【正文】 寄存器包含接收機(jī)的地址和數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器包含待發(fā)送的數(shù)據(jù)包的信息，如字節(jié)數(shù)等；接收數(shù)據(jù)寄存器包含要接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)等信息。當(dāng)RF905處于空閑模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)，SPI接口可以保持在工作狀態(tài)。無線模塊nRF905的配置所有配置字都是通過SPI接口送給RF905。當(dāng)正在接收一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，TRX_CE或TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，RF905立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，RF905才能接受下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包。(1)、ShockBurst TX 發(fā)送流程：1). 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過SPI接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給RF905，SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定；2). 微控制器置高TRX_C 和TX_EN，激發(fā)RF905的ShockBurstTM發(fā)送模式；3). RF905的ShockBurstTM發(fā)送： A. 射頻寄存器自動(dòng)開啟； B. 數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗(yàn)碼)； C. 發(fā)送數(shù)據(jù)包； D. 當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高；4). AUTO_RETRAN被置高，RF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置低；5). 當(dāng)TRX_CE被置低，RF905發(fā)送過程完成，自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，DR引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。在ShockBurstTM收發(fā)模式下，RF905自動(dòng)處理字頭和CRC校驗(yàn)碼。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用(低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高。表41 工作模式的設(shè)置表PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0XX掉電和SPI 編程10XStandby和SPI 編程110ShockBurst RX111ShockBurst TX該系統(tǒng)中只使用了ShockBurst RX 和ShockBurst TX模式，故只介紹這兩種工作模式的流程。節(jié)電模式：掉電和SPI編程、STANDBY和 SPI編程。 無線模塊軟件設(shè)計(jì)無線模塊nRF905的工作方式NewMsgRF905一共有四種工作模式, 其中有兩種活動(dòng)RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式。然后點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管LED4，表明是2號下位機(jī)傳送來的信息。DR=1以后，關(guān)閉芯片接受和發(fā)送的使能端，讀取接收到的數(shù)據(jù)。如果KEY1和KEY2都為1，則顯示1號下位機(jī)發(fā)送來的溫濕度信息值，如果KEY1=0，則重復(fù)第四步，如果KEY2=0，則第四步結(jié)束，進(jìn)入第五步。并判斷是否在給定的范圍內(nèi)，如果溫度超值則點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管LED1并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，如果濕度超值則點(diǎn)亮綠色發(fā)光二極管LED2并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，如果都沒有超值，則不驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊。圖41 上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)流程圖上位機(jī)的具體執(zhí)行步驟如下：第一步：初始化上位機(jī)的無線模塊nRF905配置寄存器；第二步：利用while(1)語句進(jìn)入死循環(huán)；第三步：判斷KEY1鍵是否按下，如果按下，等待按鍵松開，然后進(jìn)入第四步，如果KEY1鍵沒有按下，就判斷KEY2鍵是否按下，如果KEY2鍵被按下，等待KEY2鍵松開，就進(jìn)入第五步，若果KEY2鍵也沒按下，就重復(fù)第三步；第四步：發(fā)送命令給1號下位機(jī)，發(fā)送完成后，等待1號下位機(jī)將溫濕度信息值發(fā)送給上位機(jī)，通過DR引腳來判斷，如果接收到，則DR=1，否則就一直等待接收。不同的是，如果是KEY2鍵按下，主機(jī)是把命令發(fā)送給2號下位機(jī)，并等待2號下位機(jī)返送溫濕度信息值。分別介紹上位機(jī)和下位機(jī)的設(shè)計(jì)思路和流程。圖311 報(bào)警電路設(shè)計(jì)圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊，完成軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)以上情況，選擇三個(gè)I/O口作為控制口，用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。其工作情況是，當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)不在范圍內(nèi)時(shí)，給控制口低電平，則發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，蜂鳴器響起。經(jīng)過計(jì)算的：R=（）/10==350 ?。