠與喚醒時間可以降低JF24D 的待機電流，但休眠時間不可以設置太長，否則會增加誤碼率。可以設置不同的通道（修改RF寄存器值）而互不干擾。③模塊寄存器值需要先寫入單片機才能對模塊初始化。上電又重新對模塊初始化，在休眠模式寄存器值被保存?？梢灾苯訉⒛K直接焊在PCB主板上，但模塊的PCB天線部位底下的PCB主板不可以敷銅。接地（3）JF24D模塊使用說明①—，推薦電壓3V。 天線形式：PCB天線 待機電流：410uA. 休眠電流： 接收電流：21mA (1Mbps). 發(fā)射電流：14mA (0dBm) 可編程輸出功率：35 25 15 5 0 5(dbM) 頻率范圍：2397（1M）/2398（2M）2483Mhz 頻段中達到穩(wěn)定可靠的短距離數(shù)據(jù)傳輸。（GFSK）收發(fā)電路的功能，以特小體積更低成本實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋８鶕?jù)系統(tǒng)的功能要求，系統(tǒng)選擇了安陽市新世紀電子研究所有限公司的JF24D① 4位LED數(shù)碼顯示電路： LED數(shù)碼管顯示電路電路采用的是共陰數(shù)碼管，其引腳圖如下：管腳順序：從數(shù)碼管的正面觀看，以第一腳為起點，引腳的順序是逆時針方向排列。（2）系統(tǒng)輸出電路設計系統(tǒng)輸出電路主要實現(xiàn)顯示目的，根據(jù)設計要求實現(xiàn)分機的實時溫度的顯示以及總機從不同地點采集到的溫度數(shù)據(jù)信息的顯示。若時鐘頻率為12MHz，每機器周期為1us，則只需2us以上時間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復位。無論是在單片機剛接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復位。單片機復位電路是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從該狀態(tài)開始工作。（1）系統(tǒng)輸入電路設計，當按下按鍵時，單片機引腳產(chǎn)生一個高電平，系統(tǒng)在掃描判斷時，檢測到高電平就會根據(jù)系統(tǒng)程序設定的功能采取相應的操作。我們要求的溫度在一定的范圍內(nèi)為安全溫度，設置的溫度的上下限，當測量值在正常范圍內(nèi)時，音頻信號不發(fā)聲，當達到一定的上限或者下限時，報警電路開始工作，發(fā)音報警信號，操作人員觀察其實際情況就可采取相應的措施。微控制器通過對器件的尋址，就可以讀取某個傳感器的溫度值，從而簡化了信號采集系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)。信號傳輸采用兩芯（或三芯）電纜構(gòu)成的單總線結(jié)構(gòu)。 DS18B20與單片機的接口電路環(huán)境溫度檢測采用的傳感器DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易于與未處理器接口等優(yōu)點，適合于各種溫度測控系統(tǒng)。溫度檢測控制及報警系統(tǒng)大體設計如下。STC89C51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，512 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。它可以完成自動加載復位，省去人工調(diào)整的麻煩，可以做到無人職守。根據(jù)題目要求，充分利用了單片機靈活控制的優(yōu)點，發(fā)揮其優(yōu)勢功能，采用單片機控制顯示信號燈，提高了系統(tǒng)的靈活性，設置方便。還增加了兩級中斷優(yōu)先級，等等。而STC89C51相對其他同類芯片可完成ISP在線編程，而且功能更強，速度更快，壽命更長，價格更低。 監(jiān)測系統(tǒng)電路的設計根據(jù)系統(tǒng)方案設計要求，環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)的的主電路圖如下，, 分機電路原理圖 主機電路原理圖根據(jù)整體系統(tǒng)的設計要求，系統(tǒng)具有溫度檢測、報警、輸入輸出以及無線收發(fā)模塊等功能。 單片機按鍵輸入電路顯示電路收發(fā)電路時鐘電路復位電路報警電路 總機接收部分設計方框圖收發(fā)電路同樣采用了具有無線雙向傳輸能力的模塊JF24D，JF24D模塊可以接收6個不同分機信號。工作在全球開放的ISM 頻段，免許可證使用。同時，JF24D模塊的傳輸速率有1M/2M 并具有快速跳頻校驗等功能，可在擁擠的ISM自動報警主機的核心器件是單片機，它是整個系統(tǒng)的心臟，由它來接受報警信號并控制協(xié)調(diào)各功能模塊的正常工作，考慮到系統(tǒng)的功能和經(jīng)濟性因素，采用的是當今流行的性價比比較高的STC89C51芯片。與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式，適合于各種溫度測控系統(tǒng)。一條單總線上可以掛接若干個數(shù)字溫度傳感器，每個傳感器有一個唯一的地址碼。 單片機按鍵輸入電路顯示電路收發(fā)電路測溫電路時鐘電路復位電路報警電路 分機發(fā)射部分設計方框圖檢測電路由溫度傳感器DS18B20組成，DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，該器件將半導體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)化器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上，傳感器直接輸出的就是溫度信號數(shù)字值。對于智能化生態(tài)農(nóng)莊建設的補充與實用效果來考慮，則選擇方案三。模塊的多個傳送通道可以滿足多機數(shù)據(jù)的同步傳送。方案三：，可以很好的對數(shù)據(jù)信號進行傳送，距離的傳送及頻段的應用都有一定的保證。如果強調(diào)對環(huán)境的監(jiān)聽則可使用該方案，不過不適用于生態(tài)新農(nóng)莊。而對于數(shù)據(jù)信息的傳送采用編解碼芯片進行數(shù)模的轉(zhuǎn)換，會對數(shù)據(jù)傳送的完整性有一點的欠缺。：采集的數(shù)據(jù)信息用收發(fā)模塊制作的收發(fā)裝置分機部分用收發(fā)模塊制作的收發(fā)裝置數(shù)據(jù)信息顯示總機部分操作命令 方案三框圖簡介 設計方案的論證選擇 方案一：采用CXA1191S作為接收機電路的核心芯片。而且收發(fā)模塊有多個不同的通道可以選擇，可以降低信號的干擾，使數(shù)據(jù)的傳送更加完整。：采集的數(shù)據(jù)信息用發(fā)射模塊制作的發(fā)射裝置分機發(fā)射部分用接收模塊制作的接收裝置數(shù)據(jù)信息顯示總機接收部分 方案二框圖簡介方案三、信號調(diào)制采用調(diào)頻方式進行，分機與總機均采用數(shù)字收發(fā)模塊進行設計，這樣可以達到雙工通訊。但同步接收可能會引起一定的信號干擾，從而出現(xiàn)接收效果不好的情況，而使用發(fā)射模塊和接收模塊可以使數(shù)據(jù)的傳送更加完整，實現(xiàn)單工通信。：MT8880與STC89C51組成編解碼模塊采集的數(shù)據(jù)信息用發(fā)射芯片或分立元件制