報(bào)警電路的設(shè)計(jì)發(fā)光二極管根據(jù)型號的不同，其工作電壓少有不同，工作電流也不一樣，本系統(tǒng)確定其工作電流為10mA,，據(jù)此計(jì)算限流電阻值。當(dāng)接通電源后（~15V直流工作電壓），多諧振蕩器起振，~，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。本系統(tǒng)采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。蜂鳴器簡介蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。圖310 顯示電路設(shè)計(jì)圖顯示字符的編碼由圖310的接線方法，確定字符與字型碼的對應(yīng)表，如表33所示。當(dāng)需要某一位數(shù)碼管顯示時(shí)，只要給相應(yīng)的位選端一個(gè)低電平，其余位選端給高電平，P0口給相應(yīng)的字型碼。當(dāng)位選信號有效時(shí)，要使得哪一段亮，就必須給高電平。雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而且同一時(shí)刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數(shù)碼管具有余輝特性和人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位數(shù)碼管顯示間隔足夠短，給人眼的視覺印象就會(huì)是連續(xù)穩(wěn)定地顯示。同時(shí)，段線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字型碼。若要各位數(shù)碼管能夠顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式。由于各位數(shù)碼管的段線并聯(lián)，段碼的輸出對各位數(shù)碼管來說都是相同的。而由于本系統(tǒng)采用四位一體數(shù)碼管，本身內(nèi)部就已經(jīng)將每一位的段選連在了一起，所以關(guān)鍵要控制的就是位選信號。動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)若采用獨(dú)立的一位數(shù)碼管，就需要將所有數(shù)碼管的8個(gè)段線相應(yīng)地并接在一起，并接到 STC89C52的P0口，由P0口控制字段輸出。圖39 按鍵設(shè)計(jì)圖圖中只畫了一個(gè)按鍵，其余按鍵與單片機(jī)的連接具體如下：，；。鎖存開關(guān)只要按下了，就不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)，而按鈕開關(guān)當(dāng)人手松開按鍵后就會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。表32 無線傳輸模塊與單片機(jī)的接口連接情況表無線模塊單片機(jī)無線模塊單片機(jī)TX_ENDRTRX_CEMISOPWR_UPMOSICDSCKAMCSN無線模塊與單片機(jī)的連接圖，如圖38所示。由于單片機(jī)上面沒有 SPI ，所以該系統(tǒng)用IO 口模擬 SPI 。圖37 nRF905管腳圖nRF905各個(gè)管腳的具體說明如表31所示。 RX Mode: ；(9)、標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用。圖36 復(fù)位電路設(shè)計(jì)按下開關(guān)后，電容充電，到達(dá)穩(wěn)定后，電容相當(dāng)于開路，其兩端電壓為5V，電路的時(shí)間常數(shù)為R*C，本設(shè)計(jì)取R=200?、C=10uF,經(jīng)計(jì)算時(shí)間常數(shù)為2ms，而兩個(gè)機(jī)器周期只有2us，所以該設(shè)計(jì)完全滿足要求。人工復(fù)位就是將一個(gè)按鈕開關(guān)并聯(lián)于上電復(fù)位電路，按一下開關(guān)，就在RST端就出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平，即使器件復(fù)位。時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)，如圖35所示。外接石英晶體及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)需要I/O口來模擬SPI時(shí)序，以及DS18B20和DHT11都需要嚴(yán)格的時(shí)間控制，所以取整數(shù)周期，有利于時(shí)間的計(jì)算。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏，可以通過提高時(shí)鐘頻率來提高CPU的速度。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。本次設(shè)計(jì)最終選用了STC89C52單片機(jī)?！?mA之間，漏極開路，內(nèi)部沒有拉高電路，當(dāng)輸出0是就是低電平，但輸出1時(shí)實(shí)際上是懸空的，所以要接上拉電阻，滿足電流需要，故選擇上拉電阻為5K，電流為1mA ,具體的設(shè)計(jì)圖，如圖34所示。2℃；(2)、全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出；(3)、卓越的長期穩(wěn)定性；(4)、只需數(shù)據(jù)端接上拉電阻，無需額外部件；(5)、超長的信號傳輸距離，信號傳輸距離可達(dá)20米以上；(6)、超低能耗；(7)、4引腳安裝。濕度傳感器DHT11技術(shù)性能描述(1)、相對濕度和溫度測量，范圍是20－90％RH 、0－50℃，精度177。5%的精度要求，而本系統(tǒng)規(guī)定適宜的溫度范圍為10℃40℃，所以不能滿足177。圖33 DS18B20設(shè)計(jì)圖 濕度測量模塊設(shè)計(jì)濕度測量采用DHT11芯片，該芯片既能測溫度也能測濕度，但其測溫精度為177。DS18B20共三個(gè)引腳，其中DQ端是與單片機(jī)的通信端，單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流只有幾十微安, 為了使其工作電流達(dá)到1mA，DQ端需要接上拉電阻，所接電源為+5V，所以上拉電阻不能超過5K，使其電流達(dá)到1mA，否則會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。圖32 DS18B20工作原理圖溫度傳感器DS18B20的設(shè)計(jì)圖DS18B20是單總線溫度傳感器，數(shù)據(jù)線是漏極開路，內(nèi)部沒有拉高電路，給DS18B20接有電源，則需要一個(gè)上拉電阻來穩(wěn)定工作，其工作電流要達(dá)到1mA。計(jì)數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。DS18B20測溫原理如圖32所示。 溫濕度測量模塊設(shè)計(jì) 溫度測量模塊設(shè)計(jì)溫度測量采用DS18B20，該芯片的性能和具體使用方法如下所述。設(shè)計(jì)中取R1=220?，R2=10K。據(jù)此設(shè)計(jì)電源模塊，如圖31所示。 電源模塊設(shè)計(jì)該系統(tǒng)采用的LM317芯片構(gòu)成穩(wěn)壓可調(diào)電源模塊。第3章 系統(tǒng)各模塊的硬件設(shè)計(jì)確定了多點(diǎn)糧倉溫濕度的無線監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案中各模塊的功能設(shè)計(jì)要求，對多點(diǎn)糧倉溫濕度的無線監(jiān)測系統(tǒng)各模塊硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。 報(bào)警電路模塊上位機(jī)接收到的溫度信息值不在給定范圍內(nèi)時(shí)，就點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器；濕度信息值不在給定范圍內(nèi)時(shí)，就點(diǎn)亮綠色發(fā)光二極管并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。下位機(jī)的按鍵選擇模塊功能：按下KEY1鍵測量溫度并顯示；按下KEY2鍵測量濕度并顯示。上位監(jiān)測主機(jī)首先是發(fā)送模式，然后等待接收；下位監(jiān)測分機(jī)首先等待接收數(shù)據(jù)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊，它的晶振控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏，I/O口控制著外圍電路的工作情況，主要是控制溫濕度的測量、nRF905接收和發(fā)送數(shù)據(jù)、報(bào)警模塊的工作等等。圖24 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)各模塊的功能設(shè)計(jì) 電源模塊本系統(tǒng)有無線模塊、單片機(jī)模塊、溫濕度測量模塊等等，綜合分析需要電源模塊提供+5V電壓和+，以滿足各模塊的工作電壓需求。下位機(jī)由單片機(jī)STC89C52最小模塊、數(shù)碼管顯示模塊、nRF905無線傳輸模塊和溫濕度測量模塊四個(gè)模塊組成；上位機(jī)由nRF905無線傳輸模塊、按鍵選擇模塊、數(shù)碼管顯示模塊、溫濕度超值報(bào)警模塊、單片機(jī)STC89C52最小模塊五個(gè)模塊組成。綜上所述，選擇方案二。顯示部分方案一中的顯示采用移位寄存器移位顯示，數(shù)據(jù)需要串行輸入，在時(shí)鐘端脈沖上升沿作用下輸入數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)是四位顯示，就需要接四個(gè)74LS164,雖然軟件設(shè)計(jì)比動(dòng)態(tài)顯示簡單，占用內(nèi)存少，但其硬件焊接量大。單片機(jī)部分方案一中采用FPGA，它的功能強(qiáng)大，I/O口較多，處理能力強(qiáng)，但其價(jià)格較高，使用復(fù)雜，用在此系統(tǒng)中未免有些大材小用，而STC89C52單片機(jī)的性能也較好，價(jià)格便宜，功能已經(jīng)完全滿足此次設(shè)計(jì)要求，使用也較為方便，故選擇STC89C52單片機(jī)。圖23 方案二的設(shè)計(jì)框圖 方案的比較與論證溫濕度測量部分方案一中采用模擬測量器件，需要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器，測量精度要受到影響，如果選擇精度較高的A/D轉(zhuǎn)換器，那費(fèi)用也較高。圖22 方案一的設(shè)計(jì)框圖方案二：采用溫度傳感器DS18B20和濕度傳感器DHT11進(jìn)行溫濕度測量，上位機(jī)和下位機(jī)采用單片機(jī)STC89C52，利用nRF905作為無線傳輸模塊，數(shù)碼管顯示測量結(jié)果，采用7407驅(qū)動(dòng)，動(dòng)態(tài)顯示。方案一：采用模擬溫濕度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器組成溫濕度檢測電路，上位機(jī)和下位機(jī)采用FPGA開發(fā)板，無線收發(fā)模塊用CC1101，數(shù)字顯示電路部分運(yùn)用移位寄存器74LS164移位輸入字形碼，采用數(shù)碼管顯示。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)下位監(jiān)測分機(jī)，其總體原理框圖，如圖21所示。第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)確定了課題的目的和意義，根據(jù)本課題的研究內(nèi)容和任務(wù)要求，設(shè)計(jì)出本課題的研究方案，并將方案進(jìn)行比較論證，選擇較優(yōu)的方案，闡述方案各個(gè)模塊的功能。； 溫濕度傳感器的靈敏度和精確度達(dá)到177。 課題的任務(wù)要求根據(jù)課題的意義和目的，經(jīng)分析本次課題需要研究的內(nèi)容，提出了該課題相應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，具體如下：系統(tǒng)供電電壓 AC 220V177。 課題的研究內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52為核心，能夠綜合測量和處理多點(diǎn)溫度和濕度，并能無線收發(fā)信號，具有報(bào)警系統(tǒng)和數(shù)字顯示功能。為了滿足糧倉溫濕度的精確控制要求，滿足測溫濕度過程信號易處理要求，設(shè)計(jì)一種可遠(yuǎn)程無線傳輸?shù)亩帱c(diǎn)監(jiān)測數(shù)字顯示的溫濕度測量系統(tǒng)，可以完成多點(diǎn)糧倉溫濕度的測量和顯示功能。防潮、防霉、防腐、防爆是糧倉日常工作的重要內(nèi)容，也是衡量糧倉管理工作的重要指標(biāo)。信息社會(huì)對工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了更高、更新的要求，不僅要節(jié)約成本，而且要高效化。該系統(tǒng)不僅能測量糧倉的溫濕度，也能測量大棚溫濕度，還能應(yīng)用于工業(yè)測量，應(yīng)用范圍甚廣。這種單片機(jī)的測試技術(shù)為工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)控制、家用電器和儀器儀表智能化的應(yīng)用提供了一種全新的、有效的測試方法，并具有很大的實(shí)用意